كما هو موضح سابقًا، هناك فئة أخرى من تفاعلات إنتاج البوليمر بطبيعتها وهي عمليات تدريجية، والتي تشمل التكثيف المتعدد والبلمرة التدريجية. وفي هذه التفاعلات تكون سلاسل البوليمرات المتنامية بعد كل عملية إضافة عبارة عن جسيمات مستقرة، وتتم عملية تكوين البوليمر على مراحل، ويزداد الوزن الجزيئي تدريجياً.

أثناء البلمرة والتكثيف المتعدد التدريجي وأثناء البلمرة المتسلسلة، يتم قضاء أوقات مختلفة للحصول على منتج عالي الجزيئات، أي لإكمال نمو سلسلة الجزيئات الكبيرة. أثناء التكثيف المتعدد، على سبيل المثال، والذي يحدث بطريقة تدريجية، يزداد حجم الجزيء بمعدل منخفض نسبيًا ويتم أولاً تكوين ثنائي، أو ثلاثي، أو رباعي، وما إلى ذلك، من المونومرات إلى بوليمر. في البلمرة المتسلسلة، تتشكل الجزيئات ذات الوزن الجزيئي العالي مباشرة بعد بدء التفاعل. في الحالة الأخيرة، في مراحل مختلفة من العملية، يوجد دائمًا المونومر والبوليمر فقط في خليط التفاعل ولا توجد جزيئات ذات أحجام متوسطة. ومع زيادة زمن التفاعل، يزداد عدد جزيئات البوليمر فقط. لا يعتمد الوزن الجزيئي للبوليمر على درجة اكتمال التفاعل، مما يؤثر فقط على ناتج البوليمر. أثناء التكثيف المتعدد، يحدث تكوين البوليمر في مرحلة شديدة درجة عاليةاكتمال التفاعل (أكثر من 98%)، يعتمد كل من الناتج والوزن الجزيئي للبوليمر على مدة التفاعل.

الجزيئات الأصلية وتلك التي تم الحصول عليها نتيجة التكثيف المتعدد تكون مستقرة ويمكن عزلها. ومع ذلك، فهي تحتوي على مجموعات تفاعلية في الأطراف ويمكن أن تشارك في المزيد من تفاعلات التكثيف مع بعضها البعض أو مع المونومرات الأخرى. يُستخدم هذا في الصناعة للحصول على الأوليجومرات وتصنيع بوليمرات مختلفة منها، بما في ذلك تلك ذات البنية المترابطة مكانيًا.

يؤدي التكثيف المتعدد، الذي تشارك فيه الجزيئات ثنائية الوظيفة فقط، إلى تكوين جزيئات بوليمر خطية ويسمى خطي.
على سبيل المثال، تكوين مادة البولي أميد:

في هذه الحالة، يمكن تنفيذ نفس مبدأ بناء الجزيئات الكبيرة في تفاعل اثنين من المونومرات ثنائية الوظيفة المختلفة، يحتوي كل منهما على نوع واحد فقط من المجموعات الوظيفية (أ)، ومن مونومر واحد يحتوي على كلا النوعين من المجموعات الوظيفية (ب). . الحالة (أ) تتوافق مع التكثيف المشترك، والحالة (ب) تتوافق مع التكثيف المتجانس.

عملية تكثيف متعدد تتضمن جزيئات بثلاثة أو عدد كبيرالمجموعات الوظيفية، تؤدي إلى تكوين هياكل متفرعة أو ثلاثية الأبعاد (شبكة، مترابطة) وتسمى ثلاثي الأبعاد
التكثيف. على سبيل المثال، تكوين راتنجات الفينول فورمالدهيد:

وهناك عملية مماثلة هي التكثيف المتعدد للجلسرين وحمض الفثاليك (راتنجات الجليفثاليك)، والسيلانيتريول، وما إلى ذلك.

التكثيف المتعدد هو عملية توازن، أي أن منتجات التكثيف يمكن أن تتفاعل مع المنتجات الثانوية للمواد ذات الوزن الجزيئي المنخفض لتكوين المركبات الأصلية.

