В основу класифікації полімерів закладені різні ознаки: походження, склад, методи утворення, структура, галузі використання. Так за походженням полімери поділяються на:

1. природні або натуральні, до яких відноситься велика група (білки, крохмаль, целюлоза, натуральний каучук, та ін.).

2. синтетичні — утворені синтезом з низькомолекулярних речовин — мономерів (поліетилен з етилену, полістирол із стиролу

3. штучні — утворюються з природних полімерів шляхом їхньої хімічної модифікації (наприклад, при взаємодії целюлози з азотною кислотою утворюється нітроцелюлоза).

Природні полімери утворюються в результаті життєдіяльності рослин і тварин й утримуються в деревині, вовні, шкірі. До природних полімерів відносять протеїн, целюлоза, крохмаль, шелак, лігнін, латекс.

Зазвичай природні полімери піддаються операціям виділення очищення, модифікації, при яких структура основних ланцюгів залишається незмінною. Продуктом такої переробки є штучні полімери. Прикладами є натуральний каучук, виготовлений з латексу, целулоїд, що являє собою нітроцелюлозу, пластифіковану камфорою для підвищення еластичності.

Природні та штучні полімери відіграють велику роль у сучасній техніці. Різке зростання виробництва та споживання органічних матеріалів відбулося за рахунок синтетичних полімерів — матеріалів, отриманих синтезом з низькомолекулярних речовин не природній аналогів. Без полімерів уже не може обійтися жодна галузь техніки, тим більше нової. За хімічною структурою полімери поділяються на лінійні, розгалужені, сітчасті та просторові. Молекули лінійних полімерів хімічно інертні відносно одна одної і зв'язані між собою лише силами Ван-дер-Ваальса. При нагріванні в'язкість таких полімерів зменшується і тоді вони здатні зворотно переходити спочатку у високо еластичний, а потім й у в’язко текучий стан. Оскільки єдиним наслідком нагрівання є зміна пластичності, лінійні полімери називають термопластичними. Не слід уважати, що термін «лінійні» позначає прямолінійні, навпаки, для них більше характерна зубаста або спіральна конфігурація, що надає таким полімерам механічну міцність.

Термопластичні полімери можна не лише плавити, але й розчиняти, тому що зв'язки Ван-дер-Ваальса легко руйнуються під дією реагентів.

Розгалужені (щеплені) полімери більше міцні, ніж лінійні. Контрольоване розгалуження ланцюгів служить одним з головних промислових методів модифікації властивостей термопластичних полімерів. Сітчаста структура характерна тим, що ланцюги зв'язані один з одним, а це сильно обмежує рух і приводить до зміни як механічних, так і хімічних властивостей. Звичайна гума м'яка, але при вулканізації сіркою утворяться ковалентні зв'язки типу S-О, і міцність зростає. Полімер може отримати сітчасту структуру й спонтанно, наприклад, під дією світла, або кисню відбудеться старіння із втратою еластичності та працездатності. Нарешті, якщо молекули полімеру містять реакційні групи, то при нагріванні вони з'єднуються безліччю поперечних міцних зв'язків, полімер виявляється зшитим, тобто здобуває просторову структуру. Таким чином, нагрівання викликає реакції, різко та незворотно, що змінюють властивості, матеріалу, що здобуває міцність і високу в'язкість, стає нерозчинним і неплавким. Внаслідок великої реакційної здатності молекул, яка проявляється при підвищенні температури, такі полімери називають термореактивними.

• мінімальна енергомісткість обумовлена тим, що температура переробки цих матеріалів становить, як правило, 150–250 °C, що значно нижче ніж у металів та кераміки;

• можливість отримання за один цикл формування відразу декілька виробів, у тому числі складної конфігурації, а при виробництві погонажних виробів вести процес на великих швидкостях;

• практично всі процеси переробки автоматизовані.

У наслідок перелічених особливостей полімери отримали виключно широке розповсюдження та ефективно використовуються практично в усіх галузях світового господарства.

На початку розвитку галузі основною сировиною були продукти переробки вугілля (продукти коксування і газифікації кам'яного вугілля). Сучасне виробництво полімерів базується на вуглеводнях — продуктах переробки нафти, попутного і природного газу. Доля цього виду сировини становить близько 90%, доля продуктів переробки вугілля — 9-10%, а доля рослинної сировини — лише 1%. Вартість сировини в собівартості виробництва полімерів становить 70-80%.

Основною сировиною для виробництва полімерів є мономери — вуглеводневі гази різних джерел (природні та попутні нафтові гази, гази нафтопереробки). Вони є продуктами основного органічного синтезу і відносяться до різних гомологічних рядів.

Для того , щоб зробити волокна штучно , треба лінійні молекули якоїсь полімерної речовини викласти у паралельні довгі тонкі нитки . У якості вихідного матеріалу можна взяти целюлозу або бавовну . для того , щоб лінійні молекули вихідного полімера розташувати вздовж осі утворюваного волокна , потрібно спочатку відокремити їх одна від одної .Цього можна досягнути шляхом розплавлення або розчинення природного полімера . Розплавити целюлозу неможливо , вона руйнується . Тобто треба шукати способів її розчинення .

Якщо піддати целюлозу хімічній обробці , то можливо отримати розчинні високомолекулярні похідні її . і тоді з’явиться можливість перебудовувати розташування молекул полімера .

В залежності від виду хімічної обробки целюлози існують різні способи отримання штучного волокна . Але найбільш розповсюдженими є :

q Віскозне волокно .

q Ацетатне волокно .

Віскозне волокно більш дешевше , томущо у вологому стані втрачає міцність , сідає при пранні і порівнгянно погано зберігає тепло .

Стадії виробництва штучного волокна :

1) Для того , щоб отримати розчинний полімер , целюлозу обробляють оцтовим ангідридом .

2) Продукт етерифікації – диацетатцелюлозу розчиняють у ацетоні . Утворюється в’зкий розчин , у якому молекули полімера вже можуть переміщатися і приймати той чи інший порядок .

3) Далі треба отримати волокно , з упорядкованим розташуванням макромолекул . З цією метою розчин полімера пропускають через тонкі отвори у металевій пластинці.

4) Для того , щоб тонкий потік полімера перетворити на волокно , вони поступають у шахту висотою приблизно три з половиною метри , через яку пропускають нагріте повітря. Під дією теплоти ацетон випаровується , а волоконца зкручуються у одне товсте волокно .

Ацетатне волокно менше втрачає пружність у вологому середовищі , краще зберігає теплоту .

Переглянути презентацію

ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ

1. Які органічні речовини ви знаєте ?

2. Чим природні речовини відрізняються від синтетичних орг. речовин ?

3. Як класифікують каучуки ?

4. Де їх використовують ?

5. Як добувають та використовують гуму ?

6. Які штучні та синтетичні волокна ви знаєте ?

7. Які їх переваги та недоліки ?