ХФ ВМС; Учебное пособие. Химия и физика высокомолекулярных соединений
 Скачать 5.37 Mb.
|
|
7 процессом получения синтетических ВМС считают производство бакелита – фенолформальдегидной смолы (Бакеленд, 1906 г). Параллельно развивалось и развивается по сегодняшний день производство искусственных ВМС (прежде всего − на основе целлюлозы: пороха и ракетные топлива, ЛКМ, пленки, волокна, композиционные материалы). Вначале синтетические ВМС использовались как заменители традиционного сырья. Но возникновение и развитие целого ряда отраслей техники (электротехническая промышленность, энергетика, автомобиле-, авиа-, ракетостроение и др.) обязано созданию синтетических материалов с комплексом свойств, не имеющих аналогов среди традиционных материалов. В ХХ веке началось промышленное производство ПЭ, ПП, ПВХ, ПС, ПА. Затем – КО полимеров, термостойких и химстойких гетероцепных и гетероциклических полимеров. Развитие химии и технологии ВМС привело к созданию уникальных композиционных синтетических материалов, не уступающих по прочности конструкционным сталям, а также возникновению новых отраслей науки и техники: переработка пластмасс, полимерное машиностроение. 1.1.3. Особенности строения синтетических и природных ВМС Традиционно все вещёства по молекулярной массе делят на три группы: - низкомолекулярные вещёства (ММ ≤ 10 3 ); - среднемолекулярные, или смолы (10 3 ≤ ММ ≤ 10 4 ); - высокомолекулярные (ММ ≥ 10 4 ). Подавляющему большинству известных ВМС присуще общее свойство – цепной характер макромолекул: макромолекулы состоят из большого числа повторяющихся звеньев (атомов или групп атомов). Впервые эту идею высказал Штаудингер ‒ «отец» современной химии ВМС ‒ ещё в 1922 г., но признание получила в конце 30-х, а в 1953 г. Герман Штаудингер получил Нобелевскую премию. (В 1974 г. Нобелевскую премию получил Пол Флори). Предложенный Штаудингером термин «высокополимерные соединения» впоследствии трансформировался в «полимеры» и закрепился как общепринятый. А полимерные молекулы стали называть макромолекулами. Низкомолекулярные соединения, из которых получают полимеры, названы мономерами, а полимеры с низкой степенью полимеризации – олигомерами. Степень полимеризации – отношение массы макромолекулы к массе мономерного звена, т. е. – это количество мономерных звеньев в макромолекуле Полимерные молекулы отличаются сильно выраженной геометрической анизотропией. 8 С точки зрения химического строения звеньев макромолекул полимеры формально не отличаются от своих низкомолекулярных аналогов. Но (!!!) сочетание высокой молекулярной массы и цепного характера макромолекул обусловливает принципиальные отличия и характерные особенности всех свойств полимеров по сравнению с их низкомолекулярными аналогами. Это явилось причиной выделения химии ВМС в самостоятельную научную дисциплину. 1.1.4. Основные отличия свойств органических полимеров от их низкомолекулярных аналогов 1. Нелетучесть; низкие скорости диффузии; менее выраженные коллигативные свойства; неприемлемость традиционных методов очистки: перегонки, перекристаллизации. 2. Особенности растворения и поведения растворов: растворение идёт через стадию набухания,; высокая вязкость растворов даже при низком содержании полимера; способность к студнеобразованию; пленко- и волокнообразование. 3. Анизотропия физико-механических свойств, вызванная анизотропией макромолекулярного строения, особенно у предварительно ориентированных образцов. 4. Уникальные свойства полимеров – высокоэластичность – способность к высоким обратимым деформациям, и вязкоупругость – сочетание свойств твёрдого и жидкого тела одновременно, в зависимости от характера прилагаемой нагрузки. 5. Заметные отличия в характере протекания, а иногда – механизме химических реакций полимеров и низкомолекулярных аналогов. 6. Особый характер реологии: все растворы полимеров – неньютоновские жидкости. 7. Полимеры – самые ёмкие носители информации, например ДНК. 1.1.5. Общая характеристика методов получения искусственных и синтетических полимеров Дисциплина «Химия ВМС» изучает методы и способы получения искусственных и синтетических полимеров, преимущественно органических. Искусственные полимеры получают путём химических преобразований природных ВМС, и прежде всего целлюлозы. Целлюлозу извлекают из древесины такими основными промышленными методами: сульфитным, сульфатным и некоторыми другими. |