Co to jest monomer? mer? oligomer? homopolimer? kopolimer?
Monomer to cząsteczka, którą możemy przekształcić w polimer.
etylen ą� polietylen
aminokwas ą� peptyd
Rozróżniamy monomery winylowe, akrylowe , cykliczne, heterocykliczne &
Mer to najprostszy, jaki da się wyróżnić, stale powtarzający się fragment cząsteczek polimerów.
Oligomery to związki chemiczne, które podobnie jak polimery są utworzone z pewnej liczby powtarzalnych
fragmentów zwanych merami, lecz zawierają niewielką ich liczbę.
W praktyce, przyjmuje się, że oligomerem jest związek, który nie posiada jeszcze w pełni wykształconych cech
fizycznych (np. temperatury topnienia, lepkości itp.) charakterystycznych dla "prawdziwego" polimeru
zbudowanego z tych samych merów.
Homopolimery  polimery zawierające tylko jeden rodzaj merów
Kopolimery - rodzaj polimerów, których łańcuchy zawierają dwa lub więcej rodzajów merów.
Głównym powodem otrzymywania kopolimerów są ich szczególne własności fizyczne, których nie mogą
posiadać homopolimery i ich proste mieszaniny zawierające te same mery.
Podział kopolimerów ze względu na ułożenie merów w łańcuchu.
statystyczne - w których mery w łańcuchu są ułożone według zależności f(x)=los(x)
gradientowe - rozkład merów jest też dość losowy, ale patrząc wzdłuż łańcucha polimeru daje się zauważyć, że
na jednym z jego końców dominują mery A, a na drugim mery B; przykładowy łańcuch:
AAABAAABABABABBABBBABBBB
naprzemienne - mery A i B występują naprzemiennie - po merze A jest zawsze B, a po B jest zawsze A;
przykładowy łańcuch: ABABABABAB
blokowe - mery A i B występują w blokach - bloki te mogą mieć różny charakter, co jest kryterium dalszego
ich podziału:
diblokowe - w których istnieją tylko dwa duże bloki merów A i B; przykładowy łańcuch:
AAAAAAAABBBBBB
multiblokowe - w których istnieje więcej niż jeden blok, te z kolei można jeszcze podzielić:
multiblokowe-regularne - w których występują 3-4 długie bloki; przykładowy łańcuch:
AAAAAAAABBBBBBAAAAAAA
multiblokowo-naprzemienne - w których występują naprzemiennie krótsze lub dłuższe ale regularne bloki
merów; przykładowy łańcuch: AAABBBAAABBBAAABBB
multiblokowo-statystyczne - w których bloki mają różną, losową długość; przykładowy łańcuch:
AAAABBBBBBBABBBBBBAAABBBBBAAAA
Rodzaje polireakcji:
STOPNIOWA A
AC
CUCHOWA
- polikondensacja -rodnikowa
- poliaddycja -jonowa (kationowa i anionowa)
Polikondensacja - polega na indywidualnych reakcjach chemicznych między poszczególnymi parami
monomerów i jest procesem wolnym, w niej wydziela sie produkt uboczny, reakcja kondensacji jest reakcją
odwracalną z odpowiednim stanem równowagi,
przykładem może być poliestryfikacja
COOH
OH
n HOOC
+
n HO
O COOH
(2n-1) H2O
+
HO n
O
grupa estrowa
Poliaddycja - reakcja w której zmienia się nieznacznie wzajemny układ atomów w porównaniu z ich układem
w monomerach, najczęściej zmienia się położenie wodoru jednej z grup funkcyjnych, zachodzi znacznie
szybciej, nie występują w niej produkty uboczne, jest reakcją nieodwracalną.
