Polimery

Spis treści Polimery Proces polimeryzacji Przykładowe polimery

Polimery, to substancje o cząsteczkach zbudowanych z powtarzających się elementów ("merów"), przy czym mogą to być elementy (monomery) identyczne, np. grupy etylenowe w polietylenie, lub różne (najczęściej dwa, trzy) jak w przypadku poliamidów powstających przez kondensację kwasów dikarboksylowych z diaminami. W przypadku polimerów wytworzonych z niejednakowych monomerów mówimy o kopolimerach.

Polimery Najprostsze polimery określamy precyzyjnie, podając ilość merów wchodzących w ich skład - dimer, trimer, tetramer, itd., polimery o niskim stopniu polimeryzacji, ale nie określonym ściśle nazywamy oligomerami. Polimery naturalne, występujące w przyrodzie, to przede wszystkim skrobia, celuloza i inne policukry, oraz polipeptydy i białka.  Gospodarczo ważnym polimerem pochodzenia naturalnego jest kauczuk.

Polimery Sztucznie otrzymywane polimery określamy najczęściej wspólną nazwą - tworzywa sztuczne, lub popularnie - plastiki. Właściwości otrzymanych tworzyw mogą znacznie różnić się między sobą, szczególnie właściwościami fizycznymi, nawet jeśli do polimeryzacji użyliśmy tych samych substratów. Wiele cech otrzymanego poprzez polimeryzację materiału zależy od stopnia polimeryzacji (wielkości cząsteczki polimeru) oraz jego przestrzennej budowy. Innymi właściwościami będzie charakteryzował się polimer otrzymany w postaci długich łańcuchów złożonych z poszczególnych merów, a innymi usieciowioną cząsteczka, zbudowana z tych samych i w takiej samej ilości użytych merów, lecz inaczej ze sobą połączonych. 

Polimery Surowy polimer często poddawany jest dalszej obróbce, polegającej na dodaniu doń uszlachetniających dodatków, plastyfikatorów, barwników itp. w celu polepszenia jego pożądanych cech. Na przykład, w przypadku kauczuku takim uszlachetniającym zabiegiem jest proces wulkanizacji, prowadzący do poprzecznego łączenia polimerowych łańcuchów w sieć, w celu zwiększenia elastyczności (otrzymywanie gumy). 

Proces Polimeryzacji Sam proces polimeryzacji może przebiegać jako proces o charakterze rodnikowym - wiązania typu p w cząsteczkach monomerów "pękają" i łącząc się z analogicznymi wiązaniami innych cząsteczek tworzą struktury polimeryczne, makrocząsteczki. Oczywiście reakcję łańcuchową musi zapoczątkować powstanie rodnika .

Proces Polimeryzacji Może też być to reakcja polikondensacji - kiedy cząsteczki monomeru łączą się ze sobą w elementarnych reakcjach kondensacji.  

Przykładowe polimery Polichlorek winylu Polistyren Polietylen Poliakrylonitryl Poliamid Bakelit Polietylenoglikol Teflon Polimetakrylan metylu Poliuretany Poliestry Sylikony Polieterimid Polioksymetylen

Polichlorek winylu Właściwości: niepalny, odporny na chemikalia nieorganiczne, w organicznych rozpuszczalnikach pęcznieje. Otrzymywany w formie twardego materiału do wyrobu rur, naczyń, opakowań (winidur), lub w formie uplastycznionej do wyrobu folii, węży itp. Monomer

Polichlorek winylu Próbki twardego polichlorku winylu po wyjęciu z płomienia natychmiast gasną, próbki natomiast zawierające dużą ilość zmiękczacza mogą się nadal palić. Podczas palenia się próbki polichlorku winylu wydziela się chlorowodór o charakterystycznym zapachu. Zidentyfikować go można za pomocą papierka wskaźnikowego uniwersalnego, który należy zwilżyć wodą i trzymać nad próbką tworzywa włożoną do palnika. Wydzielający się chlorowodór pod wpływem wody tworzy kwas solny, który zabarwia papierek wskaźnikowy na kolor czerwony. Innym sposobem jest próba Deilsteina. W płomieniu palnika wypraża się siatkę lub drucik miedziany. Następnie na siatce miedzianej umieszcza się próbkę tworzywa i wkłada do płomienia. Zielona lub niebieskozielona barwa płomienia świadczy o obecności chlorku w tworzywie.

Polistyren Właściwości: dielektryk, kruchy, rozpuszczalny w węglowodorach, łatwo się barwi. Do tworzyw polistyrenowych zalicza się polistyren niskoudarowy, polistyreny wysokoudarowe typu K lub G, zawierające dodatkowo kauczuk, tworzywo ABS i inne. Monomer

Polistyren Charakterystyczną cechą tworzyw polistyrenowych jest ich palność. Próbki polistyrenu włożone do płomienia palnika topią się kapiąc i palą się kopcącym płomieniem, a po zgaszeniu wyczuwa się charakterystyczny zapach podobny do hiacyntów. Polistyren i jego pochodne rozpuszczają się na zimno w toluenie lub dichloroetanie. Podobne wyniki uzyskuje się podczas palenia próbek niektórych gatunków kauczuku syntetycznego i gumy, zawierających elementy polistyrenowe, a także nietopliwej, nienasyconej żywicy poliestrowej - usieciowanej za pomocą styrenu.