وبالتالي، يجب أن ينتقل توازن التفاعل إلى اليمين نتيجة إزالة المنتج ذو الوزن الجزيئي المنخفض (ab) من منطقة التفاعل (على سبيل المثال، عن طريق التقطير، الفراغ). نظرًا للطبيعة المرحلية لتفاعل التكثيف المتعدد (مونومر + مونومر ® dimer؛ dimer + monomer ® Trimer؛ dimer + dimer ® tetramer؛ Trimer + dimer ® pentamer، وما إلى ذلك)، يزداد الوزن الجزيئي للمنتجات بشكل مستمر ويختفي المونومر قبل فترة طويلة من تكوين البوليمر بوزن جزيئي يزيد عن 5000-10000. في معظم تفاعلات التكثيف المتعدد، لا يبقى أكثر من 1% من المونومر الأصلي في وقت تكوين البوليمر.

في التكثيف الخطي لاثنين من المونومرات، من أجل الحصول على أعلى وزن جزيئي ممكن للبوليمر، من الضروري الحفاظ على المساواة في تركيزات مكونات البداية. تؤدي زيادة تركيز أحدهم بشكل حاد إلى تقليل درجة التكثيف المتعدد، حيث تعمل المجموعات الوظيفية للمونومر الزائد كمثبطات وتوقف التفاعل في المراحل المبكرة، أي قبل تكوين البوليمر.

عند إجراء التكثيف المتعدد، من المهم جدًا معرفة مدى اعتماد سرعته على عوامل مختلفة، واعتماد درجة التكثيف المتعدد على عمق تحويل المونومر، ونسبة المونومرات في الخليط، وغيرها من أسباب توقف النمو في الوزن الجزيئي للبوليمر (عادة ما يكون أقل بكثير مما كان عليه أثناء البلمرة). يتميز اعتماد درجة الحد من التكثيف المتعدد على تركيز المركب المنخفض الجزيئي المنطلق وثابت التوازن بمعادلة توازن التكثيف المتعدد:

حيث P هي درجة التكثيف المتعدد؛ ك هو ثابت التوازن. غ- الكسر الموليمادة ذات وزن جزيئي منخفض تنطلق أثناء التفاعل. يتم التعبير عن اعتماد درجة التكثيف المتعدد على عمق تحويل المونومر بواسطة المنحنى الموضح في الشكل. 10. هنا يمكنك أن ترى أن البوليمر يتشكل فقط بعد استهلاك الجزء الأكبر من المونومر.

يختلف التكثيف المتعدد ثلاثي الأبعاد عن التكثيف الخطي في ثابت المعدل الأعلى للتفاعل المباشر ويرجع ذلك أساسًا إلى تحول النظام إلى مادة هلامية بعد بدء التفاعل. يتكون الهيكل المتفرع للبوليمر من تفاعل الجزيئات ثنائية الوظيفة وثلاثية الوظائف مع بعضها البعض. يؤدي الجزيء ثلاثي الوظائف إلى التفرع، حيث تتفرع السلاسل الواحدة تلو الأخرى وتشكل في النهاية شبكة لا نهائية. على سبيل المثال، تكثيف الكحول ثلاثي الهيدريك - الجلسرين وحمض الفثاليك ثنائي القاعدة. كلما ارتفعت وظيفة المونومرات، انخفضت درجة اكتمال التفاعل، ويحدث الجيل. نظرًا لتشكيل بنية متفرعة أو شبكة منخفضة الحركة، فإن متطلبات الحفاظ على تركيزات متساوية للمجموعات الوظيفية وإزالة منتجات التكثيف المتعدد ذات الوزن الجزيئي المنخفض ليست صارمة كما هو الحال بالنسبة للتكثيف المتعدد الخطي.

تتشابه البلمرة التدريجية (أو الهجرة) في مبادئها الأساسية وبنية البوليمر الناتج مع التكثيف المتعدد الخطي. تتم إضافة كل مونومر لاحق إلى السلسلة المتنامية، والتي تعد أيضًا جسيمًا مستقرًا، عن طريق حركة (هجرة) الهيدروجين. تحدث هذه العملية أثناء تخليق البولي يوريثان من الأيزوسيانات والجليكول:

إلخ حتى يتكون البوليمر

الفرق بين البلمرة التدريجية والتكثيف المتعدد هو أنه لا يوجد إطلاق لمنتج ثانوي للتفاعل منخفض الوزن الجزيئي. إذا قمت باستبدال الجليكول كحول متعدد الهيدرات(الجلسرين، بنتايريثريتول، وما إلى ذلك) أو ثنائي إيزوسيانات ثلاثي إيزوسيانات، ثم يتم الحصول على البوليمرات المكانية؛ رد فعل تكوينها يشبه التكثيف المتعدد ثلاثي الأبعاد.