wiązanie amidowe
H
O O
O
NH2 + NH2
N NH2
H2C H2C
H2C
O
Polimeryzacja rodnikowa - obejmuje reakcje addycji wolnych rodników do podwójnego wiązania w
cząsteczce monomeru. Reakcja przebiega etapami:
1. Inicjacja - np. poprzez przeniesienie niesparowanego elektronu z cząsteczki inicjatora, np. nadtlenku
organicznego rozłożonego wskutek działania temperatury, promieniowania UV itp. (często inicjatorami są
nadtlenki cechujace sie tym, że w warunkach procesu rozpadają sie na aktywne wolne rodniki)
2. propagacja (wzrost)  przyłączanie cząsteczek monomeru do rosnącego makrorodnika
3. terminacja (zakończenie łańcucha):
rekombinacja: R1" + R2" R1-R2
fragmentacja: R" + MX RX +M"
dysproporcjonowanie: R1" + R2" R-H + R+H
CH3
CH3
H2C
CH2
*
*
C O
C O
O
O
CH3
grupa estrowa
CH3
to nie jest poliester!!!
n
polimeryzacja jonowa- inicjowana jest przez jony wprowadzone do roztworu w postaci katalizatora.W
polimeryzacji kationowej katalizatorem są najczęściej jony wodorowe pochodzące od kwasów a w
polimeryzacji anionowej zasada, którą są amidki lub wodorki metali I grupy.
Taktyczność polimeru linowego: (izomeryzm polimerów - różne usytuowanie rodnika)
Przykładem kontroli sterechemicznej jest wykorzystanie katalizatorów do produkcji polipropylenu. Poprzez
odpowieni dobór katalizatora, temperatury i rozpuszczalnika możemy otrzymywać polipropylen w trzech
różnych postaciach
izotaktyczny - wszystkie grupy metylowe znajduja się jednej stronie rozciągniętego łańcucha
syndiotaktyczny - grupy metylowe rozmieszczone są naprzemiennie
ataktyczny - grupy metylowe rozmieszczone są w sposób przypadkowy (tworzywo jest miękkie)
Struktury nadcząsteczkowe - organizacja makrocząsteczek w objętości materiału- stany uporządkowania
cząsteczkowego polimerów
Faza amorficzna- szklista - skłębione struktury bezpostaciowe, makrocząsteczki bezładnie splątane w
objętości materiału, brak uporządkowania dalekiego zasięgu, względnie proste relacje pomiedzy objętością
swobodną materiału, a jego właściowościami,
polimery amorficzne - lepkosprężyste:
*właściwości makroskopowe: homopolimery- przejrzyste w zakresie światła widzialnego
* w niskiej temperaturze i/lub przy szybkich odkształceniach- twarde, kruche jak szkło; (ruchy molekularne
mają krótki zakres:drgania atomów oraz niewielkich grup)
*po przekroczeniu temperatury zeszklenia (T ) ( lub w rezultacie zmniejszenia częstotliowości odkształceń)-
g
ruchy molekularne całych łańcuchów (lub fragmentów); przejście od stanu szklistego w stan elastyczny,
np. termoplasty bezpostaciowe (PS, PVC, PMMA)
* w jeszcze wyższej temperaturze zanika elastyczność - lepka ciecz.
Faza krystaliczna- semikrystaliczna- uporządkowanie dalekiego zasięgu (krystalizacja)
* struktura nigdy nie jest w 100% skrystalizowana - mówimy o polimerach semikrystalicznych
*stopień krystalizacji zależy od wilu czynników:
-złożoność cząsteczek monomerów- najłatwiej krystalizują polimery, w których nie ma dużych grup bocznych
lub rozgałęzień
-szybkość chłodzenia - podczas powolnego chłodzenia jest więcej czasu na to aby moglo nastąpić konieczne
podczas krystalizacji prostowanie łańcuchów poszczególnych cząsteczek.
-wygrzewanie- nagrzanie polimeru amorficznego tuż poniżej temperatury topnienia powoduje dostarczenie
energii cieplnej umożliwiającej zarodkowanie i wzrost kryształów
- stopień polimeryzacji- długie łańcuchy krystalizują trudniej
-odkształcenie- powolne odkształcenie plastyczne polimeru w zakresie temperatur ułatwia krystalizację
Modele częściowo krystalicznej struktury polimeru:
-poszczególne obszary krystaliczne są utworzone przez pojedyncze cząsteczki
- wiele cząsteczek wchodzi w skłąd poszczególnych obszarów krystalicznych
Faza ciekłokrystaliczna-
*powstaje na ogół po stopieniu kryształów a przed pełną izotropizacją (przejściem w stan cieczy)
* stopienie polimerów złożonych z giętkich makrocząsteczek nie stwarza możliwości uporządkowania po
stopieniu
* w układach sztywnych cząsteczek powstają struktury uporządkowane odmiennie od kryształów
* podstawą porządku ciekłokrytalicznego jest mezogen - cząsteczka lub fragment cząsteczki o dużej sztywności
wynikającej z jego struktury molekularnej
* z uwagi na geometrię, mezogeny mozna podzielić na dwie główne grupy: paleczkowate i dyskotyczne. Mogą
one różnie porzadkować się w masie materiału tworzac różne metafazy.
