Синтетические полимеры

Ключевые слова конспекта: Синтетические полимеры. Пластмассы (полистирол, тефлон, поливинилхлорид). Волокна (капрон, нейлон, кевлар, лавсан).



Пути синтеза полимерных цепей

Вы уже познакомились с природными и искусственными полимерами. Однако в повседневной жизни вам чаще всего приходится сталкиваться с полимерными веществами, которые созданы не природой и не на основе природного полимерного сырья, а синтезируются на основе низкомолекулярных исходных веществ (мономеров) и являются продуктом химического производства. Их так и называют — синтетические полимеры.

Высокомолекулярные вещества могут быть получены из мономеров в результате реакций полимеризации или поликонденсации.

Главное отличие полимеризации от поликонденсации заключается в том, что в последнем случае, помимо полимера, образуется второй продукт реакции с небольшой молекулярной массой.

И в реакцию полимеризации, и в реакцию поликонденсации может вступать как один мономер, так и смесь нескольких. В последнем случае высокомолекулярный продукт часто называют сополимером.

Важнейшие синтетические полимеры

Синтетические каучуки получают исключительно реакциями полимеризации. Мономерами в таких синтезах выступают диеновые углеводороды. Вам уже знакомы бутадиеновый и изопреновый каучуки.

Синтетические каучуки играют важную роль в технике и в быту. Общий объём мирового производства каучуков составляет более 15 млн. тонн в год.

Также химическая промышленность выпускает другие синтетические полимерные материалы, например широко применяемый полиэтилен.

Если в молекуле этилена один атом водорода заменить на одновалентный радикал бензола — фенил, то можно получить исходный мономер, лежащий в основе производства другой важной пластмассы — полистирола. Формула стирола С6Н5—СН=СН2.

Из полистирола производят огромное количество различных изделий, которые благодаря малой токсичности полимера применяют в быту. Это одноразовая посуда, упаковка, детские игрушки и т. д. Строительная индустрия использует теплоизоляционные плиты и сэндвич-панели, облицовочные и декоративные материалы, звукопоглощающие конструкции из полистирола. В медицине из этого полимера изготавливают системы переливания крови, чашки Петри, вспомогательные одноразовые инструменты. Вспененный полистирол в виде пенопласта используют в качестве упаковочного материала. Пластмассы на основе полистирола — перспективный материал для изготовления корпусов бытовой техники и приборов.

В 1938 г. в США был получен уникальный полимер путём полимеризации тетрафторэтилена CF2=CF2. Новый материал получил название тефлон:

Тефлон химически инертен, обладает высоким коэффициентом прочности, поэтому его широко используют в различных отраслях промышленности, в медицине, для транспортных средств и в военных целях, где он идёт на производство различных покрытий.

Благодаря особым антипригарным свойствам поверхности тефлон используют для покрытия сковородок, кастрюль, форм для выпечки.

Однако в последнее время появились сведения о небезопасности использования тефлоновых покрытий для изготовления кухонной посуды. Он всё больше вытесняется керамикой.

Для изготовления труб, изоляции электропроводов, искусственной кожи, изоленты, плёнки и многого другого применяют поливинилхлорид (ПВХ) — продукт полимеризации винилхлорида, который, в свою очередь, получают гидрохлорированием ацетилена:

Синтетические волокна

Полимеры составляют основу не только пластмасс, но и волокон. С синтетическими волокнами мы познакомимся на примере капрона. Капрон — это продукт поликонденсации аминокапроновой кислоты:

В 1936 г. немецкий химик Пауль Шлак исследовал свойства аминокапроновой кислоты. При нагревании раствора вещества учёный получил вязкую массу, затвердевшую при охлаждении. Новый материал оказался очень прочным, подвергался механической обработке, но главное — размягчался при нагревании. При нагревании синтетические волокна размягчаются и становятся пластичными, им можно придать желаемую форму, которая сохраняется при снижении температуры. Новое вещество получило название капрон.

Капрон обладает высокой устойчивостью к действию разбавленных кислот и щелочей, прочностью на изгиб, стойкостью к истиранию. Изделия из него сразу же нашли техническое применение:

  • 1) морские канаты в несколько раз легче и прочнее самых лучших пеньковых, очень эластичны и не рвутся при рывках;
  • 2) рыболовные сети не намокают и не гниют;
  • 3) прочная кордовая сетка используется в автомобильных и авиационных шинах, обеспечивая их износостойкость;
  • 4) резервуары ёмкостью до 600 т применяют для хранения и транспортировки нефти;
  • 5) шестерни изнашиваются меньше, чем металлические, и совершенно бесшумны в работе.

Однако главное свойство капрона — способность образовывать тонкие и очень прочные нити. Из 1 г капрона можно вытянуть нить длиной до 10 км! Пара женских капроновых колготок весит 10—20 г, на их изготовление требуется около 10 км нити. Прочность капронового шнура превышает прочность латунной, медной и алюминиевой проволоки.

В настоящее время из капроновых нитей делают искусственный мех, шарфы, чулочно-носочные изделия, ковры, обивочный материал, щётки, парашютную ткань. Изделия из капрона не боятся моли и плесени, не гниют, после стирки быстро сохнут и принимают прежний вид, не гигроскопичны и не боятся влаги.

Приведём примеры других синтетических волокон.

Из нейлона (в России чаще используют название анид) изготавливают искусственный шёлк, парашютную ткань, щетинку для зубных щёток и даже детали машин.

Кевлар в 4 раза легче, чем сталь, при этом он в 5 раз прочнее! Кроме того, этот материал огнестоек и гибок. Из него изготавливают защитные костюмы пожарных и автогонщиков, пуленепробиваемые жилеты (рис. 58) и куртки фехтовальщиков.

Наиболее важным из группы синтетических полиэфирных волокон является лавсан. Ткани из лавсана идут на пошив мужских сорочек, дамского платья, трикотажа. В смеси с шерстью из них изготавливают материал для пальто и костюмов. Лавсановые изделия не мнутся и хорошо сохраняют форму.

Например, на мужских брюках из лавсана долго сохраняется стрелка, а ткань на коленях не вытягивается.

Поистине химия — наука чудес! Она способна создавать такие материалы, которые по своим свойствам значительно превосходят природные.

 


Конспект урока по химии «Синтетические полимеры». В учебных целях использованы цитаты из пособия «Химия. 10 класс : учеб, для общеобразоват. организаций : базовый уровень / О. С. Габриелян, И. Г. Остроумов, С. А. Сладков. — М. : Просвещение». Выберите дальнейшее действие:

Добавить комментарий

На сайте используется ручная модерация. Срок проверки комментариев: от 1 часа до 3 дней