Hlavné typy polymérnych materiálov v stavebníctve. O polyméroch. Základné pojmy

Polymérne materiály (plasty, plasty) sú spravidla tvrdené kompozitné kompozície, v ktorých polyméry a oligoméry slúžia ako spojivá. Dostali rozšírený názov „plasty“ (čo nie je úplne správne), pretože pri spracovaní na výrobky sú v plastovom (tekutom) stave. Preto sú vedecky podložené názvy „polymérové materiály“, „kompozitné materiály na báze polymérov“.

Polyméry (z gréckeho poly – mnoho, púhy – časti) sú vysokomolekulárne chemické zlúčeniny, ktorých molekuly pozostávajú z obrovského množstva opakujúcich sa elementárnych jednotiek rovnakej štruktúry. Takéto molekuly sa nazývajú makromolekuly. V závislosti od usporiadania atómov a atómových skupín (elementárnych jednotiek) v nich môžu mať lineárnu (reťazcovú), rozvetvenú, sieťovú a priestorovú (trojrozmernú) štruktúru, ktorá určuje ich fyzikálne, mechanické a chemické vlastnosti. Tvorba týchto molekúl je možná vďaka skutočnosti, že atómy uhlíka sa ľahko a pevne spájajú medzi sebou as mnohými ďalšími atómami.

Existujú tiež formopolyméry (prepolyméry, prepolyméry), čo sú zlúčeniny obsahujúce funkčné skupiny a schopné zúčastniť sa na reakciách rastu alebo zosieťovania polymérneho reťazca za vzniku vysokomolekulárnych lineárnych a sieťových polymérov. V prvom rade sú to tiež tekuté polyolové produkty s prebytkom polyizokyanátov alebo iných zlúčenín pri výrobe polyuretánových produktov.

Podľa pôvodu môžu byť polyméry prírodné, umelé a syntetické.

Prírodné polyméry sú najmä biopolyméry - bielkoviny, škrob, prírodné živice (borovicová kolofónia), celulóza, prírodný kaučuk, bitúmen a pod. Mnohé z nich vznikajú pri procese biosyntézy v bunkách živých a rastlinných organizmov. Vo väčšine prípadov sa však v priemysle používajú umelé a syntetické polyméry.

Hlavnými surovinami na výrobu polymérov sú vedľajšie produkty uhoľného a ropného priemyslu, výroba hnojív, zemný plyn, celulóza a iné látky. Proces tvorby takýchto makromolekúl a polyméru ako celku je spôsobený vystavením pôvodnej látky (monoméru) prúdu svetelných lúčov, elektrickým výbojom vysokofrekvenčných prúdov, teplu, tlaku atď.

Podľa spôsobu výroby polymérov ich možno rozdeliť na polymerizačné, polykondenzačné a modifikované prírodné polyméry. Proces výroby polymérov postupným pripájaním monomérnych jednotiek k sebe v dôsledku otvorenia viacnásobných (nenasýtených) väzieb sa nazýva polymerizačná reakcia. Počas tejto reakcie sa látka môže zmeniť z plynného alebo kvapalného skupenstva na veľmi husté kvapalné alebo pevné skupenstvo. V tomto prípade nie je reakcia sprevádzaná separáciou akýchkoľvek vedľajších produktov s nízkou molekulovou hmotnosťou. Monomér aj polymér sa vyznačujú rovnakým elementárnym zložením. Polymerizačnou reakciou vzniká polyetylén z etylénu, polypropylén z propylénu, polyizobutylén z izobutylénu a mnoho ďalších polymérov.

Počas polykondenzačnej reakcie sa atómy dvoch alebo viacerých monomérov preusporiadajú a z reakčnej sféry sa uvoľnia vedľajšie produkty s nízkou molekulovou hmotnosťou (napríklad voda, alkoholy alebo iné látky s nízkou molekulovou hmotnosťou). Polykondenzačnou reakciou vznikajú polyamidy, polyestery, epoxidové, fenolformaldehydové, organokremičité a iné syntetické polyméry, nazývané aj živice.

V závislosti od ich vzťahu k teplu a rozpúšťadlám sa polyméry, ako aj materiály na nich založené, delia na termoplasty a termosety.

Termoplastické polyméry (termoplasty), keď sú spracované na produkty, môžu opakovane prechádzať z pevného stavu agregácie do viskózno-tekutého stavu (tavenina) a po ochladení opäť stvrdnúť. Spravidla nemajú vysokú teplotu prechodu do viskózno-tekutého stavu a dobre sa spracovávajú vstrekovaním, vytláčaním a lisovaním. Tvarovanie výrobkov z nich je fyzikálny proces, ktorý spočíva vo vytvrdzovaní tekutého alebo zmäkčeného materiálu pri jeho ochladzovaní a nedochádza k chemickým zmenám. Väčšina termoplastov je tiež rozpustná vo vhodných rozpúšťadlách. Termoplastické polyméry majú lineárnu alebo mierne rozvetvenú štruktúru makromolekúl. Patria sem určité typy polyetylénu, polyvinylchlorid, fluoroplasty, polyuretány, bitúmen atď.

Medzi termosety (termosety) patria polyméry, ktorých spracovanie na produkty je sprevádzané chemickou reakciou tvorby sieťového alebo trojrozmerného polyméru (tvrdnutie, zosieťovanie reťazcov) a prechod z kvapalného do pevného skupenstva nastáva nevratne. Ich vytvrdený stav je termostabilný a strácajú schopnosť opätovného prechodu do viskózno-tekutého stavu (napríklad fenolové, polyesterové, epoxidové polyméry atď.).