غالبًا ما تحدث البلمرة الناتجة عن فتح حلقة جزيئات المونومر عبر آلية تفاعل تدريجي (على سبيل المثال، بلمرة الكابرولاكتام الإلكتروني). يتم تنشيط هذه العملية بكميات صغيرة من الماء والحمض والقاعدة:

كما ترون، يرتبط المنشط فقط بالجزيء الأول من المونومر، وأثناء نمو السلسلة، تنتقل المجموعات الوظيفية إلى نهاية السلسلة، أي تحدث بلمرة الهجرة.

يمكن أيضًا أن تتبلمر المونومرات الحلقية بواسطة آلية أيونية (على سبيل المثال، أكسيد الإيثيلين، ثلاثي أوكسان، كابرولاكتام إلكتروني مع فلز الصوديوم، وأكسيد البروبيلين). عندما تنكسر حلقة، يتم استعادة نفس أنواع الروابط من خلال ربط حلقتين أو ثلاث حلقات مكسورة في سلسلة.

البوليمرات – هذه مركبات ذات وزن جزيئي مرتفع (HMW). المونومرات هي مواد ذات وزن جزيئي منخفض يتم الحصول منها على البوليمرات. درجة البلمرة (التكثيف المتعدد) هي متوسط ​​عدد الوحدات الهيكلية في جزيء البوليمر.

البلمرة - تفاعل دمج جزيئات المونومر م، غير مصحوب بإطلاق منتجات ثانوية. ولذلك، فإن التركيب العنصري للمونومرات والبوليمر الناتج هو نفسه. يمكن إجراء البلمرة عن طريق فتح روابط مزدوجة وثلاثية للمركبات غير المشبعة، وكذلك عن طريق فتح دورات غير متجانسة مختلفة. اعتمادا على طبيعة المراكز النشطة التي تبدأ عملية السلسلة، يتم التمييز بين البلمرة الجذرية والأيونية. تتبع العملية آلية سلسلة.

nCH2=CH2→(-CH-CH-)n، حيث n هي درجة بلمرة الجزيئات، مما يشير إلى عدد وحدات المونومر المضمنة في تركيبتها.

تصنيف البوليمرات :

إذا كنت تأخذ كأساس للتكوين النوعي للجزيئات، فيمكن تقسيم جميع المواد قيد النظر إلى ثلاث مجموعات.

العضوية هي تلك التي تحتوي على ذرات الكربون والهيدروجين والكبريت والأكسجين والفوسفور والنيتروجين. أي تلك العناصر ذات المنشأ الحيوي. هناك الكثير من الأمثلة: البولي إيثيلين، والبولي فينيل كلورايد، والبولي بروبيلين، والفيسكوز، والنايلون، والبوليمر الطبيعي - البروتين، والأحماض النووية، وما إلى ذلك.

العناصر العضوية هي تلك التي تحتوي على بعض العناصر الأجنبية غير العضوية وغير الحيوية. غالبًا ما يكون السيليكون أو الألومنيوم أو التيتانيوم. ومن أمثلة هذه الجزيئات الكبيرة: الزجاج العضوي، والبوليمرات الزجاجية، والمواد المركبة.

غير عضوي - تتكون السلسلة من ذرات السيليكون وليس الكربون. يمكن أن يكون الراديكاليون أيضًا جزءًا من الفروع الجانبية. تم اكتشافها مؤخرا، في منتصف القرن العشرين. تستخدم في الطب والبناء والتكنولوجيا وغيرها من الصناعات. أمثلة: السيليكون، الزنجفر.

إذا قسمنا البوليمرات حسب الأصل، فيمكننا التمييز بين ثلاث مجموعات.

البوليمرات الطبيعية التي تم استخدامها على نطاق واسع منذ العصور القديمة. وهي جزيئات كبيرة لم يبذل الإنسان أي جهد في تكوينها. إنها نتاج تفاعلات الطبيعة نفسها. أمثلة: الحرير، الصوف، البروتين، الأحماض النووية، النشا، السليلوز، الجلود، القطن وغيرها.

