Пластмассы и изделия из них Выполнили студенты 2

Пластмассы и изделия из них Выполнили студенты 2 курса товароведческого факультета: Плесовских Е, Давиденко Е, Сидорович Т, Куприянов И, Гилев И, Тевс В.

Цель: познакомить студентов с пластмассой как материалом и изделиями из пластмассы. Задачи: рассмотреть классификацию, свойства, применение и основные характеристики ВМС.

План. 1. 2. Общая характеристика материалов на основе ВМС. Классификация ВМС.

Товары из п/м занимают важное место на Российском рынке товаров их применение дает, существенную экономию средств и материалов в связи, с чем п/м вытесняют из производства дерево, стекло, металлы. Первые п/м возник в 1843 г. – эбонит, галалит – 1897 г. Созданные на основе хим. модифицированных природных полимеров – каучук, нитроцеллюлоза, белковые вещества. Первые синтетические смолы и п/м были получены в начале 20 столетия (фенопласты, аминопласты). В 30 -е годы начался промышленный выпуск полистирола, поливинилхлорида, полиметилметакрилата.

Применение п/м дает определенный экономический эффект: 1 тонна п/м заменяет несколько тонн металлов, снижаются энергетические затраты в 5 раз меньше по сравнению с производством алюминия. П/м называются материалы основу которых составляют полимеры, находятся в период формования изделий в вязкотекучем высокоэластичном состоянии, а в процессе эксплуатации в твердом, кристаллическом, стеклообразном состоянии.

Полимеры являются ВМС, молекулы которых называются макромолекулами. В состав макромолекул ВМС входят тысячи атомов связанных друг с другом валентными атомами. Именно от химического состава ВМС, величины их молекулярной массы, гибкости цепей, степени их упорядоченности и других факторов зависят свойства материалов.

Элементарная группа 1. 2. 3. 4. Хлор Нитрильная группа Гидроксильная группа Карбоксильная Свойства Негорюч Светостойкий Влагопоглощение Вообще все полярные группы увеличивают межмолекулярное воздействие, что ведет к увеличению прочности, твердости, теплостойкости полимера, но уменьшает морозостойкость и диэлектрические свойства.

Расположение звеньев в молекулах Линейное, звенья расположены в виде длинных цепей Разветвленное, основная цепь имеет боковые ответвления Сетчатое, цепные молекулы соединены поперечными химическими связями

Для полимеров характерно 2 фазовых состояния: n кристаллическое - упорядоченное расположение молекул относительно друга n аморфное – неупорядоченное С увеличением кристалличности увеличивается прочность , жесткость, плотность, но уменьшается эластичность и способность полимеров окрашиваться.

Особенности ВМС: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. ВМС характеризуется большой молекулярной массой своих макромолекул. Макромолекулы состоят из многократно повторяющихся участков. Для ВМС характерна большая гибкость макромолекул, связанная с возможностью внутреннего вращения атомов, атомных групп. Способность к проявлению большой деформации до нескольких сотен процентов и наличие особого состояния – высокой эластичности. В ВМС ярко проявляются релаксационные процессы, характеризующие изменения состояния ВМС во времени, связанные с установлением в таких материалах статического равновесия. Полидисперсность, свидетельствует о том, что ВМС состоят из макромолекул разной длины. ВМС не способны переходить в газообразное состояние без разложения, т. е. сохранение своей химической структуры и молярной массы. Ряд полимеров могут образовывать растворы высокой вязкости, при этом растворение полимеров проходит ч/з стадию их набухания.

Классификация ВМС 1. По происхождению ВМС. n n n природные (белки, натуральный каучук, шелк, шерсть) искусственные, получаемые путем хим. . обработки натуральных ВМС (нитроцеллюлоза, вискоза, ацетат целлюлозы) Синтетические представляют собой продукты процесса поликонденсации НМС (ПЭ, ПВХ, ПС, полиамиды, полиуретаны) 2. По природе. n n n органические – в состав входят атомы С 2, Н 2 , N 2 , O 2 (белки, полиолефины, поливинилхлорид, фенолоформальдегидные смолы) неорганические, к которым можно отнести соединения на основе S, Si, P. неметаллы (самородная сера, тальк) элементоорганические, к ним относятся ВМС, макромолекулы которых соединяют наряду с углеводородными группами, неорганические фрагменты (полиорганосилоксаны) 3. По типу реакции получения: n n Полимеризационные, получаемые из НМС (мономеров) с помощью реакции полимеризации. Химический состав таких соединений одинаков с составом НМС, из которых получено ВМС т. к. реакция полимеризации протекает без выделения побочных продуктов ( ПЭ, ПВХ, ПС) Поликонденсационные, получаемые из НМС с помощью реакции поликонденсации, протекают с выделением побочных продуктов (вода, спирт) В связи с этим хим. состав таких ВМС отличается от состава исходных продуктов мономеров (полиамиды, полиэфиры, эпоксидные смолы, фенолформальдегидные смолы)