Klasifikácia a vlastnosti polymérnych materiálov

V závislosti od zloženia alebo počtu komponentov sa polymérne materiály delia na neplnené, reprezentované iba jedným spojivom (polymérom) - organické sklo, vo väčšine prípadov polyetylénová fólia; plnené, ktoré na získanie požadovaného súboru vlastností môžu zahŕňať plnivá, zmäkčovadlá, stabilizátory, tvrdidlá, pigmenty - sklolaminát, textolit, linoleum a plnené plynom (penové a penové plasty) - polystyrénová pena, polyuretánová pena atď.

V závislosti od fyzikálneho stavu pri normálnej teplote a viskoelastických vlastností sú polymérne materiály tvrdé, polotuhé, mäkké a elastické.

Tvrdé materiály sú tvrdé, elastické materiály amorfnej štruktúry s modulom pružnosti nad 1000 MPa. Krehko sa lámu so zanedbateľným predĺžením pri pretrhnutí. Patria sem fenoplasty, aminoplasty, plasty na báze glyftalových a iných polymérov.

Hustota polymérnych materiálov sa najčastejšie pohybuje v rozmedzí 900-1800 kg/m3, t.j. sú 2-krát ľahšie ako hliník a 5,6-krát ľahšie ako oceľ. Zároveň môže byť hustota poréznych polymérnych materiálov (pien) 30 až 15 kg / m3 a hustých - presahovať 2 000 kg / m3.

Pevnosť v tlaku polymérnych materiálov vo väčšine prípadov prevyšuje mnohé tradičné stavebné materiály (betón, tehla, drevo) a je okolo 70 MPa pre neplnené polyméry, viac ako 200 MPa pre vystužené plasty, 100,150 MPa pre ťahové materiály pre materiály s práškovým plnivom a 100,150 MPa pre sklolaminátové materiály 276,414 MPa a viac.

Tepelná vodivosť takýchto materiálov závisí od ich pórovitosti a technológie výroby. Pre penu a penové plasty je to 0,03,0,04 W/m-K, pre zvyšok je to 0,2,0,7 W/mK alebo 500,600 krát nižšie ako pre kovy.

Nevýhodou mnohých polymérnych materiálov je nízka tepelná odolnosť. Napríklad väčšina z nich (na báze polystyrénu, polyvinylchloridu, polyetylénu a iných polymérov) má tepelnú odolnosť 60,80 °C. Na základe fenolformaldehydových živíc môže tepelná odolnosť dosiahnuť 200 ° C a iba na silikónových polyméroch - 350 ° C.

Keďže ide o uhľovodíkové zlúčeniny, mnohé polymérne materiály sú horľavé alebo majú nízku požiarnu odolnosť. Produkty na báze polyetylénu, polystyrénu a derivátov celulózy sú klasifikované ako vysoko horľavé a horľavé s veľkým uvoľňovaním sadzí. Výrobky na báze polyvinylchloridu, polyesterového sklolaminátu a fenolických plastov, ktoré sa zuhoľnatejú až pri zvýšených teplotách, sa ťažko horia. Polymérne materiály s vysokým obsahom chlóru, fluóru alebo kremíka sú nehorľavé.

Mnohé polymérne materiály pri spracovaní, spaľovaní a dokonca aj zahrievaní uvoľňujú zdraviu nebezpečné látky, ako je oxid uhoľnatý, fenol, formaldehyd, fosgén, kyselina chlorovodíková atď. Ich významnou nevýhodou je aj vysoký koeficient tepelnej rozťažnosti - od 2 do 10 krát vyššia ako pri oceli.

Polymérne materiály sa vyznačujú zmršťovaním pri vytvrdzovaní, dosahujúcim 5,8 %. Väčšina z nich má nízky modul pružnosti, oveľa nižší ako kovy. Pri dlhodobom zaťažení vykazujú vysoké dotvarovanie. S rastúcou teplotou sa tečenie ešte viac zvyšuje, čo vedie k nežiaducim deformáciám.

Polyméry sú makromolekulové zlúčeniny. Ich základom sú monoméry, z ktorých vzniká makroreťazec polymérnych látok. Použitie polymérov umožňuje vytvárať materiály s vysokou úrovňou pevnosti, odolnosti proti opotrebovaniu a množstvom ďalších užitočných vlastností.

Klasifikácia polymérov

Prirodzené. Vytvorené prirodzene. Príklad: jantár, hodváb, prírodný kaučuk.

Syntetický. Vyrábajú sa v laboratórnych podmienkach a neobsahujú prírodné zložky. Príklad: polyvinylchlorid, polypropylén, polyuretán.

Umelé. Vyrábajú sa v laboratórnych podmienkach, no sú založené na prírodných zložkách. Príklad: celuloid, nitrocelulóza.

Typy polymérov a ich aplikácie sú veľmi rôznorodé. Väčšina predmetov, ktoré obklopujú človeka, je vytvorená pomocou týchto materiálov. V závislosti od typu majú rôzne vlastnosti, ktoré určujú rozsah ich použitia.

