Полимеры. Каучуки. Резина

структурных звеньев (белки, нуклеиновые кислоты, целлюлоза, крахмал, каучук и другие

органические вещества).

СН2=СH–CH3 является мономером полипропилена:



Группа атомов, многократно повторяющаяся в цепной макромолекуле,

называется ее структурным звеном.
...-CH2-CHCl-CH2-CHCl-CH2-CHCl-CH2-CHCl-CH2-CHCl-... В формуле макромолекулы это звeно обычно выделяют скобками: (-CH2-CHCl-)n

соединилось в макромолекулу.
В формуле макромолекулы степень полимеризации обычно обозначается индексом

"n" за скобками, включающими в себя структурное (мономерное) звено:
n >> 1


Молекулярная масса макромолекулы связана со степенью полимеризации соотношением:
М(макромолекулы) = M(звена) • n, где n - степень полимеризации, M - относительная молекулярная масса

*

порядке
Эластичность
Цис-форма
Транс-форма




Стереорегулярность

цепи:
2. Заместители R находятся по разные стороны от главной цепи:
Пример

отрезка цепи, включающего 4 звена, соединенных по типу "голова-хвост".

не углерода, а других химических элементов
Состав основной цепи

нагреванием
или растворением)


Отношение к нагреванию

(полимеры).
Масса их молекул достигает нескольких десятков тысяч и даже

миллионов.
Какова роль этих соединений?
Во-первых, полимерные вещества являются основой Жизни на Земле. Органические природные полимеры – биополимеры – обеспечивают процессы жизнедеятельности всех животных и растительных организмов.

*

в полипептидной цепи.


Вторичная структура - конформация полипептидной цепи, закрепленная множеством

водородных связей между группами N-H и С=О. Одна из моделей вторичной структуры - α-спираль.
Другая модель - β-форма ("складчатый лист"), в которой преобладают межцепные (межмолекулярные) Н-связи.

образованная главным образом за счет дисульфидных мостиков -S-S-, водородных связей,

гидрофобных и ионных взаимодействий.

*

Четвертичная структура - агрегаты нескольких белковых макромолекул (белковые комплексы), образованные за счет взаимодействия разных полипептидных цепей

4 типа полимеров:
Во-вторых, благодаря особым, только для них характерным свойствам,

полимеры (синтетические, искусственные и некоторые природные) широко используются при изготовлении самых разнообразных материалов:

*

п о л и м е р н ы е м а т е р и а л ы

пластмассы

каучуки

плёнки

волокна

лаки

клеи

композиционных материалов, ионообменных смол (полиэлектролитов) …
Композиционный материал (композит) - это

материал, в котором наряду с основным веществом содержатся упрочняющие или модифицирующие компоненты.
В состав композита входят: связующее вещество (обычно полимер), наполнитель, пластификаторы, свето- и термостабилизаторы, красители и т.п.
Прочность полимерных композиций, содержащих наполнитель, обусловлена дополнительными силами, связывающими наполнитель с полимером за счет адгезии (прилипания).

ткань в текстолите,
бумага в гетинаксе,
стеклоткань и стекловолокно в

стеклопластиках,
металлы (порошок или нити) в металлополимерах,
взрывчатые вещества (порох) в твердом ракетном топливе,
нитевидные монокристаллы Al2O3, карбидов кремния и бора, графита и т.д. в особо прочных материалах для космической техники.

*

полимера, идущий с образованием побочного низкомолекулярного продукта (чаще всего воды)

Полимеризация
Это

химический процесс соединения множества исходных молекул низкомолекулярного вещества (мономера) в крупные молекулы (макромолекулы) полимера.

и более исходных веществ
Гомополиконденсация – соединение молекул одного мономера
Способы

получения

электроизоляционными свойствами, из которых путём специальной обработки получают резину. Природный

каучук получают из жидкости молочно-белого цвета, называемой латексом, — млечного сока каучуконосных растений.
В технике из каучуков изготовляют шины для автотранспорта, самолётов, велосипедов; каучуки применяют для электроизоляции, а также производства промышленных товаров и медицинских приборов.

Окаменелые остатки каучуконосных деревьев, которые были найдены, имеют возраст около

трёх миллионов лет. Каучук на языке индейцев тупи-гуарани означает «слёзы дерева». Каучуковые шары из сырой резины найдены среди руин цивилизаций инков и майя в Центральной и Южной Америке, возраст этих шаров не менее 900 лет.
Первое знакомство европейцев с натуральным каучуком произошло пять веков назад. Собственно, история каучука началась, как ни странно, с детского мячика и школьной резинки.

нашёл ему применение: он обнаружил, что каучук может стирать то,

что написано графитовым карандашом. Тогда такие куски каучука называли гуммиэластиком («смолой эластичной»).
В 1791 году английский фабрикант Самуэль Пил (Samuel Peal) запатентовал способ сделать одежду водонепроницаемой с помощью обработки её раствором каучука в скипидаре.
Во Франции к 1820 г. научились изготовлять подтяжки и подвязки из каучуковых нитей, сплетённых с тканью.

и американский химик Натаниель Хейвард (Nathaniel Hayward) обнаружили, что добавление

серы к каучуку уменьшает или даже вовсе устраняет липкость изделий из каучука. Через некоторое время он обнаружил кожеподобный материал — резину. Этот процесс был назван вулканизацией. Открытие резины привело к широкому её применению: к 1919 году было предложено уже более 40 000 различных изделий из резины.

высокомолекулярный непредельный углеводород, молекулы которого содержат большое количество двойных связей;

состав его может быть выражен формулой (C5H8)n (где величина n составляет от 1000 до 3000); он является полимером изопрена:

подражания природе. Поскольку натуральный каучук — полимер диенового углеводорода, то

Лебедев воспользовался также диеновым углеводородом, только более простым и доступным — бутадиеном



Сырьём для получения бутадиена служит этиловый спирт. Получение бутадиена основано на реакциях дегидрирования и дегидратации спирта.

над смесью соответствующих катализаторов:



В качестве катализатора полимеризации 1,3-бутадиена С. В. Лебедев выбрал

металлический натрий, впервые применённый для полимеризации непредельных углеводородов русским химиком А. А. Кракау.

Как правило из них получают полимерные материалы. К числу последних

относятся пластмассы и волокна.
Пластмасса – это материал, в котором связующим компонентом служит полимер, а остальные составные части – наполнители, пластификаторы, красители, противоокислители и др. вещества.

прочность и жёсткость полимера, снижают его себестоимость. В качестве наполнителей

могут быть стеклянные волокна, опилки, цементная пыль, бумага, асбест и др.

Поэтому такие пластмассы, как, например,
полиэтилен, поливинилхлорид, полистирол,
фенолформальдегидные, широко
применяются в различных отраслях
промышленности,
сельского хозяйства,
в медицине, культуре,
в быту.

Пластмассы

гибкие нити, из которых изготавливается пряжа и другие текстильные изделия.
Волокна

подразделяются на природные и химические. Природные, или натуральные, волокна - это материалы животного
или растительного происхождения: шёлк, шерсть, хлопок, лён.

Волокна

или синтетических полимеров.
К химическим волокнам относятся вискозные, ацетатные волокна, а

также капрон, нейлон, лавсан и многие другие.

Волокна