Говорейки за полимери, някои от нас вероятно все още не знаят - с изключение на учениците от клас XII. Тези полимери обаче всъщност съществуват толкова близо до нашето ежедневие. В различни форми. Да, ние използваме полимери от хилядолетия под формата на дърво, каучук, памук, вълна, кожа, коприна и така нататък. В ежедневието всички трябва да сме запознати с предмети като пластмасови чаши, контактни лещи, гребени, ластици, тигани и други, нали? Е, всичко това са полимери. Не само това, някои полимери дори присъстват в телата ни, например нуклеинови киселини и протеини (коса, кръв и т.н.).
И така, какво точно се нарича полимер?
Самата дума Polymer идва от гръцкия език, който се състои от две думи, а именно Poly, което означава много, и meros, което означава единица или част. Така че полимерът е голямо съединение, което се образува от комбинацията от множество (много) малки молекулни единици. Молекулните единици, които изграждат тези съединения, се наричат мономери. Това означава, че полимерните съединения се състоят от много мономери.
Класификация на полимерите
Полимерите се класифицират въз основа на техния източник, структура, режим на полимеризация и молекулна сила.
Полимери по източник
Въз основа на източника, полимерите са разделени на 3, а именно естествени полимери, синтетични полимери и полусинтетични полимери.
Естествени полимери
Естествените полимери се получават от растения и животни. Например протеин, целулоза, нишесте, смола и други.
Синтетични полимери
Синтетичните полимери са изкуствени полимери, които се произвеждат в лабораторията. Примери: полиетилен, найлон 66 и Buna-S.
Полусинтетични полимери
Полусинтетичните полимери са естествени полимери с химически модификации. Пример: вулканизиран каучук и целулозен ацетат.
Полимери на базата на структура
Въз основа на структурата си, полимерите са разделени на три, а именно линейни полимери, разклонени верижни полимери и кръстосано свързани полимери или мрежови полимери.
Линейни полимери
В линейните полимери мономерите са свързани в дълги, прави вериги. Полимерните вериги обикновено се подреждат една върху друга и образуват добре опакована структура.
Линейните полимери имат висока плътност, висока якост на опън и висока точка на топене. Примери: полиетилен с висока плътност, поливинилхлорид, найлон 6 и други.
Разклонени верижни полимери
Този полимер се състои от странична верига от мономерни звена, прикрепени към основната верига. Поради това разклоняване полимерите с разклонена верига не могат да бъдат подредени плътно заедно. Този полимер има ниска плътност, ниска якост на опън и ниска точка на топене. Пример за полимер с разклонена верига е полиетенът с ниска плътност.
Полимери с кръстосана връзка
Омрежените полимери са известни още като тъканни полимери. Този полимер е не само твърд, но и твърд и чуплив. Например: Bakelit, меламин, формалдехидна смола.
Полимери на базата на режим на полимеризация
Въз основа на режима на полимеризация, полимерите се разделят на две, а именно добавъчни полимери и кондензационни полимери. След това добавените полимери се разделят на още два, а именно съполимери и хомополимери.
Добавяне на полимери
Допълнителните полимери се образуват чрез добавяне на мономери без елиминиране на страничните молекули. Мономерите на добавящия полимер са ненаситени съединения. Пример: Полиетилен тефлон и други.
Хомополимери
Добавяне на полимери, образувани чрез полимеризация на единични мономерни видове. Примери: Поливинилхлорид, Полипропилен, Полиетен
Съполимери
Допълнителните полимери се образуват чрез аддитивна полимеризация на два различни типа мономери. Пример: Buna-S, Buna-N и други.
Кондензационни полимери
Кондензация Полимерите се образуват чрез кондензация на два различни мономера със или без отделяне на малки молекули, като вода, алкохол и хлороводород.
Мономерите на кондензиращия полимер имат поне две функционални групи. Например: Bakelit, Nylon 66, Terylene и други.
