Hlavní typy polymerních materiálů ve stavebnictví. O polymerech. Základní pojmy

Polymerní materiály (plasty, plasty) jsou zpravidla tvrzené kompozitní kompozice, ve kterých polymery a oligomery slouží jako pojiva. Dostaly rozšířený název „plasty“ (což není úplně správné), protože při zpracování na produkty jsou v plastickém (tekutém) stavu. Vědecky podložené názvy jsou proto „polymerní materiály“, „kompozitní materiály na bázi polymerů“.

Polymery (z řeckého poly – mnoho, pouhé – části) jsou vysokomolekulární chemické sloučeniny, jejichž molekuly se skládají z obrovského množství opakujících se elementárních jednotek stejné struktury. Takové molekuly se nazývají makromolekuly. Podle uspořádání atomů a atomových skupin (elementárních jednotek) v nich mohou mít lineární (řetězcovou), rozvětvenou, síťovou a prostorovou (trojrozměrnou) strukturu, která určuje jejich fyzikální, mechanické a chemické vlastnosti. Vznik těchto molekul je možný díky tomu, že atomy uhlíku se snadno a pevně spojují mezi sebou as mnoha dalšími atomy.

Existují také formopolymery (prepolymery, prepolymery), což jsou sloučeniny obsahující funkční skupiny a schopné účastnit se reakcí růstu nebo zesíťování polymerního řetězce za vzniku vysokomolekulárních lineárních a síťových polymerů. Především se jedná také o kapalné polyolové produkty s přebytkem polyisokyanátů nebo jiných sloučenin při výrobě polyuretanových produktů.

Podle původu mohou být polymery přírodní, umělé a syntetické.

Přírodní polymery jsou především biopolymery - bílkoviny, škrob, přírodní pryskyřice (borová kalafuna), celulóza, přírodní kaučuk, bitumen aj. Mnohé z nich vznikají při procesu biosyntézy v buňkách živých a rostlinných organismů. Ve většině případů se však v průmyslu používají umělé a syntetické polymery.

Hlavními surovinami pro výrobu polymerů jsou vedlejší produkty uhelného a ropného průmyslu, výroba hnojiv, zemní plyn, celulóza a další látky. Proces vzniku takových makromolekul a polymeru jako celku je způsoben vystavením původní látky (monomeru) proudu světelných paprsků, elektrickým výbojům vysokofrekvenčních proudů, teplu, tlaku atd.

Podle způsobu výroby polymerů je lze rozdělit na polymerační, polykondenzační a modifikované přírodní polymery. Proces výroby polymerů postupným připojováním monomerních jednotek k sobě v důsledku otevření mnohočetných (nenasycených) vazeb se nazývá polymerační reakce. Během této reakce se látka může změnit z plynného nebo kapalného skupenství do velmi hustého kapalného nebo pevného skupenství. V tomto případě není reakce doprovázena separací žádných vedlejších produktů s nízkou molekulovou hmotností. Monomer i polymer se vyznačují stejným elementárním složením. Polymerační reakcí vzniká polyethylen z ethylenu, polypropylen z propylenu, polyisobutylen z isobutylenu a mnoho dalších polymerů.

Během polykondenzační reakce se přeskupují atomy dvou nebo více monomerů a z reakční sféry se uvolňují nízkomolekulární vedlejší produkty (například voda, alkoholy nebo jiné nízkomolekulární látky). Polykondenzační reakcí vznikají polyamidy, polyestery, epoxidy, fenolformaldehyd, organosilikon a další syntetické polymery, nazývané také pryskyřice.

Podle vztahu k teplu a rozpouštědlům se polymery, stejně jako materiály na nich založené, dělí na termoplasty a termosety.

Termoplastické polymery (termoplasty) mohou při zpracování na produkty opakovaně přecházet z pevného skupenství do viskózního tekutého stavu (tavenina) a po ochlazení opět vytvrdnout. Zpravidla nemají vysokou teplotu přechodu do viskózního tekutého stavu a dobře se zpracovávají vstřikováním, vytlačováním a lisováním. Tvarování výrobků z nich je fyzikální proces, který spočívá ve vytvrzení tekutého nebo změkčeného materiálu při jeho ochlazení a nedochází k chemickým změnám. Většina termoplastů je také rozpustná ve vhodných rozpouštědlech. Termoplastické polymery mají lineární nebo mírně rozvětvenou strukturu makromolekul. Patří mezi ně určité typy polyethylenu, polyvinylchloridu, fluoroplastů, polyuretanů, bitumenu atd.

Termosety (termosety) zahrnují polymery, jejichž zpracování na produkty je provázeno chemickou reakcí vzniku síťového nebo trojrozměrného polymeru (tvrdnutí, zesíťování řetězců) a přechod z kapalného do pevného skupenství nastává nevratně. Jejich vytvrzený stav je termostabilní a ztrácejí schopnost opětovného přechodu do viskózního tekutého stavu (například fenolické, polyesterové, epoxidové polymery atd.).