صناعي. هذه هي الجزيئات الكبيرة التي يتم إنشاؤها من قبل البشر، ولكن على أساس نظائرها الطبيعية. وهذا يعني أن خصائص البوليمر الطبيعي الموجود يتم تحسينها وتغييرها ببساطة. أمثلة: المطاط الصناعي، المطاط.

البوليمرات الاصطناعية هي تلك التي يشارك فيها البشر فقط في إنشائها. لا توجد نظائرها الطبيعية. يقوم العلماء بتطوير طرق لتجميع مواد جديدة من شأنها تحسين الخصائص التقنية. هذه هي الطريقة التي تولد بها مركبات البوليمر الاصطناعية بأنواعها المختلفة. أمثلة: البولي إيثيلين، والبولي بروبيلين، والفيسكوز، وألياف الأسيتات، وما إلى ذلك.

التكثيف – تفاعل تكوين المركبات عالية الجزيئية، والذي يتم من خلال آلية الاستبدال وعادة ما يكون مصحوبًا بإطلاق منتجات منخفضة الجزيئية، ونتيجة لذلك يختلف التركيب الأولي للبوليمر عن التركيب العنصري للمنتجات الأصلية.

يمكن للمونومرات التي تحتوي على مجموعتين وظيفيتين أو أكثر أن تدخل في تفاعل التكثيف المتعدد. عندما تتفاعل هذه المجموعات، يتحلل جزيء مركب منخفض الجزيئي، مع تكوينه مجموعة جديدةالذي يربط بقايا الجزيئات المتفاعلة.

التكثيف - التفاعل التدريجي، يحدث نمو السلسلة نتيجة تفاعل جزيئات المونومر مع بعضها البعض، وكذلك المنتجات الوسيطة: جزيئات قليلة القسيم أو البوليمر، أو تفاعل جزيئات قليلة القسيمات والبوليمر مع بعضها البعض. ونتيجة لذلك، يتم تشكيل المركبات مع وظيفة المادة الأصلية.

أثناء تفاعل البلمرة، يتم الحصول على البوليمرات فقط نتيجة لذلك. أثناء التكثيف المتعدد، يصبح منتج التفاعل بوليمرات ومواد ذات وزن جزيئي منخفض.

تعريف

في تَقَدم البلمرةترتبط كل من جزيئات المونومرات المتطابقة والمختلفة بالتسلسل، مما يؤدي إلى بناء واحد جزيء معقدبوليمر (مادة ذات وزن جزيئي مرتفع) دون إطلاق وتكوين منتجات ثانوية - مركبات ذات وزن جزيئي منخفض. ولذلك، فإن الناتج عبارة عن بوليمر له نفس التركيب العنصري تمامًا مثل المونومر.

في تَقَدم التكثيفجزيئات مونومرات واحدة أو أكثر، متصلة ببعضها البعض، تشكل جزيءًا كبيرًا من البوليمر ويطلق المنتج الثانوي منتجًا أو آخر منخفض الجزيئي (الماء أو الكحول أو كلوريد الهيدروجين أو الأمونيا). التكثيف هو أساس التخليق الحيوي للسليلوز والأحماض النووية وبالطبع البروتينات.

مقارنة

تتشابه هاتان العمليتان في أنه في بداية التفاعل يدخل المونومر الأصلي في التفاعل. وبعد ذلك، أثناء البلمرة في نظام التفاعل في جميع مراحل العملية الحالية، توجد سلاسل نشطة متزايدة، والمونومر الأصلي والجزيئات الكبيرة التي أكملت النمو. وفي عملية التكثيف المتعدد، يتم استنفاد المونومر، كقاعدة عامة، في المراحل الأولية من التفاعل المستمر، وبعد ذلك تبقى البوليمرات فقط (أوليجومرات) في النظام، وتتفاعل مع بعضها البعض.

بالنسبة للبلمرة والتكثيف المتعدد، فإن تفاعل المونومرات المرغوبة، وبالطبع بنيتها، لهما نفس القدر من الأهمية. أثناء البلمرة، عادة ما تنتهي التفاعلات التي تحدث بين الجزيئات المتزايدة بإنهاء السلسلة.