* cechą porządku ciekłokrytalicznego jest jedno lub dwuwymiarowe uporządkowanie materii. W "zwykłych"
kryształach występuje porzadek trójwymiarowy. Mezogeny porządkują się wzdłuż jednej osi zwanej osią łatwą
lub osią wyróżnioną.
Polimery ciekłokrystaliczne Liotropowe- reorganizacja układu zachodzi pod wpływem zmian koncentracji
mezogenów. Najczęściej dzieje się tak w skutek zatężania lub rozcieńczania roztworów substancji
ciekłokrystalicznej.
Polimery ciekłokrytaliczne termotropowe - przemiany fazowe zachodza pod wpływem temperatury układu przy
stałej koncentracji mezogenów
Co oznacza termin właściwości lepkosprężyste?
Właściwości lepkosprężyste to właściwości grupy ośrodków ciągłych wykazujących częściowo sprężystość
postaciową (jak w ciele stałym, gdzie naprężenia są zależne od deformacji ciała pod wpływem sił
zewnętrznych) i częściowo podatność kształtu (jak w cieczy, gdzie naprężenia są zależne od prędkości
deformacji); takimi ośrodkami są np.: smoła, miód, zawiesiny białek w wodzie, polimery.
Co to są polimery termoplastyczne, termoutwardzalne, elastomery? Podać ich przykłady
Polimery termoplastyczne (termoplasty)  są zbudowane z makrocząsteczek liniowych (niekiedy również
rozgałęzionych), między którymi nie ma wiązań sieciujących, a jedynie słabe wiązania wtórne. Ze wzrostem
temperatury następuje bardzo szybkie mięknięcie polimerów termoplastycznych, gdyż już niezbyt duże
wartości aktywacji cieplnej są wystarczające do zrywania wiązań wtórnych między łańcuchami.(polimery
miękna i płyną podobnie jak lepka ciecz). Natomiast po ochłodzeniu twardnieją ponownie. W podwyższonej
temperaturze polimery termoplastyczne można, więc łatwo i wielokrotnie formować. Polimery termoplastyczne
są rozpuszczalne, co jest niekiedy wykorzystywane podczas wytwarzania z nich wyrobów.
Przykłady: polietylen, polipropylen, polichlorek winylu, polistyren, politetrafluoroetylen, poliamid 6,6,
polimetakrylan metylu.
Polimery termoutwardzalne (duroplasty)  charakteryzują się usieciowaniem przestrzennym, mają dużą
sztywność, wytrzymałość i twardość, natomiast ich ciągliwość jest mała. Ze wzrostem stopnia usieciowania
własności wytrzymałościowe rosną, natomiast ciągliwość maleje. Duroplasty wytwarzane są w dwóch etapach.
Najpierw wytwarza się cząsteczki liniowe, a następnie doprowadza się do powstania między cząsteczkami
kowalencyjnych wiązań sieciujących. Tworzenie takich wiązań jest możliwe dzięki istnieniu w cząsteczkach
liniowych wiązań podwójnych lub grup funkcyjnych. Utwardzone duroplasty są nierozpuszczalne, a po
ogrzaniu nie przechodzą w stan ciekły, lecz przy nadmiernym ogrzaniu następuje ich rozkład.
Przykłady: Żywice  fenolowo-formaldehydowe, poliestrowe, mocznikowo-formaldehydowe, epoksydowe.