Klasifikace a vlastnosti polymerních materiálů

Podle složení nebo počtu složek se polymerní materiály dělí na neplněné, zastoupené pouze jedním pojivem (polymerem) - organické sklo, ve většině případů polyetylenová fólie; plněné, které pro získání požadovaného souboru vlastností mohou zahrnovat plniva, změkčovadla, stabilizátory, tvrdidla, pigmenty - sklolaminát, textolit, linoleum a plněné plynem (pěna a pěnové plasty) - polystyrenová pěna, polyuretanová pěna atd.

V závislosti na fyzikálním stavu při normální teplotě a viskoelastických vlastnostech jsou polymerní materiály tvrdé, polotuhé, měkké a elastické.

Tvrdé materiály jsou tvrdé, elastické materiály amorfní struktury s modulem pružnosti vyšším než 1000 MPa. Lámou se křehce se zanedbatelným prodloužením při přetržení. Patří sem fenoplasty, aminoplasty, plasty na bázi glyftalových a dalších polymerů.

Hustota polymerních materiálů se nejčastěji pohybuje v rozmezí 900-1800 kg/m3, tzn. jsou 2krát lehčí než hliník a 5,6krát lehčí než ocel. Současně může být hustota porézních polymerních materiálů (pěn) 30 až 15 kg / m3 a hustých - vyšší než 2 000 kg / m3.

Pevnost v tlaku polymerních materiálů ve většině případů převyšuje mnoho tradičních stavebních materiálů (beton, cihla, dřevo) a je asi 70 MPa pro neplněné polymery, více než 200 MPa pro vyztužené plasty, 100,150 MPa pro tahové materiály pro materiály s práškovým plnivem a 100,150 MPa pro sklolaminátové materiály 276,414 MPa a více.

Tepelná vodivost takových materiálů závisí na jejich poréznosti a technologii výroby. U pěny a pěnových plastů je to 0,03,0,04 W/m-K, u zbytku je to 0,2,0,7 W/mK nebo 500,600 krát nižší než u kovů.

Nevýhodou mnoha polymerních materiálů je nízká tepelná odolnost. Například většina z nich (na bázi polystyrenu, polyvinylchloridu, polyethylenu a dalších polymerů) má tepelnou odolnost 60,80 °C. Na základě fenolformaldehydových pryskyřic může tepelná odolnost dosáhnout 200 °C a pouze na silikonových polymerech - 350 °C.

Jako uhlovodíkové sloučeniny je mnoho polymerních materiálů hořlavých nebo mají nízkou požární odolnost. Výrobky na bázi polyethylenu, polystyrenu a derivátů celulózy jsou klasifikovány jako vysoce hořlavé a hořlavé s velkým uvolňováním sazí. Výrobky na bázi polyvinylchloridu, polyesterových skleněných vláken a fenolických plastů, které zuhelnatěly až při zvýšených teplotách, se obtížně spalují. Polymerní materiály s vysokým obsahem chlóru, fluoru nebo křemíku jsou nehořlavé.

Mnoho polymerních materiálů při zpracování, spalování a dokonce i zahřívání uvolňuje zdraví škodlivé látky, jako je oxid uhelnatý, fenol, formaldehyd, fosgen, kyselina chlorovodíková atd. Jejich významnou nevýhodou je také vysoký koeficient tepelné roztažnosti - od 2 do 10 krát vyšší než u oceli.

Polymerní materiály se vyznačují smrštěním při tuhnutí, dosahujícím 5,8 %. Většina z nich má nízký modul pružnosti, mnohem nižší než u kovů. Při dlouhodobém zatížení vykazují vysokou tečení. S rostoucí teplotou se tečení ještě více zvyšuje, což vede k nežádoucím deformacím.

Polymery jsou makromolekulární sloučeniny. Jejich základem jsou monomery, ze kterých vzniká makrořetězec polymerních látek. Použití polymerů umožňuje vytvářet materiály s vysokou úrovní pevnosti, odolnosti proti opotřebení a řadou dalších užitečných vlastností.

Klasifikace polymerů

Přírodní. Vytvořeno přirozeně. Příklad: jantar, hedvábí, přírodní kaučuk.

Syntetický. Jsou vyráběny v laboratorních podmínkách a neobsahují přírodní složky. Příklad: polyvinylchlorid, polypropylen, polyuretan.

Umělý. Vyrábějí se v laboratorních podmínkách, ale jsou založeny na přírodních surovinách. Příklad: celuloid, nitrocelulóza.

Typy polymerů a jejich aplikace jsou velmi rozmanité. Většina předmětů, které člověka obklopují, je vytvořena pomocí těchto materiálů. V závislosti na typu mají různé vlastnosti, které určují rozsah jejich použití.