وأثناء التكثيف المتعدد، فإن التفاعلات التي تحدث بين الجزيئات المتزايدة هي التفاعلات الرئيسية لنمو سلاسل البوليمر. تتشكل السلاسل الطويلة بسبب تفاعل القلة. تحدث البلمرة على ثلاث مراحل: البدء، ونمو السلسلة، وإنهاء السلسلة. في هذه الحالة، مراكز نمو سلسلة البوليمر هي الكاتيونات، والجذور الحرة أو الأنيونات. تؤثر الوظيفة (عدد مراكز التفاعل في الجزيء) على تكوين جزيئات كبيرة ثلاثية الأبعاد أو متفرعة أو خطية.

موقع الاستنتاجات

1. يتميز التكثيف المتعدد بإطلاق منتجات ثانوية - مواد ذات وزن جزيئي منخفض مثل الماء أو الكحول.
2. أثناء البلمرة، تصبح البوليمرات فقط منتجات تفاعل.
3. من الممكن التخليق الحيوي للسليلوز والبروتينات والأحماض النووية بسبب تفاعل التكثيف المتعدد.

تفاعلات البلمرة

البلمرة هي تفاعل تكوين البوليمر دون تكوين منتجات ذات وزن جزيئي منخفض. يتم استخدام الجزيء الذي يحتوي على رابطة متعددة كمونومر. في بلمرة الإيثيلين، دور ثنائي الوظيفة الوحدة الهيكليةيلعب رابطة مزدوجة، والتي، تحت تأثير البادئ (على سبيل المثال، بيروكسيد البنزيل العضوي (C 6 H 5 COO) 2) تتحول بسهولة إلى الحالة الجذرية R؛ إضافة جذري يخلق الظروف لنمو السلسلة

يتميز تفاعل البلمرة بثلاث مراحل: البدء ونمو السلسلة وإنهاء السلسلة:

دائرة مفتوحة

بوليمر النحاس الكهربائي

هذا النوع من البلمرة يسمى جذري.

يمكن بدء البلمرة بواسطة الكاتيونات أو الأنيونات (الأيونات). وتشمل البلمرة الأيونية نفس المراحل (البدء، انتشار السلسلة، إنهاء السلسلة). يمكن أن تكون محفزات البلمرة الكاتيونية H+، والأحماض الأبروتيكية غير العضوية SnCl 4، AlCl 3، والمركبات المعدنية العضوية Al(C2H5)3. عادة ما تكون البادئون بالبلمرة الأنيونية عبارة عن مركبات مانحة للإلكترون ( الفلزات القلوية، كحولياتهم، الخ).

البلمرة الكاتيونية:

يمكن أن تحدث البلمرة بين المونومرات المختلفة. وتسمى هذه المركبات البوليمرات المشتركة. في الجدول يوضح الشكل 1 أمثلة على البوليمرات والبوليمرات المشتركة التي تم الحصول عليها عن طريق تفاعلات البلمرة.

الجدول 1: أهم البوليمرات والبوليمرات المشتركة

تفاعلات البلمرة المشتركة

دعونا نفكر في ميزات عملية البلمرة المشتركة الجذرية. في حالة البلمرة المشتركة للجزيئات A وB مع تكوين الجذور المتمركزة على الجزيئات A أو B من السلسلة المتنامية، يجب أن تحدث 4 مراحل من نمو السلسلة:

لذلك، في حالة البلمرة الجذرية، نحن نتعامل مع توزيع المنتجات حسب الوزن الجزيئي وعملية متعددة المسارات مع عدد لا نهائي من المسارات. تتشكل منتجات التفاعل Pi في مراحل النمو أثناء نقل السلسلة إلى المونومر.

الطريقة الثانية لتكوين المنتجات (جزيئات البوليمر) هي مرحلة إنهاء السلسلة عند X i وX j.

تفاعلات التكثيف

في منظر عاميمكن تمثيل مخطط تفاعل نمو سلسلة التكثيف المتعدد الرئيسي على النحو التالي:

(n وm عبارة عن عدد صحيح، بما في ذلك واحد، وX وY هي المجموعات الوظيفية الأصلية، وA عبارة عن منتج تكثيف متعدد الوزن الجزيئي منخفض). في هذه الحالة، فإن تفاعل المونومرات مع بعضها البعض أو مع القلة الناتجة والأخيرة مع بعضها البعض تخضع عمليا لنفس القوانين.