Existuje množstvo bežných polymérov, s ktorými sa stretávame každý deň a ani si ich nevšimneme:

Polyetylén. Používa sa na výrobu obalov, potrubí, izolácií a iných výrobkov, kde je potrebné zabezpečiť odolnosť proti vlhkosti, odolnosť voči agresívnemu prostrediu a dielektrické vlastnosti.
Fenolformaldehyd. Je základom plastov, lakov a lepidiel.
Syntetická guma. Má lepšie pevnostné vlastnosti a odolnosť proti oderu ako prírodný. Vyrába sa z nej guma a rôzne materiály na jej základe.
Polymetylmetakrylát je známe plexisklo. Používa sa v elektrotechnike, ale aj ako konštrukčný materiál v iných priemyselných oblastiach.
Polyamyl. Používa sa na výrobu látok a nití. Ide o nylon, nylon a iné syntetické materiály.
Polytetrafluóretylén, tiež známy ako teflón. Používa sa v medicíne, potravinárstve a rôznych iných oblastiach. Každý pozná teflónom potiahnuté panvice, ktoré boli kedysi veľmi obľúbené.
Polyvinylchlorid, tiež známy ako PVC. Často sa vyskytuje vo forme filmu a používa sa na výrobu izolácie káblov, koženky, okenných profilov, zavesených stropov. Má veľmi široký rozsah použitia.
Polystyrén. Používa sa na výrobu výrobkov pre domácnosť a širokého sortimentu stavebných materiálov.
Polypropylén. Z tohto polyméru sa vyrábajú rúry, nádoby, netkané materiály, výrobky pre domácnosť, stavebné lepidlá a tmely.

Kde sa používajú polyméry?

Rozsah použitia polymérnych materiálov je veľmi široký. Teraz môžeme s istotou povedať, že sa používajú v priemysle a výrobe takmer v akejkoľvek oblasti. Vďaka svojim vlastnostiam polyméry úplne nahradili prírodné materiály, ktoré sú svojimi vlastnosťami výrazne horšie. Preto stojí za to zvážiť vlastnosti polymérov a oblasti ich použitia.

Podľa klasifikácie možno materiály rozdeliť na:

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

Vlastnosti každej odrody sú určené oblasťou použitia polymérov.

Život

Pri pohľade okolo seba vidíme obrovské množstvo produktov vyrobených zo syntetických materiálov. Ide o časti domácich spotrebičov, látok, hračiek, kuchynského náradia a dokonca aj chemikálií pre domácnosť. V skutočnosti ide o obrovskú škálu produktov od obyčajného plastového hrebeňa až po prací prášok.

Toto rozšírené použitie je spôsobené nízkymi výrobnými nákladmi a vysokou kvalitou. Výrobky sú odolné, hygienické, neobsahujú zložky škodlivé pre ľudský organizmus a sú univerzálne. Aj obyčajné nylonové pančuchy sú vyrobené z polymérových komponentov. Preto sa polyméry používajú v každodennom živote oveľa častejšie ako prírodné materiály. Sú výrazne kvalitnejšie a poskytujú nízku cenu produktu.

Príklady:

plastové nádoby a obaly;
časti rôznych domácich spotrebičov;
syntetické tkaniny;
hračky;
kuchynské riady;
výrobky pre kúpeľne.

Akákoľvek vec vyrobená z plastu alebo obsahujúca syntetické vlákna je vyrobená na báze polymérov, takže zoznam príkladov môže byť nekonečný.

Stavebný sektor

Využitie polymérov v stavebníctve je tiež veľmi rozsiahle. Začali sa používať relatívne nedávno, asi pred 50-60 rokmi. V súčasnosti sa väčšina stavebných materiálov vyrába pomocou polymérov.

Hlavné smery:

výroba obvodových a stavebných konštrukcií rôznych typov;
lepidlá a peny;
výroba inžinierskych komunikácií;
materiály na tepelnú a hydroizoláciu;
Samonivelačné podlahy;
rôzne dokončovacie materiály.

V oblasti obvodových a stavebných konštrukcií sú to polymérbetón, kompozitná výstuž a nosníky, rámy pre okná s dvojitým zasklením, polykarbonát, sklolaminát a rôzne iné materiály tohto typu. Všetky výrobky na báze polymérov majú vysoké pevnostné charakteristiky, dlhú životnosť a odolnosť voči negatívnym prírodným javom.

Lepidlá sú odolné voči vlhkosti a majú vynikajúcu priľnavosť. Používajú sa na lepenie rôznych materiálov a majú vysokú pevnosť spoja. Peny sú ideálnym riešením na utesnenie škár. Poskytujú vysokú tepelnú úspornosť a majú obrovské množstvo odrôd s rôznymi vlastnosťami.

Použitie polymérnych materiálov pri výrobe inžinierskych komunikácií je jednou z najrozsiahlejších oblastí. Používajú sa v zásobovaní vodou, elektrickou energiou, úsporou tepla, zariadením kanalizačných sietí, vetracími a vykurovacími systémami.

Materiály na tepelnú izoláciu majú vynikajúce tepelno-úsporné vlastnosti, nízku hmotnosť a prijateľnú cenu. Hydroizolácia má vysokú úroveň odolnosti voči vode a môže byť vyrábaná v rôznych formách (rolované výrobky, práškové alebo tekuté zmesi).

Polymérové podlahy sú špecializovaný materiál, ktorý umožňuje vytvoriť dokonale rovný povrch na hrubom podklade bez prácne náročnej práce. Táto technológia sa používa v domácej aj priemyselnej výstavbe.

Moderný priemysel vyrába širokú škálu dokončovacích materiálov na báze polymérov. Môžu mať rôzne štruktúry a formy uvoľňovania, ale ich vlastnosti sú vždy lepšie ako prirodzené povrchové úpravy a majú oveľa nižšie náklady.

Liek

Použitie polymérov v medicíne je rozšírené. Najjednoduchším príkladom sú jednorazové injekčné striekačky. V súčasnosti sa vyrába asi 3 000 produktov používaných v lekárskej oblasti.