4. По отношению к действию повышенных температур: n n Термопластичные – ВМС, изменение свойств которых при нагревании (высокая температура плавления или температура размягчения), носят обратимый характер ПЭ, ПВХ, ПС, полиамид. Термореактивные – ВМС, переходящие при нагревании до предельных температур в неплавкое и нерастворимое состояние (фенолформальдегидные и эпоксидные смолы) 5. В зависимости от состава главной цепи: n n Карбоцепные ВМС, основная цепь которых построена только из углеродных атомов (ПЭ, ПВХ, ПС, ПММК) Гетероцепные ВМС, в основной цепи которых помимо углеродных атомов содержатся атомы других элементов, чаще всего N, Si, O, P. (природные белки, целлюлоза, полиамиды) 6. По структуре макромолекул: n n n Линейные молекулы, вытянутой или зигзагообразной формы без боковых ответвлений или с ответвлениями малой длины (ПЭ, ПВХ, ПС, полиамиды). Разветвлённые – ВМС, длина основной цепи соизмерима с длиной боковых ответвлений (различные сополимеры, ряд полиакрилатов, крахмал) Пространственные (сетчатые, трёхмерносшитые) – ВМС представляет собой связанный хим. связями во всех 3 -х направлениях пространства отрезки макромолекул (эпоксидные и карбомидные смолы)

Механизмы реакции получения п/м n n Природные (естественные) образуются в процессе биосинтеза в ВМС клетках растений и живых организмов и для использования выделяется из растительного и животного сырья с помощью экстракции, фрикционного осаждения и др. Природные неорганические образуются в результате геохимических ВМС, процессов, происходящих в земной коре. Искусственные получены путём химических модификаций ВМС природных ВМС за счёт протекания химических реакции природного полимера с природными раздельными агентами. Например: сырьём для целого ряда искусственных ВМС служит древесина или хлопок. Целлюлоза путём обработки смесью азотной и серной кислот получают нитраты целлюлозы, один из которых коллоксилин. Используется в качестве основного компонента для получения целлулоидного этрола плёнок и лаков. Синтетические ВМС получают из НМС по реакциям полимеризации и поликонденсации. Синтез ВМС из мономеров возможен только в том случае, если молекула мономера может вызывать по крайней мере с 2 мя другими молекулами т. е. , если исходное вещество имеет в своей структуре двойные связи или являются по меньшей мере бифункциональными, т. е. соединение не менее 2 -х функциональных групп, которые могут взаимодействовать м/у собой. К функциональным группам относятся кислород –, азот –, серосодержащие группы типа –СООН, -СОН, -ОН, NН 2, SO 3 H, SH и др.

Методы синтеза ВМС Полимеризационные а) радикальная б) ионная n Поликонденсация n Ступенчатая полимеризация n Реакции превращения n

Поликонденсация – представляет собой цепную реакцию получения ВМС в ходе которых молекула мономера последовательно присоединяется к активному центру находится на конце растущей цепи. Эта реакция характерна для соединений с двойными связями, число и характер которых в молекуле мономера может быть различными. Полимеризация не сопровождается выделением побочных продуктов и протекает без изменения элементарного состава реагирующих веществ, т. е. реакция полимеризация – по укрупнению молекул исходных веществ без выделения побочных продуктов. Если А – элементарное звено, то А - степень полимеризации продукта, m – количество звеньев. Соответственно - А – А – гомополимер - А - А - В – сополимер, т. е. в реакцию вступают смолы не 1 мономера, а 2 x и >. Сополимеры используются чаще, например сочетание «+» свойств нескольких полимеров можно наблюдать в сополимерах. Обычно ПС имеет ряд недостатков – хрупкость, невысокая теплостойкость, склонность к старению, но если получить сополимер марки мс (вх. ПММК), то этот продукт будет иметь лучшие механические характеристики, менее подвержен старению и более стоек. Активными центрами в реакции могут являться либо свободный радикал, либо ион. В зависимости от этого различают: 1 - радикальную, 2 – ионную полимеризацию. n

n n Поликонденсация – реакция образования ВМС из нескольких молекул мономеров одинакового или разного строения, протекания по механизму замещения функциональных групп. Реакция протекает с выделением НМС (воды, NH 3, спирт, хлористый водород) вследствие чего элементарный состав образцового полимера отличается от элементарного состава сходного вещества (мономера). Обязательным условием протекания этой реакции является соединение в мономерах не менее 2 -х функциональных групп. Получают этой реакцией: Фенолоальдегидные Аминоальдегидные Полиэфирные