نظرًا لأنه أثناء التكثيف المتعدد يتم استنفاد المونومرات حتى عند درجات منخفضة من اكتمال التفاعل، فإن نمو سلسلة البوليمر ذات الوزن الجزيئي العالي يحدث في الغالب. نتيجة للاتصال المتكرر لجزيئات قليلة القسيم أو البوليمر مع بعضها البعض في المجموعات الوظيفية الطرفية (مبدأ المضاعفة المتعددة)، في حين يتناقص عدد الجزيئات في النظام (هذه هي الطبيعة التدريجية للتكثيف المتعدد). يتناقص أيضًا عدد المجموعات الوظيفية الأولية - مراكز التفاعل (النشطة) - أثناء التكثيف المتعدد، على الرغم من أنه في بعض الحالات تتفاعل الروابط المتكونة أثناء التكثيف المتعدد مع بعضها البعض ومع مراكز التفاعل الأولية. يصاحب نمو سلسلة البوليمر أثناء التكثيف المتعدد المتوازن تفاعل عكسي للبوليمر مع المنتج منخفض الوزن الجزيئي المنطلق، مما يحد من الوزن الجزيئي الغراميالبوليمر.

يصاحب التكثيف المتعدد تكوين بوليمر ومركب ذو وزن جزيئي منخفض (H 2 O، HCl، NH 3، إلخ). يجب أن تحتوي المونومرات على مجموعتين وظيفيتين على الأقل.

يكمن تفاعل التكثيف المتعدد النموذجي في إنتاج راتنجات الفينول فورمالدهايد

تقريبا جميع المواد ذات الوزن الجزيئي العالي هي بوليمرات.

البوليمرات- هذه هي المواد التي تتكون جزيئاتها من عدد كبير من الوحدات الهيكلية المتكررة المرتبطة ببعضها البعض بواسطة روابط كيميائية.

يمكن إنتاج البوليمرات من خلال التفاعلات التي يمكن تقسيمها إلى نوعين رئيسيين: تفاعلات البلمرةو تفاعلات التكثيف المتعدد.

تفاعلات البلمرة

تفاعلات البلمرة -هذه هي تفاعلات تكوين البوليمر من خلال الجمع بين عدد كبير من جزيئات مادة ذات وزن جزيئي منخفض (مونومر).

عدد جزيئات المونومر ( ن)، التي تتحد في جزيء بوليمر واحد، تسمى درجة البلمرة.

يمكن للمركبات ذات الروابط المتعددة في الجزيئات أن تدخل في تفاعل البلمرة. إذا كانت جزيئات المونومر متطابقة، تسمى العملية البلمرة المتجانسة، وإذا كان مختلفا - البلمرة المشتركة.

ومن أمثلة تفاعلات البلمرة المتجانسة، على وجه الخصوص، تفاعل تكوين البولي إيثيلين من الإيثيلين:

مثال على تفاعل البلمرة المشتركة هو تخليق مطاط ستايرين-بوتادين من 1،3-بوتادين وستايرين:

البوليمرات الناتجة عن تفاعل البلمرة ومونومرات البداية

تفاعلات التكثيف

تفاعلات التكثيف- هذه هي تفاعلات تكوين البوليمرات من المونومرات، والتي يتم خلالها، بالإضافة إلى البوليمر، تكوين مادة ذات وزن جزيئي منخفض (في أغلب الأحيان الماء) كمنتج ثانوي.

تتضمن تفاعلات التكثيف المتعدد مركبات تحتوي جزيئاتها على أي مجموعات وظيفية. وفي هذه الحالة، تنقسم تفاعلات التكثيف المتعدد، وفقًا لاستخدام مونومر واحد أو أكثر، على غرار تفاعلات البلمرة، إلى تفاعلات التكثيف المتجانسو التكثيف المشترك.