V tejto oblasti sa najčastejšie používajú silikóny. Sú nevyhnutné pri vykonávaní plastických operácií, vytváraní ochrany na popálených povrchoch, ako aj pri výrobe rôznych produktov. Polyméry sa v medicíne používajú od roku 1788, no v obmedzenom množstve. A v roku 1895 sa rozšírili po operácii, počas ktorej bol kostný defekt uzavretý polymérom na báze celuloidu.

Všetky materiály tohto typu možno rozdeliť do troch skupín podľa použitia:

Skupina 1 - na zavedenie do tela. Ide o umelé orgány, protézy, krvné náhrady, lepidlá a lieky.
Skupina 2 - polyméry, ktoré majú kontakt s tkanivami, ako aj látky určené na zavedenie do tela. Ide o nádoby na uchovávanie krvi a plazmy, dentálnych materiálov, striekačiek a chirurgických nástrojov, komponentov zdravotníckej techniky.
Skupina 3 - materiály, ktoré nemajú kontakt s tkanivami a nie sú zavedené do tela. To zahŕňa vybavenie a nástroje, laboratórne sklo, zásoby, nemocničné potreby, posteľnú bielizeň, rámy na okuliare a šošovky.

poľnohospodárstvo

Polyméry sa najaktívnejšie používajú v skleníkovom hospodárstve a pri rekultivácii pôdy. V prvom prípade sú potrebné rôzne fólie, agrovlákno, bunkový polykarbonát, ako aj výstuž. To všetko je potrebné na stavbu skleníkov.

Pri meliorácii sa používajú rúry vyrobené z polymérnych materiálov. Majú menšiu hmotnosť ako kovové, sú cenovo dostupné a majú dlhšiu životnosť.

Potravinársky priemysel

V potravinárskom priemysle sa polymérne materiály používajú na výrobu nádob a obalov. Môže mať formu tvrdých plastov alebo fólií. Hlavnou požiadavkou je úplné dodržiavanie hygienických a epidemiologických noriem. V potravinárskom inžinierstve sa bez polymérov nezaobídeme. Ich použitie umožňuje vytvárať povrchy s minimálnou priľnavosťou, čo je dôležité pri preprave obilia a iných sypkých produktov. Antiadhézne nátery sú potrebné aj v linkách na pečenie chleba a na výrobu polotovarov.

Polyméry sa používajú v rôznych oblastiach ľudskej činnosti, vďaka čomu sú veľmi žiadané. Bez nich sa to nedá. Prírodné materiály nemôžu poskytnúť množstvo vlastností potrebných na splnenie špecifických podmienok použitia.

Podrobnosti Zverejnené: 25. decembra 2013

Pojem polymér sa v súčasnosti v priemysle plastov a kompozitov často používa na označenie plastov. V skutočnosti pojem "polymér" znamená oveľa, oveľa viac.

Špecialisti z NPP Simplex LLC sa rozhodli podrobne vysvetliť, čo sú polyméry:
Polymér je látka s chemickým zložením molekúl spojených do dlhých opakujúcich sa reťazcov. Vďaka tomu majú všetky materiály vyrobené z polymérov jedinečné vlastnosti a možno ich prispôsobiť v závislosti od účelu.
Polyméry sú umelého aj prírodného pôvodu. V prírode sa najčastejšie vyskytuje prírodný kaučuk, ktorý je mimoriadne užitočný a ľudstvo ho používa už niekoľko tisíc rokov. Guma má vynikajúcu elasticitu. Je to dôsledok skutočnosti, že molekulárne reťazce v molekule sú extrémne dlhé. Absolútne všetky typy polymérov majú vlastnosti zvýšenej elasticity, avšak spolu s týmito vlastnosťami môžu preukázať aj širokú škálu ďalších užitočných vlastností. V závislosti od účelu môžu byť polyméry jemne syntetizované, aby sa maximalizovalo pohodlné a prospešné využitie ich špecifických vlastností.

Základné fyzikálne vlastnosti polymérov:

Odolnosť proti nárazu
Tuhosť
Transparentnosť
Flexibilita
Elasticita
Chemici si už dlho všimli jednu zaujímavú vlastnosť spojenú s polymérmi: ak sa pozriete na polymérny reťazec pod mikroskopom, môžete vidieť, že vizuálna štruktúra a fyzikálne vlastnosti molekuly reťazca budú napodobňovať skutočné fyzikálne vlastnosti polyméru.

Napríklad, ak polymérny reťazec pozostáva z monomérov pevne skrútených medzi vláknami a je ťažké ich oddeliť, potom bude s najväčšou pravdepodobnosťou tento polymér pevný a elastický. Alebo, ak polymérny reťazec vykazuje elasticitu na molekulárnej úrovni, s najväčšou pravdepodobnosťou bude mať polymér tiež flexibilné vlastnosti.

Spracovanie polymérov
Väčšina polymérových produktov sa môže pri vystavení vysokým teplotám meniť a deformovať, ale na molekulárnej úrovni sa samotný polymér nemusí zmeniť a môže sa z neho vytvoriť nový produkt. Môžete napríklad roztaviť plastové nádoby a fľaše a potom použiť tieto polyméry na výrobu plastových nádob alebo automobilových dielov.

