9. Полимерные материалы

В качестве изоляционных и конструкционных материалов используются синтетические и природные полимерные материалы в составе различных композиций.

Полимеры – высокомолекулярные вещества, состоящие из повторяющихся звеньев, соединенных друг с другом химическими связями. Обычно полимеры образуются соединением большого числа низкомолекулярных веществ – мономеров:

n CH₂ = CH_{2 полимеризация} ( -CH₂ - CH₂- )_n , где n – степень полимеризации.

^{мономер – этилен полимер - полиэтилен}

Полимеры – не индивидуальные вещества, а смесь больших молекул различной длины. Раньше полимеры называли «смолами», в настоящее время смолами называют только те, у которых состав и строение сильно варьируются, или те, которые до переработки в изделия находятся в смолообразном состоянии.

Классификация полимеров

Существуют различные виды классификации, они, как правило, основываются на различных признаках и свойствах полимеров.

1. По происхождению (источнику получения).

 Природные (естественные) – крахмал, целлюлоза, клетчатка, натуральный каучук, шелк, шеллачная смола, белки и т.п.

 Искусственные (модифицированные) – получают химической обработкой природных полимеров: целлулоид, нитро-, ацетилцеллюлоза (вискозный шелк) и т.п.

 Синтетические (их больше всего) – синтезируют из сырья, получаемого при переработке нефти, газа, угля: полиэтилен, поливинилхлорид и т.п.

2. По отношению к нагреванию.

 Термопластичные (на их основе изготавливают термопласты) – обратимо изменяют механические свойства при многократном изменении температуры: при нагревании размягчаются, при охлаждении затвердевают. Как правило, эти полимеры достаточно гибкие, не очень устойчивы к органическим растворителям. Свыше 80% выпускаемых полимеров термопластичные.

 Термореактивные (на их основе изготавливают реактопласты) – при нагревании необратимо изменяют свои свойства: размягчаются и, в результате химической реакции, твердеют. Повторный нагрев приводит только к деструкции (разрушению) полимера. Реактопласты более жесткие, устойчивые к растворителям, чем термопластичные.

 Эластомеры (каучуки) – в широком интервале температур находятся в высокоэластичном состоянии. Их используют для изготовления резин.

 Термопластичные эластомеры – сочетают свойства термопластов и эластомеров. Объем производства их довольно быстро возрастает.

Некоторые общие свойства полимеров

1. При комнатной температуре, как правило, - твердые, реже - вязкие, стеклообразные вещества.

2. При повышени температуры обычно размягчаются, при достаточно высокой температуре – разлагаются (происходит термодеструкция).

3. Не растворяются в воде, растворяются или набухают в органических растворителях.

Полимеры составляют основу пластмасс, резин, волокон, лаков, красок, эмалей, определяя большую часть их свойств. Эксплуатационные требования к изделиям из полимерных материалов включают в себя высокие показатели комплекса различных механических свойств. Например, материалы, предназначенные для конструкционных целей, должны «держать размеры», не деформироваться, а для изоляции проводов – должны быть гибкими, эластичными и обладать высокими диэлектрическими свойствами.