تشمل تفاعلات التكثيف المتجانس ما يلي:

• * تكوين (في الطبيعة) جزيئات السكاريد (النشا والسليلوز) من جزيئات الجلوكوز:

• * تفاعل تكوين الكابرون من حمض أمينوكابرويك ε:

تشمل تفاعلات التكثيف المشترك ما يلي:

• * تفاعل تكوين راتنج الفينول فورمالدهايد :

• * تفاعل تكوين اللافسان (ألياف البوليستر):

المواد القائمة على البوليمر

البلاستيك

البلاستيك- مواد أساسها بوليمرات قابلة للقولبة تحت تأثير الحرارة والضغط والحفاظ على شكل معين بعد التبريد.

بالإضافة إلى المادة ذات الوزن الجزيئي العالي، يحتوي البلاستيك أيضًا على مواد أخرى، لكن المكون الرئيسي لا يزال هو البوليمر. بفضل خصائصه، فإنه يربط جميع المكونات في كتلة كاملة واحدة، وبالتالي يطلق عليه الموثق.

وينقسم البلاستيك حسب علاقته بالحرارة إلى البوليمرات البلاستيكية الحرارية (البلاستيكية الحرارية) و بالحرارة.

البلاستيكية الحرارية- نوع من البلاستيك يمكن أن ينصهر بشكل متكرر عند تسخينه ويتجمد عند تبريده، مما يجعل من الممكن تغيير شكله الأصلي بشكل متكرر.

بالحرارة- المواد البلاستيكية التي يتم "خياطة" جزيئاتها عند تسخينها في بنية شبكية واحدة ثلاثية الأبعاد، وبعد ذلك لم يعد من الممكن تغيير شكلها.

على سبيل المثال، اللدائن الحرارية هي مواد بلاستيكية تعتمد على البولي إيثيلين والبولي بروبيلين والبولي فينيل كلورايد (PVC)، وما إلى ذلك.

والمواد المتصلدة بالحرارة، على وجه الخصوص، عبارة عن مواد بلاستيكية تعتمد على راتنجات الفينول فورمالدهايد.

المطاط

المطاط- بوليمرات عالية المرونة، ويمكن تمثيل هيكلها الكربوني على النحو التالي:

كما نرى، تحتوي جزيئات المطاط على روابط مزدوجة C=C، أي. المطاط عبارة عن مركبات غير مشبعة.

يتم الحصول على المطاط عن طريق بلمرة الدايينات المترافقة، أي. مركبات يتم فيها فصل رابطتين مزدوجتين C=C عن بعضهما البعض بواسطة رابطة CC واحدة واحدة.

1) البيوتادين:

بشكل عام (إظهار الهيكل الكربوني فقط)، يمكن التعبير عن بلمرة هذه المركبات لتكوين المطاط بالمخطط التالي:

وهكذا، استناداً إلى الرسم البياني المعروض، فإن معادلة بلمرة الأيزوبرين ستبدو كما يلي:

ومع ذلك، فإن المطاط، على الرغم من مزاياه، لديه أيضا عدد من العيوب. على سبيل المثال، نظرًا لأن المطاط يتكون من جزيئات طويلة غير مرتبطة كيميائيًا، فإن خصائصه تجعله مناسبًا للاستخدام فقط في نطاق درجات حرارة ضيق. في الحرارة، يصبح المطاط لزجًا، حتى أنه سيلان قليلاً ورائحته كريهة، ومتى درجات الحرارة المنخفضةعرضة للتصلب والتشقق.

يمكن تحسين الخصائص التقنية للمطاط بشكل كبير عن طريق الفلكنة. فلكنة المطاط هي عملية تسخينه بالكبريت، ونتيجة لذلك يتم "خياطة" جزيئات المطاط الفردية، غير المتصلة في البداية، مع سلاسل من ذرات الكبريت ("جسور" متعددة الكبريتيد). يمكن توضيح مخطط تحويل المطاط إلى مطاط باستخدام مطاط البوتادين الاصطناعي كمثال على النحو التالي:

ألياف

أليافهي مواد تعتمد على بوليمرات ذات هيكل خطي، ومناسبة لتصنيع الخيوط والسحب والمواد النسيجية.

تصنيف الألياف حسب أصلها

ألياف من صنع الإنسان(ألياف الفيسكوز، ألياف الأسيتات) يتم الحصول عليها عن طريق المعالجة الكيميائية للألياف الطبيعية الموجودة (القطن والكتان).

ألياف صناعيةيتم الحصول عليها بشكل رئيسي عن طريق تفاعلات التكثيف المتعدد (لافسان، النايلون، النايلون).