Existuje řada běžných polymerů, se kterými se setkáváme každý den a ani si jich nevšimneme:

Polyethylen. Používá se k výrobě obalů, trubek, izolací a dalších výrobků, kde je potřeba zajistit odolnost proti vlhkosti, odolnost vůči agresivnímu prostředí a dielektrické vlastnosti.
Fenolformaldehyd. Je základem plastů, laků a lepidel.
Syntetická guma. Má lepší pevnostní vlastnosti a odolnost proti oděru než přírodní. Vyrábí se z ní pryž a různé materiály na jejím základě.
Polymetylmetakrylát je známé plexisklo. Používá se v elektrotechnice, ale i jako konstrukční materiál v jiných průmyslových oborech.
Polyamyl. Používá se k výrobě látek a nití. Jedná se o nylon, nylon a další syntetické materiály.
Polytetrafluorethylen, také známý jako teflon. Používá se v medicíně, potravinářství a různých dalších oborech. Každý zná pánve potažené teflonem, které byly kdysi velmi oblíbené.
Polyvinylchlorid, také známý jako PVC. Často se vyskytuje ve formě filmu a používá se k výrobě izolace kabelů, koženky, okenních profilů, zavěšených stropů. Má velmi široký rozsah použití.
Polystyren. Používá se k výrobě výrobků pro domácnost a široké škály stavebních materiálů.
Polypropylen. Z tohoto polymeru jsou vyrobeny trubky, nádoby, netkané materiály, výrobky pro domácnost, stavební lepidla a tmely.

Kde se používají polymery?

Rozsah použití polymerních materiálů je velmi široký. Nyní můžeme s jistotou říci, že se používají v průmyslu a výrobě téměř v jakémkoli oboru. Polymery díky svým vlastnostem zcela nahradily přírodní materiály, které jsou svými vlastnostmi výrazně horší. Proto stojí za to zvážit vlastnosti polymerů a oblasti jejich použití.

Podle klasifikace lze materiály rozdělit na:

kompozity;
plasty;
filmy;
vlákna;
laky;
guma;
adhezivní látky.

Vlastnosti každé odrůdy jsou určeny oblastí použití polymerů.

Život

Při pohledu kolem sebe můžeme vidět obrovské množství produktů vyrobených ze syntetických materiálů. Jedná se o části domácích spotřebičů, látek, hraček, kuchyňského náčiní a dokonce i domácí chemie. Ve skutečnosti se jedná o obrovskou škálu produktů od obyčejného plastového hřebenu až po prací prášek.

Toto široké použití je způsobeno nízkými výrobními náklady a vysokou kvalitou. Výrobky jsou odolné, hygienické, neobsahují složky škodlivé pro lidský organismus a jsou univerzální. I obyčejné nylonové punčocháče jsou vyrobeny z polymerových komponent. Proto se polymery používají v každodenním životě mnohem častěji než přírodní materiály. Jsou výrazně lepší v kvalitě a poskytují nízkou cenu za produkt.

Příklady:

Plastové nádobí a obaly;
části různých domácích spotřebičů;
syntetické tkaniny;
hračky;
kuchyňské náčiní;
výrobky pro koupelny.

Jakákoli věc vyrobená z plastu nebo obsahující syntetická vlákna je vyrobena na bázi polymerů, takže seznam příkladů může být nekonečný.

Stavební sektor

Velmi rozsáhlé je také použití polymerů ve stavebnictví. Začaly se používat relativně nedávno, asi před 50-60 lety. V dnešní době se většina stavebních materiálů vyrábí pomocí polymerů.

Hlavní směry:

výroba obvodových a stavebních konstrukcí různých typů;
lepidla a pěny;
výroba inženýrských komunikací;
materiály pro teplo a hydroizolaci;
Samonivelační podlahy;
různé dokončovací materiály.

V oblasti obvodových a stavebních konstrukcí jsou to polymerbetony, kompozitní výztuže a nosníky, rámy pro dvojitá okna, polykarbonát, sklolaminát a různé další materiály tohoto typu. Všechny produkty na bázi polymerů mají vysoké pevnostní charakteristiky, dlouhou životnost a odolnost vůči negativním přírodním jevům.

Lepidla jsou odolná proti vlhkosti a mají vynikající přilnavost. Používají se pro lepení různých materiálů a mají vysokou pevnost spoje. Pěny jsou ideálním řešením pro utěsnění spár. Poskytují vysoké tepelně úsporné vlastnosti a mají obrovské množství odrůd s různými kvalitami.

Využití polymerních materiálů při výrobě inženýrských komunikací je jednou z nejrozsáhlejších oblastí. Používají se v zásobování vodou, zásobování elektřinou, úsporami tepla, zařízeními kanalizačních sítí, ventilačními a topnými systémy.

Materiály pro tepelnou izolaci mají vynikající vlastnosti úspory tepla, nízkou hmotnost a dostupnou cenu. Hydroizolace má vysokou odolnost proti vodě a lze je vyrábět v různých formách (rolované výrobky, práškové nebo tekuté směsi).

Polymerové podlahy jsou specializovaný materiál, který umožňuje vytvořit dokonale rovný povrch na hrubém podkladu bez pracné práce. Tato technologie se používá v domácí i průmyslové výstavbě.

Moderní průmysl vyrábí širokou škálu dokončovacích materiálů na bázi polymerů. Mohou mít různé struktury a formy uvolňování, ale jejich vlastnosti jsou vždy lepší než přírodní povrchové úpravy a mají mnohem nižší cenu.

Lék

Použití polymerů v medicíně je velmi rozšířené. Nejjednodušším příkladem jsou injekční stříkačky na jedno použití. V současné době se vyrábí asi 3 tisíce produktů používaných v lékařské oblasti.

