12. Polimery są olbrzymimi, łańcuchowymi cząsteczkami, w których atomy są połączone ze sobą wiązaniami kowalencyjnymi. Taki łańcuchowy szkielet jest zwykle zbudowany z atomów węgla np. polietylen. Otrzymuje się go dzięki katalitycznej polimeryzacji etylenu:

W wielu polimerach łańcuchy są ułożone przypadkowo, a nie wg. regularnego trójwymiarowego wzoru są zatem niekrystaliczne czyli amorficzne.

W innych polimerach łańcuchy mogą układać się jedne na drugich „w tę i z powrotem”. Taka powtarzalność prowadzi do krystaliczności polimeru.

Polimery naturalne są jednym z podstawowych budulców organizmów żywych. Polimery syntetyczne są podstawowym budulcem tworzyw sztucznych, a także wielu innych powszechnie wykorzystywanych produktów chemicznych takich jak: farby, lakiery, oleje przemysłowe, środki smarujące, kleje itp. Polimery syntetyczne otrzymuje się w wyniku łańcuchowych lub sekwencyjnych reakcji polimeryzacji ze związków posiadających minimum dwie grupy funkcyjne zwanych monomerami.

Podział polimerów

Wyróżnia się następujące podziały polimerów:

- ze względu na ich pochodzenie

- ze względu na topologię cząsteczek, czyli ich ogólny kształt przestrzenny

- ze względu na jednorodność budowy

Podział ze względu na pochodzenie

- polimery syntetyczne - są to polimery pochodzące w 100% z syntezy chemicznej zaczynającej się od prostych monomerów

- polimery naturalne (biopolimery) - są to polimery wytwarzane w 100% przez organizmy żywe; są to m.in. celuloza, białka, kwasy nukleinowe.

- polimery modyfikowane - są to polimery naturalne, które jednak zostały sztucznie zmodyfikowane chemicznie, zwykle w celu zmiany ich własności użytkowych np.: octan celulozy, białko modyfikowane, skrobia modyfikowana.

Podział ze względu na topologię

Struktury topologiczne polimerów ukazują architekturę oraz sposoby łączenia się ze sobą poszczególnych merów. Topologiczne parametry strukturalne cząsteczek: - skład chemiczny - konstytucja makrocząsteczek (rodzaje par atomów, rodzaje wiązań) - rozmieszczenie centrów konfiguracyjnych. Topologia związana ściśle ze strukturą:

- polimer liniowy - są to polimery, w których łańcuchy główne są proste i nie mają żadnych rozgałęzień np: wysokociśnieniowy polietylen lub teflon.

- polimer rozgałęziony - są to polimery, w których łańcuchy główne są rozgałęzione - wyróżnia się tutaj:

- polimer bocznołańcuchowy - w którym, krótkie, boczne łańcuchy są regularnie bądź nieregularnie rozmieszczone wzdłuż głównego łańcucha;

- polimer rozgałęziony wielokrotnie po angielsku hyperbranched, w którym występuje wiele wielkokrotnych rozgałęzień, tak że nie da się już wyróżnić głównego łańcucha;

- polimer gwiazdowy - w którym z jednego centralnego punktu wybiega kilka do kilkunastu "ramion" będących zwykłymi liniowymi łańcuchami;

- polimer drabinkowy - są to polimery, w których występują dwa równoległe łańcuchy główne połączone okresowo krótkimi bocznymi łańcuchami, wyróżnia się formę całkowitą oraz częściową (bok tworzący szkielet jest od miejscami poprzerywany).

- polimer usieciowany - są to polimery, które tworzą przestrzenną ciągłą sieć, tak że nie da się już w nich wyróżnić pojedynczych cząsteczek. Dzieli się je na wysokiej i niskiej gęstości usieciowania.

- polimer cykliczny - stosunkowo rzadko spotykany, w którym zamiast liniowych cząsteczek występują ogromne cząsteczki cykliczne.

- polimer katetanowy - przypominający połączone ogniwa łańcucha; cykliczne fragmenty przenikają się tworząc długi łańcuch polimerowy.

- polimer rateksanowy - tzw. struktura szaszłykowa, czyli na łańcuch polimerowy "nawleczone" zostały krótkie cykliczne cząsteczki.

- polimer dendrymeryczny - czyli z jednego łańcucha rozchodzą się następne, a z nich kolejne - powstaje dendrymeryczna struktura przypominająca drzewo.

Dodatkowo rozpatruje się topologię polimerów ze względu na ograniczenia w przestrzeni, czyli jednowymiarowe - płaskie, dwuwymiarowe - czyli szczepione z płaskiej powierzchni) oraz trójwymiarowe - szczepione na sferze.

Podział ze względu na jednorodność budowy chemicznej

Podział ten opiera się na tym, czy w łańcuchu polimeru występuje jeden merów, czy też jest zbudowany z bloków pochodzących od dwóch lub więcej monomerów. Polimery zbudowane z wielu bloków pochodzących od kilku monomerów nazywa się kopolimerami, zaś te które są otrzymywane z jednego monomeru homopolimerami.

Kopolimery dzieli się z kolei na:

- kopolimer statystyczny - są to polimery, w których występują krótkie losowo przemieszane bloki pochodzące od poszczególnych merów

- kopolimer gradientowy - są to polimery, w których wstępują krótkie losowo przemieszane bloki, jednak na jednym z końców cząsteczki można znaleźć więcej bloków jednego rodzaju a na drugim drugiego rodzaju

- kopolimer naprzemienny - są to polimery, w których ściśle naprzemiennie występują krótkie bloki pochodzące od poszczególnych merów

- kopolimer blokowy - są to polimery, w których występują długie bloki pochodzące z poszczególnych merów - zazwyczaj tylko 2 lub 3

- polimer szczepiony - są polimery, w których do głównego łańcucha są przyłączone bloki pochodzące od innego monomeru w formie bocznych odgałęzień.

