Свойства высокомолекулярных соединений и полимерных материалов

Неорганические гетерополимеры очень многочисленны. Они принадлежат к разным классам соединений и их свойства очень разнообразны. Мы хорошо знаем свойства органических полимеров эластичные каучуки и резины, прочные стекла и лаковые покрытия, хрупкие смолы, гибкие пленки и волокна, вязкие клеи. Такие же свойства имеют и неорганические полимеры. Кварц, алмаз и корунд обладают хрупкостью и твердостью, пластическая сера и селен — эластичностью, асбест — волокнистостью, тальк, цементы, замазки — пластичностью и т. д. Чем же объяснить столь широкий диапазон свойств высокомолекулярных соединений Мы уже говорили, что их макромолекулы отличаются разной степенью гибкости и подвижности, и межмолекулярное взаимодействие играет здесь очень существенную роль. Эластичность и прочность, температура плавления и размягчения и другие свойства, определяющие условия использования полимерного материала, зависят от гибкости, размеров и характера взаимодействия макромолекул. Межмолекулярное взаимодействие ограничивает подвижность макромолекул. Оно может стянуть длинные молекулы и прочно связать их в огромные пачки [c.18]

Сложнее обстоит дело в случае высокомолекулярных жидкостей. С ростом молекулярного веса, как известно, сильно увеличивается вязкость в гомологическом ряду веществ, одновременно, после достижения определенной длины молекулы, начинает быстро возрастать способность материала к высокоэластическим деформациям. Таким образом, чем выше молекулярный вес вещества, тем более ярко выражены в нем свойства высокомолекулярного соединения. Очевидно, что, работая с реальными полимерными материалами, обладающими значительным молекулярным весом, мы не сможем пренебречь высокоэластической составляющей общей деформации. Деформируя образец, исследователь получает суммарную величину высокоэластической и вязкотекучей деформации. [c.172]

Структура химических волокон, пленок и других полимерных материалов предопределяется как комплексом свойств макромолекул соответствующих волокнообразующих высокомолекулярных соединений, так и способами их взаимной упаковки в полимерном теле (надмолекулярной организацией полимерного субстрата, морфологией полимерного материала). Как отмечалось выше, фундаментальным свойством, отличающим полимеры от низкомолекулярных соединений, является гибкость макромолекул. [c.89]

Современная химия достигла такого уровня развития, что существует целый ряд ее специальных разделов, являющихся самостоятельными науками. В зависимости от атомарной природы изучаемого вещества, типов химических связей между атомами различают неорганическую, органическую и элементоорганическую химии. Объектом неорганической химии являются все химические элементы и их соединения, другие вещества на их основе. Органическая химия изучает свойства обширного класса соединений, образованных посредством химических связей углерода с углеродом и другими органогенными элементами водородом, азотом, кислородом, серой, хлором, бромом и йодом. Элементоорганическая химия находится на стыке неорганической и органической химии. Эта третья химия относится к соединениям, включающим химические связи углерода с остальными элементами периодической системы, не являющимися органогенами. Молекулярная структура, степень агрегации (объединения) атомов в составе молекул и крупных молекул — макромолекул привносят свои характерные особенности в химическую форму движения материи. Поэтому существуют химия высокомолекулярных соединений, кристаллохимия, геохимия, биохимия и другие науки. Они изучают крупные объединения атомов и гигантские полимерные образования различной природы. Везде центральным вопросом для химии является вопрос о химических свойствах. Предметом изучения являются также физические, физико-химические и биохимические свойства веществ. Поэтому не только интенсивно разрабатываются собственные методы, но и привлекаются к изучению веществ другие науки. Так важными составными частями химии являются физическая химия и химическая физика, исследующие химические объекты, процессы и сопровождающие их явления с помощью расчетного аппарата физики и физических экспериментальных методов. Сегодня эти науки объединяют целый ряд других квантовая химия, химическая термодинамика (термохимия), химическая кинетика, электрохимия, фотохимия, химия высоких энергий, компьютерная химия и др. Только перечень фундаментальных наук химического направления уже говорит об исключительном разнообразии проявления химической формы движения материи и влиянии ее на пашу повседневную [c.14]