Nejčastěji se v této oblasti používají silikony. Jsou nepostradatelné při provádění plastických operací, vytváření ochrany na popálených površích a také při výrobě různých produktů. Polymery se v medicíně používají od roku 1788, ale v omezeném množství. A v roce 1895 se rozšířily po operaci, při které byl kostní defekt uzavřen polymerem na bázi celuloidu.

Všechny materiály tohoto typu lze rozdělit do tří skupin podle použití:

Skupina 1 - pro zavedení do těla. Jedná se o umělé orgány, protézy, krevní náhražky, lepidla a léky.
Skupina 2 - polymery, které mají kontakt s tkáněmi, stejně jako látky určené k zavedení do těla. Jedná se o nádoby pro uchovávání krve a plazmy, dentálních materiálů, injekčních stříkaček a chirurgických nástrojů, součástek zdravotnické techniky.
Skupina 3 - materiály, které nemají kontakt s tkáněmi a nejsou zavedeny do těla. To zahrnuje vybavení a nástroje, laboratorní sklo, potřeby, nemocniční potřeby, ložní prádlo, brýlové obruby a čočky.

Zemědělství

Polymery se nejaktivněji používají ve skleníkovém zemědělství a rekultivaci půdy. V prvním případě jsou potřeba různé fólie, agrovlákno, komůrkový polykarbonát a také výztuže. To vše je nezbytné pro stavbu skleníků.

Při rekultivaci půdy se používají trubky vyrobené z polymerních materiálů. Mají menší hmotnost než kovové, jsou cenově dostupné a mají delší životnost.

Potravinářský průmysl

V potravinářském průmyslu se polymerní materiály používají k výrobě nádob a obalů. Může mít podobu tvrdých plastů nebo fólií. Hlavním požadavkem je plné dodržování hygienických a epidemiologických norem. Bez polymerů se v potravinářském inženýrství neobejdete. Jejich použití umožňuje vytvářet povrchy s minimální přilnavostí, což je důležité při přepravě obilí a jiných sypkých produktů. Antiadhezivní povlaky jsou také potřebné u linek na pečení chleba a potravinářských polotovarů.

Polymery se používají v různých oblastech lidské činnosti, a proto jsou velmi žádané. Bez nich to nejde. Přírodní materiály nemohou poskytnout řadu vlastností nezbytných pro splnění specifických podmínek použití.

Podrobnosti Zveřejněno: 25. prosince 2013

Termín polymer je v současnosti v průmyslu plastů a kompozitů velmi často používán pro označení plastů. Ve skutečnosti pojem "polymer" znamená mnohem, mnohem více.

Specialisté z NPP Simplex LLC se rozhodli podrobně vysvětlit, co jsou polymery:
Polymer je látka s chemickým složením molekul spojených do dlouhých opakujících se řetězců. Díky tomu mají všechny materiály vyrobené z polymerů jedinečné vlastnosti a lze je přizpůsobit v závislosti na jejich účelu.
Polymery jsou jak umělého, tak přírodního původu. Nejrozšířenější v přírodě je přírodní kaučuk, který je mimořádně užitečný a lidstvo jej používá již několik tisíc let. Guma má vynikající elasticitu. To je důsledkem skutečnosti, že molekulární řetězce v molekule jsou extrémně dlouhé. Absolutně všechny typy polymerů mají vlastnosti zvýšené elasticity, avšak spolu s těmito vlastnostmi mohou vykazovat také širokou škálu dalších užitečných vlastností. V závislosti na účelu mohou být polymery jemně syntetizovány, aby se maximalizovalo pohodlné a prospěšné využití jejich specifických vlastností.

Základní fyzikální vlastnosti polymerů:

Odolnost vůči nárazu
Tuhost
Průhlednost
Flexibilita
Pružnost
Chemici si již dlouho všimli jedné zajímavé vlastnosti spojené s polymery: když se podíváte na polymerní řetězec pod mikroskopem, můžete vidět, že vizuální struktura a fyzikální vlastnosti molekuly řetězce budou napodobovat skutečné fyzikální vlastnosti polymeru.

Pokud se například polymerní řetězec skládá z monomerů pevně stočených mezi vlákny a je obtížné je oddělit, pak bude tento polymer s největší pravděpodobností pevný a elastický. Nebo, pokud polymerní řetězec vykazuje elasticitu na molekulární úrovni, s největší pravděpodobností bude mít polymer také flexibilní vlastnosti.

Zpracování polymerů
Většinu polymerních produktů lze při vystavení vysokým teplotám měnit a deformovat, ale na molekulární úrovni se samotný polymer nemusí změnit a lze z něj vytvořit nový produkt. Můžete například roztavit plastové nádoby a lahve a poté tyto polymery použít k výrobě plastových nádob nebo automobilových dílů.