Полимери на базата на молекулярни сили
Въз основа на молекулярния стил, полимерите могат да бъдат разделени на еластомери, влакна, термопластични полимери и термореактивни полимери.
Еластомер
В еластомерите полимерните вериги се държат заедно от слаби междумолекулни сили. Слабата сила позволява разтягане на полимера. Полимерната верига има множество напречни връзки, които помагат на полимера да се върне в първоначалната си форма. Пример: Buna-S, Buna-N, неопрен.
Фибри
Във влакната полимерните вериги се държат заедно чрез силни антимолекулни сили (водородни връзки или дипол-диполни взаимодействия). Силната сила му придава кристални свойства.
Влакното е оформено като прежда с висока якост на опън и висок модул. Пример: Полиамид (найлон 66) и полиестер (терилен).
Термопластични
Термопластичните полимери имат линейни или слабо разклонени полимерни вериги. Междумолекулните атракции са междинни между еластомера и влакното.
Термопластичните полимери могат многократно да се омекотяват при нагряване и да се втвърдяват при охлаждане с малка промяна в свойствата. Полимерите от този тип могат да се оформят в желаната форма. Примери: полиетилен, полистирол, поливинилхлорид и други.
Тъй като термопластмасите нямат напречни връзки, междумолекулните сили, които съществуват между полимерните вериги, лесно се повреждат при нагряване. Следователно те могат да бъдат оформени във всяка желана форма.
Термореактивна
Термореактивните полимери са полимерни вериги, които са или омрежени, или силно разклонени. Полимерната верига претърпява разширяване на напречната връзка при нагряване в матрицата. Термореактивните полимери се подлагат на постоянна промяна при нагряване. Термореактивните полимери не могат да се използват многократно като термопластичните полимери. Примери: Bakelit, смола, карбамид-формалдехид и други.
Реакция на полимеризация
Има 2 вида реакции на полимеризация, а именно адиционна полимеризация и кондензационна полимеризация.
Допълнителна полимеризация
В допълнение полимеризацията мономерите се комбинират, без да се елиминират молекули на продукта. Мономерите са ненаситени съединения и техните производни. Мономерите се добавят към веригата, което води до увеличаване на дължината на веригата.
Допълнителните полимери обикновено не реагират химически. Това се дължи на много силните връзки C-C и C-H. Поради това е много трудно да се рециклират добавъчни полимери. Или с други думи, добавящият полимер не е биоразградим.
Допълнителната полимеризация се осъществява чрез два механизма, а именно механизма на свободните радикали и йонния механизъм. Механизмът на свободните радикали обаче е по-често срещан. Ненаситените съединения и техните производни следват механизма на свободните радикали. За производството на свободни радикали е необходим инициатор. Те включват третичен бензоил пероксид и бутил пероксид.
Полимеризация със свободни радикали: Ненаситените съединения и техните производни се полимеризират по този метод. Това се случва при инициатори, генериращи свободни радикали като бензил пероксид, третичен бутил пероксид и др. Полимеризацията включва следните стъпки:
(i) Иницииране на веригата: Органичните пероксиди се подлагат на хомолитично делене, за да образуват свободни радикали, които действат като инициатори. Инициаторът добавя двойни връзки към въглеродите, за да образува нови свободни радикали.
(ii) Разпространение на веригата: Свободните радикали добавят мономерни двойни връзки, за да образуват по-големи свободни радикали. Този процес продължава, докато радикалите бъдат унищожени
iii) Прекратяване на веригата: Веригата завършва, когато два свободни радикала се комбинират.
Кондензационна полимеризация
При този метод два или повече бифункционални мономера се кондензират чрез отстраняване на някои прости молекули като вода, алкохол и т.н. Продуктът на всяка стъпка отново е бифункционален тип и последователността продължава. Тъй като всяка стъпка води до различен и независим тип функционализация, този процес е известен още като полимеризация на растежа.