Исходя из вышеизложенного, к характеристикам, объединяемым общим понятием структура полимера , мы будем относить количественный и качественный состав атомов, входящих в макромолекулу, тип и содержание функциональных групп, порядок чередования групп атомов, размеры макромолекул, наличие или отсутствие меж-молекулярных связей, надмолекулярные структуры (в том числе,кристаллические). В случае высокомолекулярных соединений тонкие детали молекулярного строения, например способ соединения мономерных звеньев в цепь или пространственное расположение заместителей, определяющим образом влияют на свойства полимерного материала. Чрезвычайно важна информация о строении макромолекулы как целого - о молекулярной массе, виде ММР, о форме макромолекул, их гибкости, способности переходить в ориентированное состояние. [c.16]

Композиционные материалы, содержащие наряду с основным матричным компонентом еще упрочняющие или модифицирующие компоненты, широко распространены в природе (например, древесина) и известны с глубокой древности (примером может служить армирование кирпича соломой). Практически любой современный конструкционный или строительный материал представляет собой композицию. Это полностью относится к полимерным материалам, которые обычно являются не индивидуальными высокомолекулярными соединениями, а полимерными композициями, содержащими кроме полимера-связующего еще наполнители, пластификаторы, стабилизаторы, пигменты и т. д. наполнители могут быть твердыми, жидкими или газообразными (в пенопластах). В настоящем разделе мы остановимся только на твердых наполнителях, оказывающих большое влияние на физико-механические свойства композиционных полимерных материалов. [c.470]

Взаимодействие полимерных молекул с твердыми телами приводит к существенному изменению всего комплекса их свойств. Это связано г тем, что адсорбционное взаимодействие на границе раздела уменьшает молекулярную подвижность цепей и в ходе формирования полимерного материала, и при его эксплуатации, а это приводит к изменению структуры граничного слоя, изменению температур, при которых в граничных слоях происходят термодинамические и структурные переходы, и к ряду сопутствующих явлений [ 18—21 ]. Между тем структура граничного слоя и условия ее формирования прежде всего зависят от характера адсорбции и определяются прежде всего структурой собственно адсорбционного слоя. Таким образом, проблема межмолекулярных взаимодействий в наполненных и армированных системах — это также проблема адсорбции. Следует отметить еще один аспект данной проблемы — влияние адсорбции на процессы синтеза высокомолекулярных соединений, протекающие на границе раздела фаз с твердыми телами [ 1 ]. Адсорбция растущих полимерных цепей переменного молекулярного веса и изменяющегося молекулярно-весового распределения существенным образом изменяет кинетические условия реакции, а в случае получения трехмерных пространственных сеток влияет также на их структуру 122, 23]. Следовательно, адсорбционные явления играют важную роль не только в процессах переработки или эксплуатации полимерных материалов, но и при их синтезе. [c.5]

Каучуки принадлежат к классу полимерных материалов и представляют собой высокомолекулярные соединения. Отличительной их особенностью является не столько химический состав (он может быть различным), сколько строение гибких цепных макромолекул и связанный с ним комплекс технических свойств. Важнейшим из этих свойств является эластичность вулканизатов каучука, т. е. способность к большим обратимым деформациям в широком диапазоне температур и частот. Эта уникальная способность в сочетании с другими ценными техническими свойствами достигается химической, термической или радиационной вулканизацией смеси каучука с различными добавками, в результате чего создается принципиально новый конструкционный материал — резина . [c.18]

Кроме указанных методов исследования, применимых почти для всех классов высокомолекулярных соединений, существуют специальные методы оценки механических свойств различных полимерных материалов. Эти методы используются для исследования отдельных типов полимеров и позволяют охарактеризовать их эксплуатационные свойства. Так, например, для химических волокон определяется разрывная прочность в сухом и мокром состоянии и разрывное удлинение, что имеет большое значение при переработке волокна. Для оценки качества и срока службы кинопленки определяют ее устойчивость к многократным перегибам. Изделия из пластических масс подвергают испытанию на устойчивость к удару, твердость и теплостойкость. Для резиновых изделий, в первую очередь для шин, требуется определять устойчивость к действию многократных нагрузок, быстро изменяющихся по величине и направлению (например, растяжение— сжатие). Эта устойчивость характеризует эластические свойства материала. [c.633]