Príklady polymérov
Nižšie je uvedený zoznam najbežnejších polymérov používaných v súčasnosti spolu s ich hlavnými použitiami:
- Polypropylén (PP) – Výroba kobercov, nádob na potraviny, baniek.
- Neoprén - Neoprény
- Polyvinylchlorid (PVC) - Výroba potrubí, vlnitých plechov
- Polyetylén s nízkou hustotou (LDPE) – Tašky na potraviny
- Polyetylén s vysokou hustotou (HDPE) – nádoby na čistiace prostriedky, fľaše, hračky
- Polystyrén (PS) - Hračky, pena, bezrámový nábytok
- Polytetrafluóretylén (PTFE, fluoroplast) - nepriľnavé panvice, elektrická izolácia
- Polymetylmetakrylát (PMMA, plexisklo, plexisklo) – oftalmológia, výroba akrylátových vaní, svetelná technika
- (PVA) - Farby, lepidlá

Vývoj moderných technológií viedol k vzniku materiálov, ktoré majú výnimočné úžitkové vlastnosti. Polymérne materiály môžu mať molekulovú hmotnosť od niekoľkých tisíc do niekoľkých miliónov. Hlavné vlastnosti takýchto materiálov určujú ich širokú distribúciu. Polyméry predstavujú každý rok rastúci počet produktov. Preto ich vlastnosti zvážime podrobnejšie.

Vlastnosti polymérov

Použitie polymérov je veľmi rozsiahle. Je to kvôli špeciálnym vlastnostiam, ktoré daný materiál má. V súčasnosti sa polymérne materiály nachádzajú v rôznych oblastiach a sú prítomné takmer v každej domácnosti. Výrobný proces polymérnych materiálov sa neustále zlepšuje, zloženie sa mení, vďaka čomu získava nové výkonové vlastnosti.

Fyzikálne vlastnosti polymérov možno charakterizovať takto:

Nízky koeficient tepelnej vodivosti. To je dôvod, prečo niektoré polyméry môžu byť použité ako izolácia pre niektoré práce.
Vysoký TCLE je spôsobený relatívne vysokou pohyblivosťou väzieb a neustálou zmenou koeficientu deformácie.
Napriek vysokej TCLE sú polymérové materiály ideálne na striekanie. V poslednej dobe sa môžete často stretnúť so situáciou, keď sa polymér nanáša na povrch vo forme tenkej vrstvy, aby sa kovu a iným materiálom dodali antikorózne vlastnosti. Moderné aplikačné technológie umožňujú získať tenký ochranný film.
Špecifická hmotnosť sa môže meniť v pomerne širokom rozsahu v závislosti od charakteristík konkrétnej kompozície.
Pomerne vysoká pevnosť v ťahu je čiastočne spôsobená zvýšenou ťažnosťou. Samozrejme, že indikátor je výrazne horší ako indikátor kovu alebo zliatin.
Pevnosť polymérov je relatívne nízka. Na zvýšenie hodnoty rázovej húževnatosti sa do kompozície pridávajú rôzne prídavné zložky, výsledkom čoho sú špeciálne typy polymérov.
Za zváženie stojí nízka prevádzková teplota. Polymérne materiály neznášajú teplo dobre. To je dôvod, prečo mnohé verzie môžu pracovať pri teplotách nie vyšších ako 80 stupňov Celzia. Ak prekročíte odporúčaný teplotný prah, potom existuje možnosť, že silné zahrievanie spôsobí zvýšenie plasticity polymérneho materiálu. Príliš vysoká plasticita spôsobuje pokles pevnosti a zmenu iných fyzikálnych vlastností.
Odpor sa môže meniť v pomerne veľkom rozsahu. Príkladom takýchto polymérov je pevné PVC, ktoré má 10 17 Ohm × cm.
Mnohé polymérne materiály majú zvýšenú horľavosť. Tento bod určuje, že polyméry nemožno použiť v niektorých odvetviach. Chemické zloženie navyše určuje, že pri spaľovaní môžu uvoľňovať toxické látky alebo štipľavý dym.
Pri použití špeciálnej technológie výroby môže mať povrch znížený koeficient trenia o oceľ. Vďaka tomu náter vydrží oveľa dlhšie a nevyskytujú sa na ňom žiadne chyby.
Koeficient lineárnej rozťažnosti sa pohybuje od 70 do 200 10 -6 na stupeň Celzia.

Pri zvažovaní vlastností bežných polymérov nezabudnite na tieto vlastnosti:

Dobré dielektrické vlastnosti umožňujú použitie polymérneho materiálu bez rizika úrazu elektrickým prúdom. Preto sa polyméry často používajú na vytváranie nástrojov a zariadení určených na prácu s elektrinou.
Lineárne polyméry sú schopné obnoviť svoj pôvodný tvar po dlhšom vystavení stresu. Príkladom je účinok priečneho zaťaženia, ktoré ohne súčiastku, ale po jej zmiznutí sa tvar neudrží.
Dôležitou kvalitou všetkých polymérov je významná zmena výkonu pri vnášaní malého množstva nečistôt.
Dnes sa polymérne materiály nachádzajú v širokej škále stavov agregácie. Príklady zahŕňajú lepidlo, lubrikant, tmel, farbu a niektoré pevné polymérne materiály. Tvrdé plasty sa rozšírili a používajú sa pri výrobe širokej škály zariadení. Ako už bolo uvedené, látka má vysokú elasticitu, vďaka čomu sa získal silikón, guma, penová guma a iné podobné polymérne materiály.