Příklady polymerů
Níže je uveden seznam nejběžnějších dnes používaných polymerů spolu s jejich hlavními použitími:
- Polypropylen (PP) – Výroba koberců, nádob na potraviny, baněk.
- Neoprén - Neopreny
- Polyvinylchlorid (PVC) - Výroba potrubí, vlnitých plechů
- Polyetylen s nízkou hustotou (LDPE) – sáčky na potraviny
- Polyetylen s vysokou hustotou (HDPE) – Nádoby na prací prostředky, láhve, hračky
- Polystyren (PS) - Hračky, molitan, bezrámový nábytek
- Polytetrafluoretylen (PTFE, fluoroplast) - nepřilnavé pánve, elektrická izolace
- Polymetylmetakrylát (PMMA, plexisklo, plexisklo) – oftalmologie, výroba akrylátových van, světelná technika
- (PVA) - Barvy, lepidla

Vývoj moderních technologií vedl ke vzniku materiálů, které mají výjimečné výkonnostní vlastnosti. Polymerní materiály mohou mít molekulovou hmotnost od několika tisíc do několika milionů. Hlavní vlastnosti těchto materiálů určují jejich širokou distribuci. Každý rok tvoří polymery rostoucí počet produktů. Proto se budeme podrobněji zabývat jejich vlastnostmi.

Vlastnosti polymerů

Použití polymerů je velmi rozsáhlé. To je způsobeno speciálními vlastnostmi, které daný materiál má. Dnes se polymerní materiály nacházejí v široké škále oblastí a jsou přítomny téměř v každé domácnosti. Výrobní proces polymerních materiálů se neustále zlepšuje, složení se mění, díky čemuž získává nové výkonové vlastnosti.

Fyzikální vlastnosti polymerů lze charakterizovat takto:

Nízký koeficient tepelné vodivosti. To je důvod, proč některé polymery mohou být použity jako izolace při provádění některých prací.
Vysoká TCLE je dána relativně vysokou pohyblivostí vazeb a neustálou změnou deformačního koeficientu.
I přes vysokou TCLE jsou polymerní materiály ideální pro stříkání. V poslední době se můžete často setkat se situací, kdy je na povrch nanesen polymer ve formě tenké vrstvy, která dodává kovu a dalším materiálům antikorozní vlastnosti. Moderní aplikační technologie umožňují získat tenký ochranný film.
Specifická hmotnost se může měnit v poměrně širokém rozmezí v závislosti na vlastnostech konkrétní kompozice.
Poměrně vysoká pevnost v tahu je částečně způsobena zvýšenou tažností. Indikátor je samozřejmě výrazně horší než u kovů nebo slitin.
Pevnost polymerů je relativně nízká. Pro zvýšení hodnoty rázové houževnatosti se do kompozice přidávají různé další složky, což vede ke speciálním typům polymerů.
Za zvážení stojí nízká provozní teplota. Polymerní materiály špatně zvládají teplo. To je důvod, proč mnoho verzí může pracovat při teplotách nepřesahujících 80 stupňů Celsia. Pokud překročíte doporučený teplotní práh, pak existuje možnost, že silné zahřátí způsobí zvýšení plasticity polymerního materiálu. Příliš vysoká plasticita způsobuje pokles pevnosti a změnu dalších fyzikálních vlastností.
Odpor se může měnit v poměrně velkém rozsahu. Příkladem takových polymerů je pevné PVC, které má 10 17 Ohm × cm.
Mnoho polymerních materiálů má zvýšenou hořlavost. Tento bod určuje, že polymery nelze v některých odvětvích používat. Chemické složení navíc určuje, že při spalování mohou uvolňovat toxické látky nebo štiplavý kouř.
Při použití speciální výrobní technologie může mít povrch snížený koeficient tření vůči oceli. Díky tomu nátěr vydrží mnohem déle a nevyskytují se na něm žádné vady.
Koeficient lineární roztažnosti se pohybuje od 70 do 200 10 -6 na stupeň Celsia.

Při zvažování vlastností běžných polymerů nezapomeňte na následující vlastnosti:

Dobré dielektrické vlastnosti umožňují použití polymerního materiálu bez rizika úrazu elektrickým proudem. Proto se polymery často používají k výrobě nástrojů a zařízení určených pro práci s elektřinou.
Lineární polymery jsou schopny obnovit svůj původní tvar po delším vystavení stresu. Příkladem je účinek příčného zatížení, které ohne součást, ale po jejím zmizení se tvar neudrží.
Důležitou kvalitou všech polymerů je významná změna výkonu při vnášení malého množství nečistot.
Dnes se polymerní materiály nacházejí v široké škále stavů agregace. Příklady zahrnují lepidlo, lubrikant, tmel, barvu a některé pevné polymerní materiály. Tvrdé plasty se rozšířily a používají se při výrobě široké škály zařízení. Jak již bylo uvedeno, látka má vysokou elasticitu, díky níž byl získán silikon, pryž, pěnová pryž a další podobné polymerní materiály.