Elastomery (gumy)  są zbudowane z długich, liniowych, pozwijanych i wzajemnie splątanych cząsteczek,
miedzy którymi występują niezbyt gęsto wiązania poprzeczne. W elastomerach, w temperaturze otoczenia,
wiązania wtórne są już stopione. Pod wpływem sił rozciągajacych następuje rozwijanie cząsteczek oraz ich
ślizganie się po sobie. Wiązania poprzeczne w elastomerach spełniają rolę "pamięci kształtu", a więc po
usunięciu obciążenia materiał wraca do pierwotnego kształtu. Proces prowadzący do utworzenia wiązań
poprzecznych jest nazywany wulkanizacją. Do tego celu jest zwykle wykorzystywana siarka. Ze wzrostem
ilości siarki elstomery stają sie twardsze, sztywniejsze i bardziej kruche.Ze wzrostem wiązań poprzecznych
rośnie sztywność, natomiast wartość odkształcenia sprężystego maleje.
Przykłady  poliizopren, polibutadien, polichloropren, kauczuk butadienowo-styrenowy.
Wzory oraz struktura cząsteczek polimerów:
Polimery termoplastyczne:
Polietylen (PE):
-CH2-CH2-
n
Właściwości: Dobra odporność na ścieranie oraz zużycie, wysoka udarność, również w niskich temperaturach,
doskonała odporność chemiczna, niska gęstość w porównaniu do innych termoplastów (<1 g/cm3), niski
współczynnik tarcia, doskonałe właściwości antyadhezyjne, bardzo niska chłonność wody, obojętność
fizjologiczna, średnia wytrzymałość mechaniczna, sztywność oraz odporność na pełzanie, doskonała
obrabialność.
Zastosowanie: rury, węże, butelki, kubki, izolacje elektryczne
Polichlorek winylu (PVC)
-CH2-CHCl-
n
Właściwości: PVC charakteryzuje się znakomitą odpornością chemiczną przez, co często stosowany jest jako
powłoki antykorozyjne ( jest odporny na większość rozcieńczonych i stężonych kwasów, ługów i soli, jak
rózniez na niższe alkohole, benzyną, oleje oraz tłuszcze), nie jest odporny na estry, ketony, chlorowane
węglowodory oraz węglowodory aromatyczne, PVC jest materiałem trudno palnym, ogięn gąśnie po usunięciu
jego z
ródła.
Zastosowanie: ramy okienne, wykładziny podłogowe, wyroby skóropodobne, rury, węże
Polipropylen (PP)
CH3
-CH2-CH-
n
Zastosowanie: wykładziny zbiorników i cystern, sznury, dywany, sprzęt domowy, artykuły medyczne
Polistyren (PS):
-CH2-CH
n
Zastosowanie: pojemniki, artykuły elektroizolacyjne, artykuły elektrotechniczne, części maszyn, pianki
Politetrafluoroetylen (PTFE) (Teflon):
-CF2-CF2-
n
Zastosowanie: polimer wysokotemperaturowy o bardzo małym współczynniku tarcia i małej przyczepności;
łożyska, uszczelki, wykładziny garnków i patelni
Poliamid 6 (Nylon 6)
[-CO(CH ) NH -]
2 5 n
Poliamid 6,6 (PA 6,6) (Nylon 6,6):
O
O
-C(CH2)4CNH(CH2)6NH-
n
Właściwości: wysoka wytrzymalość mechaniczna, sztywność oraz twardość, wysoka wytrzymałość
zmęczeniowa, wysoka zdolność tłumienia drgań, dobre właściwości ślizgowe, doskonała odporność na
ścieranie, dobre właściwości elektroizolacyjne, dobra orbitalność
Zastosowanie: części maszyn, liny, sznury, odzież. Produkowany z e-kaprolaktamu. Stosowany do produkcji
lin, plecaków, piłek do koszykówki, poduszek powietrznych, pończoch, rajstop, sieci, sit sitodrukowych,
spadochronów, szczoteczek do zębów, wykładzin dywanowych, strun gitarowych.
Polimetakrylan metylu (PMMA)
O
-CH2-C(CH3)(CO-CH3)-
n
Zastosowanie: przemysł optyczny (szkła, soczewki)
Politereftalan etylenu (PET):
Właściwości: wysoka wytrzymałość mechaniczna, sztywność oraz twardość, bardzo wysoka odporność na
pełzanie, niski oraz stały współczynnik tarcia, bardzo wysoka odporność na ścieranie, bardzo wysoka stabilnosć
wymiarowa, obojętność fizjologiczna, odporność na zabrudzenia, dobre właściowości elektroizolacyjne
Zastosowanie: PET jest masowo wykorzystywany jako tworzywo sztuczne, służące do produkcji naczyń,
butelek, opakowań, niewielkich kształtek (np. przezroczystych klawiszy) i obudow urządzeń elektronicznych.
