Раздел 16. Высокомолекулярные соединения

Высокомолекулярные соединения - вещества, молекулы которых состоят из большого числа атомов, соединенных между собой обычными ковалентными связями. Основными путями синтеза высокомолекуляр­ных соединений являются реакции:

полимеризации

п CH₂ = CH – CH₂ – CH –

Cl Cl п

винилхлорид поливинилхлорид

и поликонденсации

пHO(CH₂)₂OH + пHOOC(CH₂)₄COOH → H[O(CH₂)₂ –OCO –(CH₂)₄ –CO ]_пOH;

-пH₂O полиэфир

пH₂N(CH₂)₆NH₂+пHOOC(CH₂)₄COOH → H[NH(CH₂)₆ –NHCO- (CH₂)₄ -CO]_пOH.

- пH₂O полиамид .

В квадратные скобки заключено звено полимера. Макромолекулы состоят из многократно повторяющихся звеньев и могут иметь строе­ние:

В зависимости от числа звеньев, входящих в одну полимерную молекулу, изменяется молекулярная масса полимера. Для различных классов высокомолекулярных соединений она колеблется от 8-10 тыс. до нескольких миллионов. Свойства полимеров зависят от структуры звена полимера, молекулярной массы и линейного или пространствен­ного строения.

Свойства полимеров существенно отличаются от свойств исход­ных веществ, использованных для их синтеза - мономеров. Большинст­во мономеров являются газами или жидкостями, в то время как поли­мерные материалы - это твердые при нормальных условиях вещества или вязкие смолообразные продукты. Агрегатное состояние полимера зависит от длины его макромолекулы (или молекулярной массы). Поли­меры одного и того же мономера, имеющие разную полимерную массу, могут быть и твердыми, и смолообразными веществами. Линейные полимеры обладают высокой прочностью, эластичностью, вязкость, их раст­воров весьма высока. Разветвленные полимеры растворяются легче ли­нейных. Степень разветвленности влияет на вязкость растворов и прочность изделий из этого полимера.

Структурированные полимеры практически не растворяются и при нагревании не плавятся (сразу протекает их разложение). Но они имеют обычно более высокую твердость, чем полимеры иного стро­ения. В процессе использования изделий из полимеров происходит постепенное их разрушение или деструкция. Различают деструкцию хи­мическую, протекающую под влиянием воды, спиртов, кислот и других веществ; механическую, вызванную механическими напряжениями; окис­лительную, термическую, фотохимическую. Эти деструкции часто про­текают одновременно под влиянием кислорода воздуха и солнечных лучей, эксплуатации изделий в атмосферных условиях и т.д. Использо­вание стабилизаторов уменьшает влияние различных видов деструкции. Полимеры используются практически во всех областях промышленности – машиностроении, авто- и авиационной промышленности, радиоэлектронике, медицине, космической технологии и др. Одним из крупнейших потребителей полимерных материалов является строительная индустрия. Использование полиэти­лена, полипропилена, полиизобутилена, полистирола, поливинилхлорида, поливинилацетата, полиметилметакрилата, эпоксидов, полиэфиров, фенолформальдегидных и меламиноформальдегидных полиме­ров позволило резко расширить ассортимент и улучшить качество строительных материалов и изделий (полимербетонов, полимерцементов, пено- и поропластов, стекло­пластов, пленок, клеев, мастик и др.).