Stojí za zváženie skutočnosť, že chemické zloženie polymérnych materiálov sa môže výrazne líšiť. GOST predstavuje kvalitatívny postup hodnotenia, ktorý je založený na bodoch.
Polymérne materiály sú široko používané v priemysle, pretože majú zvýšenú odolnosť voči anorganickým činidlám. Preto sa používajú pri výrobe nádrží na čistú vodu alebo vysoko čisté činidlá.
Všetky vyššie uvedené informácie určujú, že polyméry sa mimoriadne rozšírili v širokej škále priemyselných odvetví. Nemali by sme však zabúdať, že existuje niekoľko desiatok hlavných typov polymérnych materiálov, z ktorých všetky majú svoje špecifické vlastnosti. Preto by sa mala podrobne zvážiť klasifikácia polymérnych materiálov.
Klasifikácia polymérov
Existuje pomerne veľké množstvo ukazovateľov, podľa ktorých možno klasifikovať syntetické polymérne materiály. Klasifikácia zároveň ovplyvňuje aj základné výkonnostné kvality. Preto podrobnejšie zvážime typy polymérnych materiálov.
Klasifikácia sa vykonáva podľa stavu agregácie:
Pevné. Takmer všetci ľudia poznajú polyméry, pretože sa používajú pri výrobe krytov pre domáce spotrebiče a iné predmety pre domácnosť. Ďalším názvom tohto materiálu je plast. V pevnej forme má polymérny materiál pomerne vysokú pevnosť a ťažnosť.
Elastické materiály. Vysoká elasticita konštrukcie sa využíva pri výrobe gumy, penovej gumy, silikónu a iných podobných materiálov. Väčšina sa nachádza v stavebníctve ako izolácia, ktorá je tiež spojená so základnými úžitkovými vlastnosťami.
Kvapaliny. Na báze polymérov sa vyrába pomerne veľké množstvo rôznych kvapalných látok, z ktorých väčšina je použiteľná aj v stavebníctve. Patria sem napríklad farby, laky, tmely a mnohé ďalšie.

Kvapalné polyméry - farby
Elastické polyméry - pogumovanie
Rôzne typy polymérnych materiálov majú rôzne výkonové vlastnosti. Preto je potrebné zvážiť ich vlastnosti. Existujú komerčne dostupné polyméry, ktoré sú pred spojením kvapalné, ale po reakcii sa stávajú tuhými.
Klasifikácia polymérov podľa pôvodu:
Umelé látky vyznačujúce sa vysokou molekulovou hmotnosťou.
Biopolyméry, nazývané aj prírodné.
Syntetický.

Polymérne materiály syntetického pôvodu sa rozšírili, pretože výnimočné výkonové vlastnosti sa dosahujú zmiešaním širokej škály látok. Umelé polyméry sa dnes nachádzajú takmer v každej domácnosti.
Klasifikácia syntetických materiálov sa vykonáva aj podľa charakteristík molekulárnej siete:
Lineárne.
Rozvetvený.
Priestorový.

Klasifikácia sa vykonáva aj podľa povahy heteroatómu:
Hlavný reťazec môže obsahovať atóm kyslíka. Táto reťazová štruktúra umožňuje získať polyestery a polyestery a peroxidy.
BMC, ktoré sa vyznačujú prítomnosťou atómu síry v hlavnom reťazci. Vďaka tejto štruktúre sa získajú polytioétery.
Môžete tiež nájsť zlúčeniny, ktoré obsahujú atómy fosforu v hlavnom reťazci.
Hlavný reťazec môže obsahovať atómy kyslíka aj dusíka. Najbežnejším príkladom takejto štruktúry sú polyuretány.
Polyamíny a polyamidy sú významnými predstaviteľmi polymérnych materiálov, ktoré majú vo svojom hlavnom reťazci atómy dusíka.

Okrem toho existujú dve veľké skupiny polymérnych materiálov:
Uhlíkový reťazec - variant, ktorý má hlavný reťazec makromolekuly BMC s jedným atómom uhlíka.
Heterochain - štruktúra, ktorá má okrem atómu uhlíka aj atómy iných látok.

Existuje jednoducho obrovské množstvo druhov polymérov uhlíkového reťazca:
Vysokomolekulárne zlúčeniny nazývané teflón.
Polymérne alkoholy.
Štruktúry s nasýtenými hlavnými reťazcami.
Reťazce s nasýtenými zásaditými väzbami, ktoré sú reprezentované polyetylénom a polypropylénom. Všimnime si, že dnes sa takéto typy polymérov veľmi rozšírili, používajú sa pri výrobe stavebných materiálov a iných vecí.
IUD, ktoré sa získavajú spracovaním alkoholov.
Látky získané spracovaním karboxylovej kyseliny.
Látky odvodené od nitrilov.
Materiály, ktoré boli získané na báze aromatických uhľovodíkov. Najbežnejším zástupcom tejto skupiny je polystyrén. Je široko používaný vďaka svojim vysokým izolačným vlastnostiam. Polystyrén sa dnes používa na izoláciu bytových a nebytových priestorov, vozidiel a iných zariadení.

Všetky vyššie uvedené informácie určujú, že existuje jednoducho obrovské množstvo druhov polymérnych materiálov. Tento bod určuje aj ich široké rozšírenie a uplatnenie takmer vo všetkých odvetviach a oblastiach ľudskej činnosti.
Aplikácia polymérov
Moderná ekonomika a životy ľudí sa jednoducho nezaobídu bez polymérnych materiálov. Je to spôsobené tým, že majú relatívne nízke náklady, v prípade potreby je možné zmeniť základné výkonové charakteristiky, aby vyhovovali špecifickým úlohám;
Aplikácia polymérnych materiálov
Pri zvažovaní použitia polymérov je potrebné venovať pozornosť nasledujúcim bodom:
Aktívna výroba začala začiatkom 20. storočia. Výrobná technológia spočiatku zahŕňala spracovanie nízkomolekulárnych surovín a celulózy. V dôsledku ich spracovania sa objavili farby a filmy.
Moderné polyméry ovplyvnili rozvoj všetkých priemyselných odvetví. V čase rozvoja kinematografie nástup priehľadných filmov umožnil natáčať prvé filmy.
V modernom svete sa uvažované polymérne materiály používajú takmer vo všetkých priemyselných odvetviach. Príkladom je použitie polymérov pri výrobe hračiek, zariadení, liekov, látok, stavebných materiálov a mnoho ďalších. Okrem toho sa stávajú súčasťou iných materiálov, aby zmenili svoje základné úžitkové vlastnosti, používajú sa pri spracovaní prírodnej kože alebo kaučuku. Použitím plastu dokázali výrobcovia znížiť náklady na počítače a mobilné zariadenia a urobiť ich ľahšími a tenšími. Ak porovnáte kov a polyméry, rozdiel v nákladoch môže byť jednoducho obrovský.
Zlepšenie technológie výroby polymérnych materiálov viedlo k vzniku modernejších kompozitov, ktoré sa používajú v strojárstve a mnohých ďalších odvetviach.
S priestorom súvisí aj použitie polyméru. Príkladom môže byť vytvorenie lietadiel a rôznych satelitov. Výrazné zníženie hmotnosti umožňuje prekonať gravitáciu pri nižších nákladoch. Okrem toho sú polyméry dobre známe pre svoju schopnosť odolávať vplyvom prostredia, ako sú zmeny teploty a vlhkosti.