Podział ze względu na budowę

Polimery organiczne

- poliolefina - są to polimery zawierające tylko węgiel i wodór, w których występują długie łańcuchy węglowe -C-C-C-. Do najbardziej znanych przykładów zaliczają się polietylen, polipropylen i polistyren

- polimer winylowy - są to polimery otrzymywane w wyniku rozerwania wiązań C=C występujących w monomerach, na skutek czego powstają długie łańcuchy węglowe. Formalnie rzecz biorąc większość poliolefin również należy do polimerów winylowych, ale zazwyczaj rozumie się pod tą nazwą takie polimery jak poliakrylan, polimetakrylan, polichlorek winylu itp., a więc zawierające oprócz węgla i wodoru także inne atomy.

- polieter - są to polimery, w których w głównych łańcuchach występują wiązania eterowe, najbardziej znanym przedstawicielem jest poli(tlenek etylenu)

- poliamidy - są to polimery w których występuje wiązanie amidowe (-NH-C(O)-)

- poliuretany - są to polimery, w których występuje wiązanie uretanowe (-NH-C(O)-O-)

- poliestry - są to polimery, w których w głównych łańcuchach występuje wiązanie estrowe (-C(O)-O-)

poliwęglany - są to polimery, w których występuje wiązanie węglanowe (-O-C(O)-O-)

polipeptydy, poli(węglowodany), kwasy nukleinowe - to wszystko są biopolimery.

Polimery nieorganiczne

Są to polimery, w których w głównych łańcuchach nie występują atomy węgla[1]. Należą do nich np. polisiloksany, polifosfazeny, wielosiarczki i wiele innych.

Podział ze względu na taktyczność

- polimer izotaktyczny - grupy boczne wyłącznie po jednej stronie łańcucha

- polimer syndiotaktyczny - grupy boczne naprzemiennie po obu stronach łańcucha

- polimer ataktyczny - losowe położenie grup bocznych

Zastosowania polimerów

- tworzywa sztuczne

- farby i lakiery

- kleje i podobne środki powierzchniowo czynne

- polimery ciekłokrystaliczne

- membrany i inne materiały o zdolnościach rozdzielczych

- mikrosfery polimerowe

- stałe paliwa rakietowe

11. Zastosowanie dla mosiądzu manganowo-żelazowego.

Mosiądz – stop miedzi i cynku, zawierający do 40% cynku. Może zawierać dodatki innych metali, takich jak ołów, aluminium, cyna, mangan, żelazo, chrom oraz krzem. Topi się w temp. poniżej 1000 °C (zależnie od gatunku). Powyżej temperatury 907 °C główny składnik stopowy mosiądzu tj. cynk zaczyna parować powodując tworzenie się zgaru.

Mosiądz ma kolor pomarańczowożółty, przy mniejszych zawartościach cynku zbliżający się do naturalnego koloru miedzi. Stop ten jest odporny na korozję, ciągliwy, łatwy do obróbki plastycznej. Posiada dobre właściwości odlewnicze. W niektórych zastosowaniach jego wadą jest stosunkowo duża gęstość (8,4–8,7 g/cm³).

Mosiądz manganowo-żelazowy CuZn40Mn3Fe1

Rm 450-500 N/mm2

A 15-10 %

Właściwości i zastosowanie: Odporny na ścieranie, korozję, kawitację. Proste i duże odlewy, np. śruby okrętowe

15. Co to są materiały w pojęciu technicznym.

Materiałami w pojęciu technicznym nazywane są ciała stałe o własnościach umożliwiających ich stosowanie przez człowieka do wytwarzania produktów. Najogólniej wśród materiałów o znaczeniu technicznym można wyróżnić materiały:

- naturalne, wymagające jedynie nadania kształtu, do technicznego zastosowania,

- inżynierskie, nie występujące w naturze lecz wymagające zastosowania złożonych procesów wytwórczych do ich przystosowania do potrzeb technicznych po wykorzystaniu surowców dostępnych w naturze.

Przykładami materiałów naturalnych są: drewno, niektóre kamienie, skały i minerały.

Podstawowe grupy materiałów inżynierskich są:

Materiały inżynierskie:

- Metale i ich stopy

- Polimery

- Materiały ceramiczne

- Materiały kompozytowe

Materiały wchodzące w skład danej grupy charakteryzują się podobnymi technologiami wytwarzania lub przetwarzania oraz bardzo często podobnymi zastosowaniami.

Z punktu widzenia funkcjonalnego materiały inżynierskie dzielimy na:

- Materiały konstrukcyjne- główna funkcja przenoszenie obciążeń, najistotniejsza właściwość- wytrzymałość mechaniczna

a) Materiały do pracy w niskiej i wysokiej temperaturze

b) Odporne na korozję

c) Materiały łożyskowe i sprężynowe

- Materiały funkcjonalne- posiadają pewny szczególne własności decydujące o ich wykorzystaniu

a) Materiały magnetyczne

b) Z pamięcią kształtu

c) Optyczne

d) Elektryczne

e) Fotoczułe

Do materiałów inżynierskich zalicza się:

- Metaliczne(metale, stopy)

- Niemetaliczne- organiczne (ceramika zaawansowana, szkła materiały na osnowie węgla

- Organiczne wielocząstkowe (polimery

- Kompozytowe – tzw. Utworzone z co najmniej 2 komponentów różniących się między sobą właściwościami i naturą, dobranych w taki sposób, że zachowują swoją odrębność. Kompozyt uzyskuje własności lepsze lub nowe w porównaniu z własnościami tworzących go komponentów.