Przędzie się także z niego włókna, z których m.in. produkuje się tkaninę polartec (polar)
Polioctan winylu (PVAc)
- (CH
2-CHOCOCH )
3 n
Zastosowanie: kleje, lakiery, farby
Polimery termoutwardzalne:
Poliakrylonitryl (PAN):
-CH2-CH-
C
N
n
Zastosowanie: stosowane głównie do produkcji włókien sztucznych, o własnościach zbliżonych do jedwabiu i
wełny. Stosowany jest także do produkcji tkanin filtracyjnych i jako substrat do produkcji włókien węglowych.
Poliacetylen (PAC)(PA):
Żywica fenolowo-formaldehydowa (PF):
Zastosowanie: bakelit, obudowy silników, wtyczki, gniazdka, laminaty.
Żywica poliestrowa (PN):
Zastosowanie: laminaty, kompozyty z włóknami szklanymi
Żywica mocznikowo-formaldehydowa (Mocz F)
Zastosowanie: laminaty
Żywice epoksydowe (EP):
Zastosowanie: osnowa kompozytów z włóknami szklanymi, kleje, laminaty
Elastomery (gumy):
Polibutadien (BR):
-CH2-CH=CH-CH2-
n
Zastosowanie: guma sztuczna, opony samochodowe
Poliizopren (IR):
CH3
-CH2-C=CH-CH2-
n
Zastosowanie: guma naturalna, ogumienie pojazdów, rękawice lekarskie
Polichloropren (CR):
-CH2-CCl=CH-CH2-
n
Zastosowanie: guma odporna na działanie oleju, uszczelki
Kauczuk butadienowo-styrenowy (SBR):
-CH2-CH=CH-CH2- -CH2-CH
m
n
Zastosowanie: opony samochodowe, spody obuwia
Podać wzór poli(metakrylanu metylu). Wyjaśnić, dlaczego polimer ten nie jest poliestrem?
O
-CH2-C(CH3)(CO-CH3)-
n
Polimetakrylan metylu nie jest poliestrem, gdyż grupa estrowa nie znajduje się w głównym łańcuchu, tylko w
rozgałęzieniu od atomu węgla.
Co to jest czas relaksacji?
Czas po upływie, którego naprężenie zmniejsza e-krotnie (przy stałej wartości odkształcenia)
Co było pierwsze - nylon czy linoleum?
Linoleum powstało w XIX wieku. Otrzymywało się je z oleju lnianego, kalafonii i mączki korkowej.
Nylon jest syntetycznym polimerem powstałym w XX wieku.
Znaczenie termoplastów dla recyklingu
Polimery termoplastyczne, w przeciwieństwie do polimerów termoutwardzalnych, rozkładających się w
wysokich temperaturach, są materiałami nadającymi się do recyklingu, gdyż płyną w wyższych temperaturach,
co umożliwia ich łatwe przetworzenie, uformowanie i wielokrotne użycie.
Czym różnią się polimery od tworzyw sztucznych?
Tworzywa sztuczne to materiały, które oprócz polimeru jako składnika głównego, zawierają także dodatki.
*napełniacze- dodawane w celu zwiększenia wytrzymalości polimerów głównie przez ograniczenie zdolności
do przemieszczeń czasteczek liniowych, zwiększaja one również stabilność wymiarowa i zmniejszają koszty
wytwarzania wyrobów; np. włóknista celuloza, skrawki tkanin, krzemionka, mika, proszki metali, sadza
*zmiękczacze- dodawane w celu obniżenia temperatury zeszklenia, a przez to zwiekszenia plastyczności
polimeru w określonym przedziale temperatur,
*stabilizatory - zapobiegają rozkładowi polimeru pod wpływem utleniania, promieniowania nadfioletowego,
lub podwyższonej temperatury,
*środki smarujące- dodawane w celu ułatwienia przetwórstwa polimerów, zmniejszają lepkość polimeru
podczas formowania i zmniejszenie przyczepności polimeru do gorących powierzchni maszyn przetwórczych,
najczęściej - parafiny i woski
*środki barwiące - nadają polimerom żądane zabarwienie, do tego celu stosowane są pigmenty i barwniki
*środki zmniejszające palność- chloroparafiny, czterobromobenzen,
Co to jest lamela?