Spočiatku sa ako suroviny pri výrobe polymérov používali nekvalitné, nízkomolekulárne látky. Preto mali obrovské množstvo nedostatkov. Zlepšenie výrobných technológií však viedlo k tomu, že dnes sú polyméry vysoko bezpečné na použitie a neuvoľňujú škodlivé látky do životného prostredia. Preto sa začali čoraz viac využívať pri výrobe vecí používaných v každodennom živote.
Na záver poznamenávame, že posudzovaná oblasť sa neustále vyvíja, vďaka čomu sa začali objavovať kompozitné materiály. Sú oveľa drahšie ako polyméry, no zároveň majú výnimočné fyzikálne, chemické a mechanické vlastnosti. V blízkej budúcnosti sa polymérne materiály budú naďalej aktívne používať v rôznych oblastiach, pretože zatiaľ neexistuje alternatíva, ako ich nahradiť.

Nie veľa z nás, účastníkov biznisu s polymérmi, malo počas študentských rokov tú česť získať odborné vzdelanie v oblasti spracovania druhotných polymérov. Zároveň oblasť „príjmov z odpadu“ vždy priťahovala podnikateľov ako skutočnú príležitosť zarobiť peniaze. Sektor je stále dosť slabo rozvinutý, najmä čo sa týka informačnej podpory podnikania. Pre začínajúcich špecialistov je často ťažké zvládnuť teoretickú vedomostnú základňu o chémii polymérnych materiálov. Informácií je buď veľmi málo, alebo sú popísané zložitými technickými a chemickými výrazmi. V našej praxi sa často stretávame s partnermi a začínajúcimi hráčmi, ktorí sa horlivo pýtajú na to, čo dobre vieme. A sme pripravení podeliť sa o poznatky, keďže sme od začiatku a samostatne prešli tŕnistou cestou od učenia sa základov až po komplexné dodávky a konzultácie v oblasti surovín a zariadení.

V tomto článku si povieme o najjednoduchších a zároveň dôležitých pojmoch, ktoré sú v literatúre presne opísané, niekedy zložitejšie ako čokoľvek iné.

Čo sú polyméry?

Polyméry alebo polymérne materiály sú obrovskou skupinou látok podobnej štruktúry. Táto štruktúra je vlastná živým aj neživým veciam. Ak sa pozrieme na polymér pod mikroskopom, uvidíme nádhernú štruktúru opakujúcich sa fragmentov – monomérov – navzájom pevne spojených. Inými slovami, polymér je spôsob organizácie molekuly vo forme viacerých opakovaní určitých jednotiek podľa zložitého chemického algoritmu. Plasty sú typom polyméru.

Odkiaľ pochádzajú polyméry?

Na základe ich pôvodu možno všetky polyméry rozdeliť do troch veľkých skupín: prírodné, umelé a syntetické.

Prírodné polyméry - je produktom životnej činnosti rastlín a živočíchov. Vo veľkom množstve sa nachádzajú vo vlne, dreve a koži. Napríklad škrob, ktorý pozná každý, je polymér, odpadový produkt zemiakov. Ľudia tiež obsahujú polymérnu štruktúru. Proteín, základ života, je presne polymérna, opakujúca sa štruktúra. Na kurze školskej biológie sa mnohí radi pozreli na reťazec DNA: viacfarebné nukleotidy, ktoré uchovávajú genetické informácie o celej generácii rodiny, spojené do reťazca, ktorý ako celok môže povedať veľa o majiteľovi.

Umelé polyméry - Ide o modifikáciu prírodných. Prírodné polyméry spravidla prechádzajú procesom čistenia a nasýtenia s ďalšími vlastnosťami, po ktorom môžu byť bezpečne klasifikované ako umelé. Produktom takéhoto spracovania je napríklad modifikovaná guma a latex (živica).

Syntetické polyméry - samostatná kategória polymérov. Toto sú motory technickej revolúcie. Takéto materiály nemajú v prírode analógy; získavajú sa v laboratóriách za zložitých podmienok a chemických transformačných reakcií. Základom syntetických polymérov je spracovanie ropy a plynu, syntéza uhľovodíkov. Boli to syntetické polyméry, ktoré spôsobili revolúciu v pracovných nástrojoch a premenili 21. storočie právom na vek vysokej chémie, vek polymérov a plastov. Boli to oni, ktorí nám otvorili dvere do zaujímavého a užitočného podnikania v oblasti spracovania druhotných surovín.