Za zmínku stojí skutečnost, že chemické složení polymerních materiálů se může výrazně lišit. GOST představuje kvalitativní postup hodnocení, který je založen na bodech.
Polymerní materiály jsou široce používány v průmyslu, protože mají zvýšenou odolnost vůči anorganickým činidlům. Proto se používají při výrobě nádrží na čistou vodu nebo vysoce čistá činidla.
Všechny výše uvedené informace určují, že polymery se extrémně rozšířily v celé řadě průmyslových odvětví. Neměli bychom však zapomínat, že existuje několik desítek hlavních typů polymerních materiálů, z nichž všechny mají své vlastní specifické vlastnosti. Proto je třeba podrobně zvážit klasifikaci polymerních materiálů.
Klasifikace polymerů
Existuje poměrně velké množství ukazatelů, podle kterých lze syntetické polymerní materiály klasifikovat. Klasifikace přitom ovlivňuje i základní výkonnostní kvality. Proto budeme podrobněji zvažovat typy polymerních materiálů.
Klasifikace se provádí podle stavu agregace:
Pevný. Téměř všichni lidé znají polymery, protože se používají při výrobě krytů pro domácí spotřebiče a další předměty pro domácnost. Dalším názvem tohoto materiálu je plast. V pevné formě má polymerní materiál poměrně vysokou pevnost a tažnost.
Elastické materiály. Vysoká elasticita konstrukce se využívá při výrobě pryže, pěnové pryže, silikonu a dalších podobných materiálů. Většina se nachází ve stavebnictví jako izolace, což je také spojeno se základními výkonnostními kvalitami.
Tekutiny. Na bázi polymerů se vyrábí poměrně velké množství různých kapalných látek, z nichž většina je použitelná i ve stavebnictví. Příklady zahrnují barvy, laky, tmely a mnoho dalšího.

Tekuté polymery - barvy
Elastické polymery - pogumování
Různé typy polymerních materiálů mají různé výkonnostní vlastnosti. Proto je třeba vzít v úvahu jejich vlastnosti. Existují komerčně dostupné polymery, které jsou před spojením kapalné, ale po reakci ztuhnou.
Klasifikace polymerů podle původu:
Umělé látky vyznačující se vysokou molekulovou hmotností.
Biopolymery, nazývané také přírodní.
Syntetický.

Polymerní materiály syntetického původu se staly rozšířenějšími, protože mimořádných výkonových vlastností se dosahuje smícháním široké škály látek. Umělé polymery dnes najdeme téměř v každé domácnosti.
Klasifikace syntetických materiálů se také provádí podle charakteristik molekulární sítě:
Lineární.
Rozvětvený.
Prostorový.

Klasifikace se také provádí podle povahy heteroatomu:
Hlavní řetězec může obsahovat atom kyslíku. Tato struktura řetězce umožňuje získat polyestery a polyestery a peroxidy.
BMC, které se vyznačují přítomností atomu síry v hlavním řetězci. Díky této struktuře se získávají polythioethery.
Můžete také najít sloučeniny, které obsahují atomy fosforu v hlavním řetězci.
Hlavní řetězec může obsahovat jak atomy kyslíku, tak atomy dusíku. Nejběžnějším příkladem takové struktury jsou polyuretany.
Polyaminy a polyamidy jsou významnými představiteli polymerních materiálů, které mají ve svém hlavním řetězci atomy dusíku.

Kromě toho existují dvě velké skupiny polymerních materiálů:
Carbon-chain - varianta, která má hlavní řetězec makromolekuly BMC s jedním atomem uhlíku.
Heterochain - struktura, která má kromě atomu uhlíku i atomy jiných látek.

Existuje prostě obrovské množství druhů polymerů uhlíkového řetězce:
Vysokomolekulární sloučeniny zvané teflon.
Polymerní alkoholy.
Struktury s nasycenými hlavními řetězci.
Řetězce s nasycenými bazickými vazbami, které jsou reprezentovány polyethylenem a polypropylenem. Všimněme si, že dnes se takové typy polymerů extrémně rozšířily, používají se při výrobě stavebních materiálů a dalších věcí.
IUD, které se získávají zpracováním alkoholů.
Látky získané zpracováním karboxylové kyseliny.
Látky odvozené od nitrilů.
Materiály, které byly získány na bázi aromatických uhlovodíků. Nejčastějším zástupcem této skupiny je polystyren. Je široce používán pro své vysoké izolační vlastnosti. Dnes se polystyren používá k zateplení bytových i nebytových prostor, vozidel a dalšího vybavení.

Všechny výše uvedené informace určují, že existuje prostě obrovské množství druhů polymerních materiálů. Tento bod také určuje jejich široké rozšíření a uplatnění téměř ve všech průmyslových odvětvích a oblastech lidské činnosti.
Aplikace polymerů
Moderní ekonomika a životy lidí se bez polymerních materiálů prostě neobejdou. To je způsobeno tím, že mají relativně nízkou cenu, v případě potřeby lze základní výkonnostní charakteristiky změnit tak, aby vyhovovaly konkrétním úkolům;
Aplikace polymerních materiálů
Při zvažování použití polymerů je třeba věnovat pozornost následujícím bodům:
Aktivní výroba začala na počátku 20. století. Zpočátku výrobní technologie zahrnovala zpracování nízkomolekulárních surovin a celulózy. V důsledku jejich zpracování se objevily barvy a filmy.
Moderní polymery ovlivnily rozvoj všech průmyslových odvětví. V době rozvoje kinematografie nástup průhledných filmů umožnil natáčet první filmy.
V moderním světě se uvažované polymerní materiály používají téměř ve všech průmyslových odvětvích. Příkladem je použití polymerů při výrobě hraček, vybavení, léků, látek, stavebních materiálů a mnoho dalšího. Kromě toho se stávají součástí jiných materiálů, aby změnily své základní výkonové vlastnosti, používají se při zpracování přírodní kůže nebo kaučuku. Použitím plastu byli výrobci schopni snížit náklady na počítače a mobilní zařízení a udělat je lehčími a tenčími. Pokud porovnáte kov a polymery, rozdíl v ceně může být prostě obrovský.
Zlepšení technologie výroby polymerních materiálů vedlo ke vzniku modernějších kompozitů, které se používají ve strojírenství a mnoha dalších průmyslových odvětvích.
S prostorem souvisí i použití polymeru. Příkladem může být vytvoření jak letadel, tak různých satelitů. Výrazné snížení hmotnosti umožňuje překonat gravitaci s nižšími náklady. Kromě toho jsou polymery dobře známé pro svou schopnost odolávat vlivům prostředí, jako jsou změny teploty a vlhkosti.