Płaski element krystalicznej struktury polimerów, utworzony przez niewielką liczbę makrocząsteczek o
pofałdowanych łańcuchach. Wysokość lameli zależy od rodzaju polimeru oraz od warunków krystalizacji.
Co to jest pełzanie?
Pełzanie - zwiększające sie z czasem odkształcenie trwałe pod wpływem naprężenia; zachodzi również pod
wpływem odkształceń mniejszych od granicy plastyczności.
Polialkoholwinylowy jest polimerem rozpuszczalnym w wodzie. Co należy zrobić by uczynić go
nierozpuszczalnym??
Otrzymywanie polialkoholu winylowego prowadzi się w sposób pośredni przez hydrolizę poliestrów
winylowych. Zasadniczą cechą, odróżniającą polialkohol winylowy od większości polimerów, jest
rozpuszczalność w wodzie. Istnieją jednak metody, między innymi hartowanie formaliną, uodporniające go na
działanie wody. Jako polimer termoplastyczny.Podczas ogrzewania i naświetlania ulega sieciowaniu i staje się
nierozpuszczalny w wodzie
Co to jest releksacja naprężeń??
Relaksacja naprężeń, początkowo szybki, a potem powolny spadek, z upływem czasu, wartości naprężeń w
elemencie odkształconym, bez zmiany wartości odkształcenia; zjawisko związane z lepkosprężystym
zachowaniem materiału
Co to jest temperatura zeszklenia? temperatura topnienia? temperatura plyniecia?
Przejście szkliste (temperatura zeszklenia, Tg)  przemiana fazowa w której materiał polimerowy przechodzi
ze stanu szklistego do elastoplastycznego (lub odwrotnie) (temperatura powyżej której materiał jest
przechłodzoną cieczą, a poniżej sztywnym ciałem stałym.
Topnienie (temperatura topnienia/temp. krystalizacji  temperatura w której ulegają destrukcji krystality
zawarte w polimerze. Proces odwrotny to krystalizacja. Dotyczy polimerów semikrystalicznych.
Płynięcie (temperatura płynięcia)  temperatura, w której materiał przestaje zachowywać stabilność
wymiarową i zaczyna samorzutnie płynąć.
Podać 3 struktury topologicznych makrocząsteczek??
Struktury topologiczne
Zleżność modułu sprężystości od temperatury dla polimerów krystalicznych,semikrystalicznych i amorficznych
Co to jest temperatura zeszklenia?? Jakie przyjmuje wartości dla tworzyw konstrukcyjnych, a jakie dla
elastomerów.
Elastomery są usieciowanymi polimerami amorficznymi, które posiadają niską temperaturę zeszklenia, grubo
poniżej temperatury pokojowej, natomiast dla tworzyw konstrukcyjnych takich jak
Który polimer będzie zajmował mniejsza objętość: semikrystaliczny czy krystaliczny? Uzasadnić dlaczego.
Cechy charakterystyczne polireakcji stopniowej i łańcuchowej. Podać przykład polimeryzacji stopniowej, która
nie jest polikondensacja.
Wyjaśnić znaczenie pojęć konformacja i konfiguracja ( w odniesieniu do budowy polimeru)
Co to są nanokompozyty polimerowe?
Nanokompozyty to materiały wieloskładnikowe, w których składniki zintegrowane są na poziomie nanomerów.
W nanokompozytach polimerowych fazę ciągła (matrycę) stanowi polimer.
Podzielić napełniacze stosowane w nanokompozytach z uwagi na geometrię cząsteczek.
- "materiały zerowymiarowe"- sferoidalne nanocząsteczki krzemionki lub modyfikowane fullereny
- "materiały jednowymiarowe" - nanorurki i nanowłókna
- "materiały dwuwymiarowe"- warstwowe glinokrzemiany