Odkiaľ sa teda vzali syntetické polyméry, ak v prírode nemajú analógy? Pozrime sa krok za krokom na cestu granule od ropy k surovine pripravenej na spracovanie.

Etapa	Proces	Popis	Užitočný výsledok	Mrhať
	Ťažba ropy a plynu	Sprevádzané spaľovaním pridružených ropných plynov - odpadov z výroby ropy a plynu - vo svetliciach. Sú 2 možnosti: znečistiť atmosféru týmito plynmi alebo ich použiť na ďalšie premeny.	Primárny zber ropy a plynu	Plyny spojené s odpadom, ktoré sa prepravujú potrubím do ďalšej fázy.
	Spracovanie plynu	Plynárenské závody nakupujú pridružené plyny a spracovávajú ich na výrobu špeciálnych čistených surovín – NGL (široká frakcia ľahkých uhľovodíkov). Toto ešte nie sú polyméry.	Suchý plyn, vstupujúcich do horákov našich domovov a tepelných elektrární	Zvyšková zmes plynov širokej frakcie po vyčistení a spracovaní
	Frakcionácia plynu	Separácia kvapalín zemného plynu na hodnotné frakcie na kvapalné homogénne plyny	Propán, bután, pentán, izobután	Skvapalnené ropné plyny
	Pyrolýza	Pyrolýzne zariadenie prijíma skvapalnené uhľovodíkové plyny a ohrieva ich, kým sa nerozpadnú na malé jednotky, teda kým sa neuvoľnia cenné plyny, ako je propylén alebo etylén. Ide o monoméry – suroviny pre polyméry.	Monoméry etylénu a propylénu	Monoméry etylénu a propylénu
	Výroba primárnych polymérov	V enklávach alebo rúrkových reaktoroch dochádza k chemickým polymerizačným reakciám, pri ktorých sa monoméry - stavebné kamene veľkých jednotiek - premieňajú na polyméry pomocou katalyzátorov.	Primárne polyméry	Primárne polyméry

Takto sa rodia primárne suroviny, respektíve suroviny z výrobných závodov. Takýchto tovární nie je príliš veľa a spravidla majú kolosálnu produkciu, a to nie je prekvapujúce: tieto objemy by mali stačiť pre celú našu krajinu a o niečo viac na export našim partnerom v zahraničí. Druhotné suroviny sú teda suroviny, ktoré už človeku doslúžili a žijú svoj druhý život vo forme druhotných granúl, čakajúc na ďalšie spracovanie. Počet takýchto spracovaní môže byť veľmi veľký, pretože syntetické polyméry sú prekvapivo stabilné látky.

Čo je termoplast?

Skutočnosť, že všetky plastové výrobky boli pôvodne pelety a následne prevzali nejakú formu produktu, naznačuje, že pelety prežili proces technologickej transformácie. Nazvime to recyklácia a budeme mať pravdu.

Existuje mnoho spôsobov spracovania polymérov, ale všetky sa v podstate scvrkávajú na skutočnosť, že granule sa v špecializovanom zariadení zahrievajú na vysokú teplotu, miešajú sa, kým sa nevytvorí homogénna hmota, táto hmota dostane požadovaný tvar a ochladí sa. Takto vytvorený produkt nestráca veľa na kvalite, polyméry sú stabilné látky. Nie všetky polyméry sú však vhodné na takéto spracovanie. Preto práve teraz zavedieme klasifikáciu polymérov podľa ich recyklovateľnosti. Táto klasifikácia je veľmi jednoduchá

Tie, ktoré sú vhodné, zavoláme termoplasty, a tie, ktoré sú nevhodné - termosety. Máme záujem o termoplasty, pretože na polyméroch, ktoré sa nedajú recyklovať, nie je na čom zarábať.

Takže termoplasty alebo termoplastické polyméry sú polyméry, ktoré sa po zahriatí môžu ľahko zahriať a roztaviť bez straty svojich cenných chemických vlastností, ale sú fyzicky schopné nadobudnúť akýkoľvek tvar, keď sa ochladia, či už ide o záchodovú dosku alebo veko (od rovnaký) . Práve termoplastické polyméry sa zúčastňujú nekonečných cyklov spracovania plastov. Tento jav vo výrobe sa nazýva recyklácia. Ale termosety nemôžu prežiť opakované teplotné spracovanie. Pri opätovnom zahriatí sa úplne zničia. Reaktoplasty však slúžia ľuďom vo forme lepiacich základov, tmelov a iných chemických produktov.

Namiesto výsledkov

V praxi, keď pochopíme tieto dva jednoduché a zároveň zložité pojmy, nebude pre nás ťažké rozlúštiť vedecké definície predstaviteľov polymérov: polypropylén A polyetylén. V akejkoľvek literatúre to bude napísané asi takto:

Polypropylén (PP) je syntetický termoplastický polymér, produkt polymerizácie propylénu.

polyetylén (PE) je syntetický termoplastický polymér, produkt polymerizácie etylénu.

Zložitá formulácia môže znieť oveľa jednoduchšie. Teraz vieme, čo znamená „syntetický“, „termoplastický“ a máme predstavu o tom, čo je monomér. Nie je jasné, čo je polymerizácia. Polymerizácia je chemická reakcia „premeny“ monoméru na polymér.

V našej práci je dôležité pochopiť, čo sú polymérne suroviny a aké sú ich vlastnosti, charakteristiky a vlastnosti. Mnohé z našich článkov sú venované týmto problémom, ale začiatok učenia je tu. V základných pojmoch a terminológii takejto zložitej a zaujímavej chémie polymérov.

S pozdravom generálny riaditeľ Mirovoye Oborudovanie LLC

Alexandra Alexandrovna Klemina