Polietylen Stosowany w postaci plastycznej (głównie folie) i sztywnej (opakowania, naczynia). Polietylen jest odporny na działanie kwasów, zasad i roztworów soli, a nieodpornym na działanie silnych utleniaczy i stężonych kwasów: siarkowego, azotowego i chromowego. Właściwości mechaniczne polietylenu poprawiają się wraz ze zwiększeniem masy cząsteczkowej. Monomer

Polietylen Polietylen jest stosunkowo miękkim tworzywem uginającym się pod dotykiem paznokcia i mający wygląd podobny do twardej parafiny. Próbka polietylenu nie tonie w wodzie. Próbka polietylenu włożona do płomienia palnika topi się i pali. Po zgaszeniu wyczuwa się charakterystyczny zapach parafiny. Dodatkową identyfikacją polietylenu jest określenie jego rozpuszczalności. Polietylen rozpuszcza się na gorąco w tetrachlorku węgla, a po ochłodzeniu wypada z powrotem z roztworu w postaci proszku lub galaretowatej masy.

Poliakrylonitryl (anilana) Cech charakterystyczną Poliakrylonitrylu jest to, że tworzy elastyczne włókna. Monomer

Poliamid (nylon) Właściwości: duża sztywność, twardość, trwałość oraz wytrzymałość mechaniczna dobra obrabialność niska rozszerzalność cieplna dobre właściwości ślizgowe - odporność na ścieranie, zdolność tłumienia drgań i odporność na uderzenia dobra odporność chemiczna na oleje, tłuszcze, benzynę i wiele rozpuszczalników brak odporności na działanie kwasów i zasad, temperatura użytkowania od -40°C do 100°C Monomer

Poliamid (nylon) Wśród poliamidów rozróżnia się wiele gatunków, z których w skali przemysłowej najczęściej są wykorzystywane: PA6, PA66, PA11 i PA12. Różnice we własnościach fizycznych wynikają głównie z różnych typów struktury chemicznej oraz różnych typów budowy łańcuchów cząsteczkowych Poliamidy w płomieniu palnika topią się i palą. Po zgaszeniu wyczuwa się charakterystyczny zapach palonego białka. Ze stopionej powierzchni poliamidowej próbki można za pomocą metalowej szpachelki wyciągnąć nitki. Dodatkową metodą identyfikacji poliamidów, umożliwiającą odróżnienie ich od wszystkich innych tworzyw, jest ich rozpuszczalność w kwasie mrówkowym.

Bakelit (żywica fenolowo-formaldehydowa) Właściwości: Jest produktem polikondensacji fenolu z formaldehydem (aldehyd mrówkowy). Jest to materiał kruchy, odporny na starzenie cieplne, niepalny, o słabych właściwościach dielektrycznych. Używany jako składnik tworzyw termoutrwardzalnych. Monomer

Polietylenoglikol Właściwości: Wykorzystywany m. in. Do produkcji podłoży maściowych. Monomer

Teflon Właściwości: duża odporność na wysokie temperatury i uszkodzenia mechaniczne, odporny chemicznie, dielektryk Monomer

Polimetakrylan metylu Właściwości: Znany również pod nazwą szkło organiczne (Plexiglas). Zastosowanie: elementy przeźroczyste, okna samolotów, autobusów, osłony lamp, światłowody Monomer

Polimetakrylan metylu Najczęściej stosowanym tworzywem akrylowym jest polimetakrylan metylu znany jako szkło organiczne (pleksiglas, metapleks). Próbka tworzywa włożona do płomienia palnika zapala się, a po wyjęciu z płomienia pali się powierzchniowo często z trzaskającym odgłosem. Po zgaszeniu wyczuwa się charakterystyczny zapach estrowy przypominający zmywacz do paznokci.

Poliuretany Właściwości: szerokie zastosowanie, duża gama wyrobów - kleje, materiały konstrukcyjne, pianki, kauczuki, włókna Monomer

Poliestry Właściwości: włókna (Dacron), żywice, laminaty z włóknem szklanym Monomer

Sylikony Właściwości: oleista ciecz o lepkości zależnej od stopnia polimeryzacji, dodatek do kosmetyków (kremy silikonowe), surowiec do wytwarzania protez i materiałów medycznych, składnik róznego rodzaju warstw ochronnych, usieciowiony tworzy żywice silikonowe Monomer

Polieterimid Zastosowania: w przemysłach: elektrotechnicznym, lotniczym, kosmicznym (kleje), spożywczym, hydraulice wysokotemperaturowej, części maszyn: łożyska, koła zębate, pompy, zawory, w systemach chłodniczych i wymiennikach ciepła, sprzęt medyczny i stomatologiczny

Polioksymetylen Właściwości: sztywność, udarność i bardzo dobre właściwości ślizgowe Zastosowania: śruby, nakrętki, haki, elementy armatury wodnej i podzespołów samochodowych, precyzyjne kółka zębate, łożyska ślizgowe, elementy urządzeń elektrotechnicznych i AGD

Autor: Michał Porada kl. IIe Źródła: www.plastech.pl www.mlyniec.gda.pl „ Tworzywa Sztuczne”