Zpočátku se jako suroviny při výrobě polymerů používaly nekvalitní, nízkomolekulární látky. Proto měli obrovské množství nedostatků. Zdokonalování výrobních technologií však vedlo k tomu, že dnes jsou polymery vysoce bezpečné pro použití a neuvolňují škodlivé látky do životního prostředí. Proto se začaly stále více využívat při výrobě věcí používaných v každodenním životě.
Závěrem podotýkáme, že zvažovaná oblast se neustále vyvíjí, díky čemuž se začaly objevovat kompozitní materiály. Jsou mnohem dražší než polymery, ale zároveň mají výjimečné fyzikální, chemické a mechanické vlastnosti. V blízké budoucnosti budou polymerní materiály i nadále aktivně využívány v různých oblastech, protože zatím neexistuje žádná alternativa, jak je nahradit.

Nemálo z nás, účastníků polymerního byznysu, mělo tu čest získat odborné vzdělání ve zpracování sekundárních polymerů během studentských let. Zároveň oblast „příjmů z odpadu“ vždy přitahovala podnikatele jako skutečnou příležitost k výdělku. Sektor je stále poměrně málo rozvinutý, zejména pokud jde o informační podporu podnikání. Pro začínající specialisty je často obtížné zvládnout teoretickou znalostní základnu o chemii polymerních materiálů. Informací je buď velmi málo, nebo jsou popsány složitě technickými a chemickými termíny. V naší praxi se často setkáváme s partnery a začínajícími hráči, kteří se dychtivě ptají na to, co dobře známe. A jsme připraveni sdílet znalosti, vždyť jsme od začátku a samostatně prošli trnitou cestou od naučení základů až po komplexní dodávky a konzultace v oblasti surovin a zařízení.

V tomto článku si povíme o nejjednodušších a zároveň důležitých pojmech, které jsou v literatuře přesně popsány, někdy složitější než cokoli jiného.

Co jsou polymery?

Polymery nebo polymerní materiály jsou obrovskou skupinou látek podobné struktury. Tato struktura je vlastní živým i neživým věcem. Podíváme-li se na polymer pod mikroskopem, uvidíme nádhernou strukturu opakujících se fragmentů – monomerů – pevně na sebe navázaných. Jinými slovy, polymer je způsob organizace molekuly ve formě vícenásobných opakování určitých jednotek podle složitého chemického algoritmu. Plasty jsou typem polymeru.

Odkud pocházejí polymery?

Podle původu lze všechny polymery rozdělit do tří velkých skupin: přírodní, umělé a syntetické.

Přírodní polymery - je produktem životní činnosti rostlin a zvířat. Ve velkém množství se nacházejí ve vlně, dřevě a kůži. Například všem známý škrob je polymer, odpadní produkt brambor. Lidé také obsahují polymerní strukturu. Protein, základ života, je přesně polymerní, opakující se struktura. Ze školního kurzu biologie se mnoho lidí rádo podívalo na řetězec DNA: různobarevné nukleotidy, které uchovávají genetické informace o celé generaci rodiny, spojené do řetězce, který jako celek může o majiteli mnohé prozradit.

Umělé polymery - Jedná se o modifikaci přírodních. Přírodní polymery zpravidla procházejí procesem čištění a nasycení s dalšími vlastnostmi, po kterém mohou být bezpečně klasifikovány jako umělé. Produktem takového zpracování je například modifikovaná pryž a latex (pryskyřice).

Syntetické polymery - samostatná kategorie polymerů. To jsou motory technické revoluce. Takové materiály nemají v přírodě obdoby, získávají se v laboratořích za obtížných podmínek a chemických transformačních reakcí. Základem syntetických polymerů je zpracování ropy a plynu, syntéza uhlovodíků. Byly to syntetické polymery, které způsobily revoluci v pracovních nástrojích a proměnily 21. století, oprávněně, ve věk vysoké chemie, věk polymerů a plastů. Byli to oni, kdo nám otevřel dveře do zajímavého a užitečného podnikání se zpracováním druhotných surovin.

Odkud se tedy syntetické polymery vzaly, když nemají v přírodě obdoby? Uvažujme krok za krokem cestu granule od ropy k surovině připravené ke zpracování.

