Полимер – это продукт реакции полимеризации мономера. Молекула должна иметь повторяющиеся структурные единицы. Полимер с низкой молекулярной массой называется низкомолекулярным полимером (или олигомером), таким как триоксиметилен. Полимер с высокой молекулярной массой, достигающей тысяч или даже миллионов, называют высокомолекулярным полимером или высокомолекулярным соединением. Существует два типа высоких полимеров, включая натуральные продукты и искусственно синтетические продукты. Природный полимер, такой как белок, представляет собой полимеры аминокислот, тогда как крахмал и целлюлоза представляют собой полимеры (полисахариды) циклического полигидрокси, также известные как биополимеры. Большинство из них биоразлагаемы и могут вызвать кратковременное увеличение БПК воды. Он также может вызвать разложение с образованием загрязняющих веществ, таких как аммиак, сероводород и метан, в анаэробных условиях, но не окажет долгосрочного воздействия на окружающую среду. Существует множество видов синтетических полимеров, продукты из которых имеют широкое применение. Сопутствующие продукты включают поливинилхлорид и полистирольные пластмассы, смолы, полиэстер и каучук. Они не биоразлагаемые вещества. Длительное существование в окружающей среде может вызвать огромное количество мусорных отходов, среди которых пластификатор будет испаряться, загрязняя окружающую среду, в то же время влияя на здоровье человека. Мономеры полимера в основном получают из нефти, многие из которых являются токсичными и вредными веществами, например, винилхлорид, являющийся канцерогеном. В настоящее время разрабатываются различные полимерсодержащие оксидные, пероксидсодержащие соединения и карбонилсодержащие соединения. Полимер при фотолизе солнечным светом преобразуется в низкомолекулярные органические соединения и в дальнейшем становится безвредным биоразлагаемым веществом, не загрязняя окружающую среду.
Высокомолекулярный полимер представляет собой соединение, состоящее из одной или нескольких основных структурных звенья, соединяющиеся друг с другом ковалентной связью, также известны полимеры, высокомолекулярные соединения, высокомолекулярные соединения и тому подобное. Например, полиэтилен [-CH2-CH2-]n, нейлон 6 [-NH(CH2)5CO-]n, структурными единицами которых являются соответственно -CH2-CH2-, -NH(CH2)5CO- со степенью полимеризации n.
Из-за высокой молекулярной массы (обычно от 104 до 106) он проявляет ряд особых свойств, таких как относительно тугоплавкая растворимость или нерастворимость; набухание перед растворением; гораздо более высокая вязкость раствора, чем у раствора равной концентрации малых молекул; он обладает большими межмолекулярными силами, обычно проявляясь в виде только вязкой жидкости или твердого состояния, не способного к газификации; твердое тело обладает определенной механической прочностью и может быть подвержено задиранию и вытягиванию.
Полимер состоит из множества макромолекулярных полимерных цепей различной длины, эта особенность называется полидисперсностью молекулярной массы. Мы можем использовать распределение массы молекулы для описания ее полидисперсности. Обычно упоминаемая молекулярная масса полимера представляет собой среднюю молекулярную массу полимера. В зависимости от различных методов статистического усреднения существует среднечисловая молекулярная масса [равная общей массе полимера (в единицах г), деленная на общее количество содержащихся молекул с различной молекулярной массой для представления Mm], средневесовая молекулярная масса (равный сумме произведений молекул различной молекулярной массы и соответствующей им молекулярной массы, выраженной в Мм) и так далее. Mm/Mm называют индексом полидисперсности, используемым для измерения ширины молекулярно-массового распределения. Чем больше показатель полидисперсности, тем шире будет молекулярно-массовое распределение и больше степень дисперсности.
Свойства полимеров по-прежнему во многом определяются формой молекулярной цепи. В зависимости от формы молекулярной цепи ее можно разделить на линейную, шаровидную, сетчатую и корпусную, несколько структур.
