Строение, свойства

Лекция № 14

Полимеры

Строение, свойства

Некоторые полимеры, например полистирол, поливинилхлорид, применяют непосредственно для изготовления электроизоляции, другие используют для изготовления электроизоляционных материалов - слоистых пластиков, резин, пластических масс, композиционных слюдосодержащих материалов и прочие.

Полимеры - высокомолекулярные соединения. Они имеют большую молекулярную массу. Молекулы полимеров - макромолекулы - состоят из большого числа многократно повторяющихся структурных группировок (элементарных звеньев), соединенных в цепи химическими связями. Например, в молекуле поливинилхлорида:

повторяющееся звено.

Полимеры получают из мономеров - веществ, каждая молекула которых способна образовывать одно или несколько составных звеньев.

Степень полимеризации - весьма важная характеристика, она равна числу элементарных звеньев в молекуле.

Для поливинилхлорида:

n - степень полимеризации.

Полимеры с малым n называются агломератами.

Полимеризация - реакция образования полимера из молекул мономера без выделения низкомолекулярных побочных продуктов.

Пример реакции полимеризации этилена:

nH_2C = CH₂ [ - CH₂ - CH₂ - ]_n .

Поликонденсация - реакция образования полимера из мономеров с выделением низкомолекулярных веществ (воды, спирта и др.).

Полимеры делят на два типа - линейные и пространственные в зависимости от структуры молекул.

Термопластичные полимеры (термопласты) - на основе полимеров с линейной структурой макромолекул. При нагреве - размягчаются, а при остывании - затвердевают без химических изменениях (растворимы, формуются).

Термореактивные полимеры получают из полимеров, которые при нагревании или при комнатной температуре вследствие образования пространственной сетки из макромолекул (отверждения) переходят в неплавкое и нерастворимое состояние (процесс необратим).

Линейные аморфные и кристализующиеся полимеры могут находиться в трех физических состояниях: стеклообразном, высокоэластичном и вязкотекучем.

Совокупность характеристик, определяющих поведение полимеров в электрическом поле ( ), в значительной мере зависит от полярности звеньев макромолекул, наличия остаточных функциональных групп и разных примесей и изменяется от температуры, частоты, амплитуды внешнего электрического поля. Диэлектрические свойства связанны со строением, молекулярной структурой и зависят от температуры.

Значение полимеров определяется наличием в них носителей заряда ионов, полярных групп и их подвижностью.

Полярные полимеры имеют более низкие значения , большие значения и чем неполярные (полиэтилен, полистирол, политетрафторэтилен).

В кабельной технике и при высоких частотах применяют материалы с малой (неполярные и слабополярные), в конденсаторостроении при низких частотах - с повышенным (полярные). Длительная рабочая температура линейных полимеров (кроме фторосодержащих и полифенилов) не выше 120 ⁰C. Особенно нагревостойки кремнийорганические и некоторые другие элементоорганические полимеры, температура которых достигает 180-200 ⁰C. Высокая термоустойчивость проявляется у полимеров пространственного строения.