Etapa	Proces	Popis	Užitečný výsledek	Odpad
	Těžba ropy a plynu	Doprovázeno spalováním přidružených ropných plynů - odpadů z výroby ropy a plynu - ve světlích. Jsou 2 možnosti: znečišťovat atmosféru těmito plyny nebo je použít k dalším přeměnám.	Primární sběr ropy a plynu	plyny spojené s odpadem, které jsou dopravovány potrubím do dalšího stupně.
	Zpracování plynu	Plynárenské závody nakupují přidružené plyny a zpracovávají je na výrobu speciálních čištěných surovin – NGL (široká frakce lehkých uhlovodíků). To ještě nejsou polymery.	suchý plyn, vstupujících do hořáků našich domovů a tepelných elektráren	Zbytková směs plynů široké frakce po čištění a zpracování
	Frakcionace plynu	Separace kapalného zemního plynu na cenné frakce až po kapalné homogenní plyny	Propan, butan, pentan, isobutan	Zkapalněné ropné plyny
	Pyrolýza	Pyrolýza přijímá zkapalněné uhlovodíkové plyny a zahřívá je, dokud se nerozpadnou na malé jednotky, totiž dokud se neuvolní cenné plyny, jako je propylen nebo etylen. Jedná se o monomery – suroviny pro polymery.	Monomery ethylenu a propylenu	Monomery ethylenu a propylenu
	Výroba primárních polymerů	V enklávách nebo trubkových reaktorech probíhají chemické polymerační reakce, při kterých se monomery - stavební kameny velkých jednotek - přeměňují na polymery pomocí katalyzátorů.	Primární polymery	Primární polymery

Tak se rodí primární suroviny, respektive suroviny z výrobních závodů. Takových továren není mnoho a zpravidla mají kolosální produkci, a není se čemu divit: tyto objemy by měly stačit pro celou naši zemi a o něco více na export našim partnerům v zahraničí. Druhotné suroviny jsou tedy suroviny, které již člověku dosloužily a žijí svůj druhý život v podobě druhotných granulí, které čekají na další zpracování. Počet takových zpracování může být velmi velký, protože syntetické polymery jsou překvapivě stabilní látky.

Co je termoplast?

Skutečnost, že všechny plastové výrobky byly původně pelety a následně přijaly nějakou formu produktu, naznačuje, že pelety přežily proces technologické přeměny. Budeme tomu říkat recyklace a budeme mít pravdu.

Existuje mnoho metod pro zpracování polymerů, ale všechny se v podstatě scvrkají na skutečnost, že granule se ve specializovaném zařízení zahřejí na vysokou teplotu, míchají se, dokud se nevytvoří homogenní hmota, tato hmota dostane požadovaný tvar a ochladí se. Takto vytvořený produkt nijak zvlášť neztrácí na kvalitě, polymery jsou stabilní látky. Ne všechny polymery jsou však pro takové zpracování vhodné. Proto právě nyní zavedeme klasifikaci polymerů podle jejich recyklovatelnosti. Tato klasifikace je velmi jednoduchá

Ty, které jsou vhodné, zavoláme termoplasty, a ty nevhodné - termosety. Máme zájem o termoplasty, protože na polymerech, které nelze recyklovat, se nedá nic vydělat.

Termoplasty neboli termoplastické polymery jsou tedy polymery, které se po zahřátí snadno zahřejí a roztaví, aniž by ztratily své cenné chemické vlastnosti, ale jsou fyzikálně schopné po ochlazení nabrat jakýkoli tvar, ať už jde o záchodové prkénko nebo víko (od stejný) . Právě termoplastické polymery se účastní nekonečných cyklů zpracování plastů. Tento jev ve výrobě se nazývá recyklace. Ale termosety nemohou přežít opakované teplotní ošetření. Při opětovném zahřátí jsou zcela zničeny. Reaktoplasty však slouží lidem ve formě lepicích základů, tmelů a dalších chemických produktů.

Místo výsledků

V praxi, s pochopením těchto dvou jednoduchých a zároveň složitých pojmů, pro nás nebude těžké dešifrovat vědecké definice zástupců polymerů: polypropylen A polyethylen. V jakékoli literatuře to bude napsáno asi takto:

Polypropylen (PP) je syntetický termoplastický polymer, produkt polymerace propylenu.

Polyetylen (PE) je syntetický termoplastický polymer, produkt polymerace ethylenu.

Složitá formulace může znít mnohem jednodušeji. Nyní víme, co znamená „syntetický“, „termoplastický“, a představujeme si, co je monomer. Není jasné, co je polymerace. Polymerizace je chemická reakce „přeměny“ monomeru na polymer.

V naší práci je důležité pochopit, co jsou polymerní suroviny a jaké jsou jejich vlastnosti, vlastnosti a vlastnosti. Mnoho našich článků je věnováno těmto otázkám, ale počátek učení leží zde. V základních pojmech a terminologii tak složité a zajímavé polymerní chemie.

S pozdravem generální ředitel Mirovoye Oborudovanie LLC

Alexandra Alexandrovna Klemina