Наиболее известен и шире всего распространен способ радикальной (инициированной) полимеризации. Все материалы, полученные этим способом, например полиэтилен, полипропилен, поливинилхло-рид, термопластичны. Полимеризация предполагает объединение мономеров, которые соединяются друг с другом при нагревании или воздействии катализатора за счет раскрытия имеющихся в мономерах двойных связей. Возникающие во время экзотермически протекающей реакции реак-ционноспособные радикалы объединяются преимущественно в цепные макромолекулы. Побочных продуктов при этом не образуется. Элементный состав полимера определяется участвующими в строении мономерами. Метод полимеризации предоставляет технологам возможность изменять свойства высокомолекулярных материалов путем воздействия на протекание процесса полимеризации. Для полимеризации характерны три фазы. В первой протекает реакция инициирования. При достаточном воздействии энергии и (или) катализатора образуется большое количество реакционноспособных молекул мономера, из которых во второй фазе реакции должна возникнуть цепь соответствующей длины. От длины цепи, т. е. степени полимеризации (число отдельных молекул мономера, соединенных в одну цепь) существенно зависят свойства материала. По этим данным можно рассчитать молекулярную массу, которая часто используется для характеристики полимерных материалов. [c.77]

В процессах получения полимерных материалов весьма важную роль играют процессы смачивания твердых поверхностей олигомерными и полимерными молекулами. Хорошее смачивание является необходимым условием прочного адгезионного соединения и высо- <их физико-механических свойств материала [15—17]. С термодинамической точки зрения эта проблема также сводится к адсорбции полимерных молекул на границе раздела. Здесь возникает еще один весьма важный вопрос об изменении адсорбционного взаимодействия на границе раздела фаз при полимеризации или поликонденсации, т. е. при переходе от низкомолекулярного соединения к высокомолекулярному [18]. Действительно, условия возникновения [c.4]

Различие физических свойств при разной степени полимеризации определяет области и условия применения полимеров. Так, например, полиизобутилен при с. п. =50—150 и полимерные кремнийорганические соединения при с. п. = 100—120 представляют собой вязкие жидкости и применяются в качестве добавок к авиационным маслам для понижения температуры их замерзания. Полиизобутилен со степенью полимеризации 1000—1500 (твердый продукт) и высокомолекулярные кремнийорганические соединения обладают высокой эластичностью и являются новыми каучукоподобными материалами, получившими в последние годы промышленное применение. Полиэтилен невысокой степени полимеризации—вязкая жидкость, в то время как высокомолекулярный полиэтилен (политен) представляет собой твердое вещество и применяется в качестве конструкционного материала, а также для изготовления нитей, пленок, труб и др. [c.624]

Физические свойства высокомолекулярных соединений во многом зависят от степени полимеризации, т. е. от среднего числа молекул мономера, связанных в макромолекуле. С увеличением степени полимеризации повышаются твердость полимерного соединения и химическая стойкость. Это можно продемонстрировать на примере полистирола. При степени полимеризации, равной 2—10, полимер жидкий или твердый частично кристаллизуется, хрупкий растворяется в бензоле быстро без набухания, образуя низковязкий раствор. С увеличением степени полимеризации до 10—100 полимер после осаждения образует порошок, который слабо набухает в бензоле, образует ннзковязкий раствор, используется для приготовления лаков. При степени полимеризации 100—500 полимер получается в виде коротких нитей. Он вязкий, стеклообразный, после набухания в бензоле образует вязкий раствор, используемый в композициях для литья термопластической массы. В случае степени полимеризации, равной 500—15 000, после осаждения образуются длинные нити очень вязкого, аморфного материала. При взаимодействии с бензолом полистирол набухает, растворяется медленно, образуя высоковязкий раствор, который применяется для изготовления пленок и лент. [c.126]

Известно, что методы модификации полимеров широко используются в промышленности пластических масс, эластомеров, резин, волокон и лаков. В последние годы эта проблема приобрела огромное значение [1], и в ее разрешении принимают участие специалисты различных направлений Актуальность модификации вытекает, очевидно, из того положения, что индивидуальные (чистые) полимеры и сополимеры различных типов являются, как правило, лишь начальной стадией формирования конечного полимерного продукта и должны быть одним из методов модификации превраш,ены в технически приемлемую для переработки многокомпонентную систему — полимерный материал, пластическую массу. Кроме того, модификация всегда предусматривает целенаправленное изменение (улучшение) комплекса первоначальных свойств высокомолекулярных соединений. Модификация может осуш,ествляться за счет химических, структурных (физических) или физико-химических иревра-ш ений. [c.127]

