Терминология в области полимеров

Конспект лекционных занятий

Тема лекции. Содержание и задачи курса. Терминология в области полимеров. Классификация полимеров. Особенности номенклатуры полимеров.

Содержание и задачи курса

Высокомолекулярные соединения составляют особую группу веществ, свойства которых определяются, прежде всего, величиной молекулярной массы их молекул, (наряду с их химической структурой). Они широко распространены в природе и имеют большое значение в жизнедеятельности человека. Существование растительного и животного мира можно рассматривать как процесс образования, превращения и распада высокомолекулярных углеводов и белков. Неорганические высокомолекулярные соединения составляют значительную часть темной коры

Наука о полимерах выделилась в самостоятельную область знаний сравнительно недавно.. Становление науки о полимерах связано с именами ряда зарубежных, бывших советских и
Казахстанских исследователей.

Впервые понятия о макромолекулах как длинных последовательностях атомов, соединённых между собой химическими связями, сформулировал немецкий химик Г. Штаудингер.Изучив химические превращения многих природных и синтетических полимеров, а также свойства растворов полимеров, он показал, что высшие и низшие члены поли мер гомологических рядов таких соединений построены одинаково, а различия в физико- химических свойствах обусловлены лишь различием молекулярных масс. Так было создано представление о полимерах как веществах, размер молекул которых на несколько порядков отличается от размера молекул низкомолекулярных соединений, что приводит к резким качественным различием свойствах.

Большое значение для создания современной науки о полимерах имело развитие и совершенствование методов органического синтеза, которое привело к получению целого ряда синтетических высокомолекулярных соединений различных классов.

Создание теории цепных процессов академиком Н.Н.Семёновым в 30-ые годы нашего столетия привело к теории цепной полимеризации - одному из важнейших методов синтеза высокомолекулярных соединений. Выдающиеся ученые, среди которых в первую очередь следует назвать С.С. Медведева, С.Б. Лебедева, Х.С. Багдасарьяна, Г.П. Гледышева, Е.М. Шайхутдинова и т.д., внесли большой вклад в создание основ химии синтетических полимеров, исследование процессов полимеризации.

Значительным событием явилось открытие в 50-е годы стереоспецифической полимеризации как метода синтеза полимеров нового типа, отличающихся регулярностью строения и особыми свойствами. За это открытие немецкому химику К. Циглеру и итальянскому ученому Дж. Натта в 1963г. была присуждена Нобелевская премия по химии.

Основы химии другого важнейшего метода синтеза полимеров - поликонденсации - разработаны американским химиком У. Карозерсом в 30-ые годы прошлого столетия. Существенный вклад в изучение этих процессов, исследование механизма реакций и создание полимеров новых типов внесли советские исследователи Г.С. Петров, А.А. Ваншейдт, В.В. Коршак, Б.А. Жубанов.

Реакции в цепях природных и синтетических полимеров привели к получению новых типов высокомолекулярных соединений с особыми свойствами, дали возможность определить строение полимерных молекул. Изучение этих процессов связано е именами С.Н. Ушакова, Н.А. Платэ и других ученных.

Большие успехи достигнуты в настоящее время в изучении структуры и свойств высокомолекулярных соединений благодаря работам Г.Марка, В.Куна, Е.Гута, а также В.А.Каргина, А.П. Александрова, Я.И. Френкеля, С.Н. Журкова., С.Р. Рафикова., Е. А. Бектурова и других исследователей.

Технологию полимерных материалов можно условно разделить на три этапа. Первый этап - это синтез самих полимеров, для чего необходимо хорошо знать химию высокомолекулярных соединений и структурных особенностей на молекулярном и надмолекулярном уровне. Второй этап получение полимерного материала, т.е. материала, который, кроме полимера содержит добавки различных вспомогательных веществ -стабилизаторов, пластификаторов и д.р. Третий этап - придание полимерному материалу определенной формы - превращение его в пленки, волокна, изделия. А формование изделия это не просто придания ему формы - это создание определенной структуры, обеспечивающей оптимальное качество. Поэтому будущий технолог должен знать химию полимеров, должен иметь чёткое представление об их химическом строении и уметь взаимосвязывать эти знания с физическими и эксплуатационными свойствами полимеров.

Дисциплина «Химия и физика полимеров» изучает основные закономерности реакции получения и превращения полимеров, их модификации, а также изучает особенности их структуры, физических состояний и физико - механических свойств, свойств растворов полимеров.

Терминология в области полимеров

Полимеры - это природные и синтетические соединения, молекулы которых состоят из большого числа повторяющихся одинаковых или различных построению атомных группировок, соединенных между собой химическими связями в длинные линейные, разветвленные, а также в пространственные цепи.

Полимеры, или высокомолекулярные соединения, состоят из больших молекул, молекулярная масса которых превышает несколько тысяч, а иногда может достигать многих миллионов.

Группа атомов, многократно повторяющиеся в полимере, называют повторяющимся звеном, а группы на концах цепи - концевыми группами. Цепная молекула полимера, состоящая из повторяющихся составных звеньев и концевых групп, называется макромолекулой.

Вещества, из которых образуется полимер, называют мономерами (моно - один).

Например, из мономера этилен, можно получить полиэтилен, если соединить n молекул этилена.

nCH₂ = CH₂ [- CH₂ - CH₂ -]_n

Число звеньев в цени (n) называется степенью полимеризации и обозначается буквами n или P. Произведение степени полимеризации (Р) на молекулярную массу звена (М _Зв)равно молекулярной массе ( М _пол) полимера:

М _пол = РМ _зв ; Р = М _пол / М _Зв

Полимеры, молекулярные массы которых находятся между низкомолекулярными соединениями и полимерами, называются олигомерами (олиго - немного). Они проявляют свойства как для мономеров, так и для полимеров. Число повторяющихся звеньев у олигомеров невелико - от нескольких единиц до десятков.