Materiał polimerowy

- Polimery (tworzywa sztuczne), związki wielkocząsteczkowe, z których składają się tworzywa sztuczne, potocznie zwane plastikami, na dobre i złe wpisały się w nasze życie.

- są wszechobecne – znajdziemy je w szczoteczce do zębów, w niemal każdym opakowaniu, w większości urządzeń i maszyn, w odzieży, obuwiu, lekach, materiałach konstrukcyjnych

Przemysł chemiczny produkuje każdego roku niezliczone odmiany polimerów zdolnych spełnić wszystkie niemal zachcianki człowieka

Polimery i tworzywo sztuczne

- Polimery są makrocząsteczkami i powstają w wyniku połączenia wiązaniami kowalencyjnymi w łańcuchy wielu grup atomów związanych monomerami jednego lub kilku rodzajów.

- Słowo polimer pochodzi od greckiego polymeros oznaczającego wiele części.

- Polimery są tworzone przez węgiel, wodór i inne pierwiastki niemetaliczne z prawego górnego rogu układu okresowego

- nazwy tworzywa sztuczne i polimery używane są często wymiennie, jako synonimy

- różnice w pojęciach: tworzywami sztucznymi nazywamy materiał, który oprócz polimeru, jako składnika głównego, zawierają także dodatki w postaci napełniaczy, zmiękczaczy, stabilizatorów, środków smarujących, barwiących itp.

Budowa chemiczna polimerów:

Polimery dzieli się na:

• naturalne (np. kauczuk, gutaperka, celuloza, skrobia); przetwarzane są chemicznie lub fizykochemicznie

• są to tzw. polimery półsyntetyczne lub polimery sztuczne

• polimery naturalne nie są używane w formie, w jakiej występują w przyrodzie

• polimery syntetyczne (PS):

- otrzymuje się je w wyniku syntezy chemicznej ze związków chemicznych, zwanych monomerami

- są związkami organicznymi lub nieorganicznymi

- w ich skład mogą wchodzić: C, H, O, Cl, F, Si, S

Procesy technologiczne polimerów:

• zwykle surowcem do wytwarzania polimerów jest ropa naftowa

• w takim przypadku łączenie monomerów w makrocząsteczki następuje podczas polireakcji, tj.:

- polimeryzacji

- kopolimeryzacji

- polikondensacji

- poliaddycji

Polimeryzacja jest procesem łączenia się związków małocząsteczkowych w makrocząsteczki w kształcie długich łańcuchów lub trójwymiarowych sieci przestrzennych. Małe cząsteczki, stanowiące element budowlany makrocząsteczek, są nazywane monomerami. Np. monomerem polietylenu jest cząsteczka etylenu (C₂H₄)

Tworzenie się polimerów

- prosty monomer jest cząsteczką etylenu C₂H₄

- w wyniku zastąpienia atomu H₂ w tych cząsteczkach przez grupę CH₃ powstaje polipropylen

- przez C₆H₅ – polistyren

- przez CL - polichlorek winylu

- inne polimery zawierają atomy O₂, np. akryliki, N₂ – nylony, Si- silikony i fluoru – fluoroplastiki

- zastąpienie wszystkich atomów wodoru przez fluor w monomerze etylenu powoduje powstanie politetrafluoroetylenu (teflonu)

Proces polimeryzacji:

- rozpoczyna zwykle inicjator np. nadtlenek wodoru H₂0₂

- H₂0₂ pod wpływem ogrzewania, promieniowania elektromagnetycznego rozpada się na dwa rodniki 2(H-O*) z niesparowanym elektronem

- rodniki H-O* są reaktywne; zbliżenia się H-O* do monomeru prowadzi do zastąpienia wiązania podwójnego wiązaniem pojedynczym

- utworzenia wiązania kowalencyjnego między rodnikiem i monomerem

Polimery liniowe

- Powstają z monomerów z dwoma aktywnymi wiązaniami. Wiązania między merami są kowalencyjne.

- Między merami różnych łańcuchów tworzą się wiązania van der Waalsa

Dodatki

- w celu polepszenia własności użytkowych lub obniżenia kosztów wytwarzania wprowadza się do polimerów różnego rodzaju dodatki

- zalicza się do nich napełniacze, zmiękczacze, stabilizatory, środki smarujące, środki zmniejszające palność i środki barwiące