Полимерными материалами (ПМ) называются одно- или многокомпонентные системы, основу которых (матрицу) составляют высокомолекулярные соединения или полимеры. Состав ПМ весьма разнообразен и колеблется от почти индивидуальных полимеров до весьма сложных систем, включающих разнообразные компоненты, регулирующие технологические и эксплуатационные свойства материала. К подобным компонентам относятся различные химически инертные или активные вещества растворители, пластификаторы, загустители, красители, антипирены, антиоксиданты, термо- и светостабилизато-ры, антирады, структуро- и порообразователи. Они получили название наполнителей. Поэтому большинство ПМ можно рассматривать как наполненные полимеры. [c.369]

Сборник подготовлен на основе материала, [обобщающего развитие химии и технологии высокомолекулярных соединений за последние годы и представленного на XVIII Всесоюзной конференции по высокомолекулярным соединениям (Казань, 2—6 июля 1973 г.). Авторами сообщений—крупнейшими учеными и специалистами—критически рассмотрены важнейшие проблемы синтеза полимеров, их превращений и стабилизации, структуры и свойств, а таюке создания полимерных материалов. [c.2]

Вопрос об устойчивости синтетических полимеров, а следовательно, и о возможных путях их стабилизации тесно связан со строением высокомолекулярных соединений. Большинство полимеров построено из одинаковых многократно повторяющихся структурных единиц — звеньев, прцрода которых определяет физические и химические свойства полимерных материалов. Все полимеры принято делить на линейные, разветвленные и пространственные. Имеющийся экспериментальный материал по деструкции полимеров относится главным образом к высокомолекулярным соединениям линейного строения, так как в этом случае процессы, происходящие при нагревании полимеров или при действии на них ультрафиолетовых лучей, проявляются более отчетливо. [c.9]

В связи с потребностями промышленности в создании полимерных материалов (каучуки, пластики, волокна) со все расши-ряюшимся комплексом полезных свойств наука о высокомолекулярных соединениях последние полтора — два десятилетия развивается во все ускоряющемся темпе. Уже. на раннем своем этапе это развитие привело к отчетливому пониманию того, что физико-механические свойства полимерных веществ в массе (или, как принято говорить, в блоке), в частности их высокая эластичность, связаны со строением составляющих их цепных молекул (макромолекул). С этого времени началась интенсивная разработка физических методов исследования структуры макромолекул. Наряду с традиционными исследованиями свойств полимеров в блоке началось накопление научного материала, относящегося к свойствам отдельных макромолекул полимеров различного химического строения. [c.11]

При сочетании с высокомолекулярными соединениями пластификаторы не вступают с ними в химическую реакцию, а находятся лишь в механической смеси. Известно (Тиниус, 1964), что пластификаторы могут выпотевать из полимерных материалов. В результате выдерживания полимеров в воде происходит потеря пластификаторов, зависящая от продоли ительности выдерживания, температуры настаивания, частоты смены воды, а также от физико-механических свойств материала и пластификатора. В связи с этим в водных вытяжках из исследуемых полпстирольных пластиков производили определепне пластификаторов — диоктил- и дибутилфта-лата. Кроме того, в вытяжках из УП-1Э и ПС-СУз определяли содержание стеарата цинка, так как он используется в производстве данных материалов в качестве смазки и не исключена возможность перехода его в воду в процессе настаивания. [c.65]

Ремонт деталей с помощью полимерных материалов прост, надежен и экономичен. Использование таких материалов позволяет заделывать трещины и пробоины, надежно закрывать поры в любых деталях, герметизировать соединения, наращивать поверхности для создания натяга в соединении, наращивать и выравнивать поверхности и создавать износостойкие покрытия. Клеевые составы и пластмассы в ряде случаев могут заменить сварку, пайку, хромирование. Применяемые при ремонтах деталей пласт-.массы представляют собой полимеры (высокомолекулярные органические соединения) или композиции из них, в которые кроме полимеров входят наполнители, пластификаторы, отвердители и другие вещества, придающие пластмассам требуемые свойства. Отверднтель в состав пасты вводится для превращения ее из тестообразного состояния в твердое. Пластификатор увеличивает эластичность нанесенной на деталь пленки, повышает ее ударную вязкость и стойкость к температурным колебаниям. Наполнители используют для повышения механической прочности, снижения усадки и приближения коэффициента термического расширения пасты к коэффициенту термического расширения материала восстанавливаемой детали. [c.190]