Атомы основной цепи в полимере с линейной структурой часто располагаются в виде длинной цепочки, причем основная цепь связана с большим или меньшим количеством ветвей различной длины. При нагревании полимера такой структуры они склонны к плавлению, а также растворяются в некоторых органических растворителях, имеют вероятность образования кристалла и могут ориентироваться искусственно. Поскольку некоторое небольшое количество разветвленных цепей, содержащихся в нем, увеличивает расстояние между молекулами, структура становится рыхлой, что снижает механическую прочность, но увеличивает растворимость и пластичность. Обычные полимеры, принадлежащие к этому типу, включают полиэтилен, поливинилхлорид и каучук.
Основная цепь полимера с шарообразной структурой также имеет форму длинной цепи, но с большим количеством ответвлений, окружающих основную цепь, делает молекулу шаровидной. Его прочность и эластичность такие же высокие, как и у линейной структуры, без значительной температуры плавления, но с отличной растворимостью. Фенольные смолы, карбамидоформальдегидные смолы, которые являются промежуточными продуктами реакции, относятся к таким структурам.
Основная цепь высокополимера сетчатой структуры также имеет форму длинной цепи, но имеет поперечно-сшитые связи. , образуя сетчатую форму. Он не плавится при высоких температурах, но может быть размягчен до пластичности; он не растворяется в органическом растворителе, но может набухать, т.е. вулканизированный каучук относится к такому типу полимеров.
Высокий полимер строения тела имеет в качестве основной цепи длинную цепь, образующуюся за счет поперечной связи со многими другими молекулами в трехмерном пространстве. Однако в процессе полимеризации мономеров он также может постепенно образовываться путем ступенчатого сшивания.
Полимер телесной структуры твердый и хрупкий, не плавится при высокой температуре и не имеет пластичность. Его нельзя растворить в органическом растворителе. Конечные продукты фенола, альдегида, амина, эпоксидной смолы, полиэфира и т. д. принадлежат к этой структуре.
Мы можем классифицировать полимеры с разных точек зрения. По свойству и назначению его можно разделить на химическое волокно, пластик, резину, краску и клей; В соответствии с названием синтетической реакции ее можно разделить на полимеры присоединения (такие как полиэтилен, полипропилен и т. д.), полимеры конденсации (такие как сложные полиэфиры, полиамиды и т. д.), полимеры с раскрытием цикла (например, полиэфир и т. д. ); по источнику его можно разделить на природные полимеры (например, крахмал, целлюлоза и т. д.), синтетические полимеры (например, виниловые полимеры и т. д.), полусинтетические полимеры (например, уксуснокислая целлюлоза и т. д.); По элементам основной цепи его можно разделить на углеродоцепной полимер (основная цепь в основном состоит из атомов углерода), гетероцепной полимер (основная цепь содержит, кроме атомов углерода, кислород, азот, серу а также другие гетероатомы), элементоорганический полимер (основная цепь в основном состоит из атомов бора, кремния, алюминия, кислорода, азота, серы и фосфора, а боковая цепь состоит из органических групп, таких как метил, этил и т. д.) ; в соответствии с функциями применения его можно разделить на обычный полимер, функциональный полимер и т. д.
Основные показатели полимеров включают прочность, твердость, термостойкость, коррозионную стойкость, стойкость к истиранию, стойкость к растворителям, светопроницаемость и воздухонепроницаемость, а также электроизоляционные свойства. Плотность полимера небольшая, намного меньше, чем у стали того же объема; некоторые из них являются проводящими, магнитными, а некоторые устойчивы к высоким температурам, низким температурам и радиации; некоторые обладают отличной воздухонепроницаемостью, прозрачностью и так далее. Он широко используется в медицине, электропроводности, термостойкости, строительстве, упаковочных материалах, пластике и некоторых других областях. Метод производства полимера включает полимеризацию в массе (включая полимеризацию в расплаве, имея в виду, что мономер подвергается полимеризации действие света, тепла и излучения без других сред), полимеризация в растворе (полимеризация мономера, инициатор растворяется в соответствующем растворе), эмульсия (под действием эмульгатора и перемешивания мономер диспергируется в воде с образованием жидкой эмульсии для есть полимеризация), суспензионная полимеризация (под действием перемешивания и диспергирующего агента мономер диспергируется в капли мономера для суспендирования в воде для полимеризации) и т. д., в соответствии с различными требованиями, мы можем применять различные методы полимеризации.