Полимеры

Полимерами называют высокомолекулярные соединения, гигантские молекулы которых построены из множества периодически повторяющихся элементарных звеньев. Для полимеров характерны чрезвычайно большие значения молекулярной массы - от десятков тысяч до нескольких миллионов. Полимеры, главные цепи которых состоят из атомов одного элемента, называют гомоцепными, а из разных гетероцепными. Если полимерная молекула состоит из одинаковых элементарных звеньев, как, например, в полиэтилене или полистироле, то говорят о гомополимерах. Если же в одной макромолекуле есть разные звенья, то это сополимер. Обычно сополимеры образуются при совместной полимеризации двух или нескольких мономеров.

Строение макромолекулы полидиметилсилоксана. На рисунке показаны атомы главной цепи, ее обрамления, строение элементарного звена и концевых групп. Особое значение имеет величина и строение независимого кинетического сегмента, состоящего в данном случае из четырех элементарных звеньев. Серым цветом изображены положения, которые может принимать этот сегмент, и ограничена та сфера, в любой точке которой может оказаться концевое звено сегмента

Возможен и такой случай: к некоторым звеньям основной цепи (не концевым) присоединяют одну или несколько цепей другого строения. В этом случае говорят о привитых сополимерах. Если же в молекуле сополимера разные по составу участки пространственно разделены и образуют достаточно длинные непрерывные последовательности, сменяющие друг друга в пределах макромолекулы, то мы имеем дело с блок-сополимером.

Кроме того, полимеры подразделяют на органические, элементоорганические и неорганические. У первых в состав основной цепи входят атомы углерода, кислорода, а иногда азота и серы. В главную молекулярную цепь вторых наряду с углеродом входят и элементы неорганического мира - кремний, магний и др.

Неорганические полимеры, как правило, вообще безуглеродные. Примерами могут служить пластическая сера (гомоцепной неорганический полимер) и полифосфонитрилхло-рид (гетероцепной неорганический полимер).

Кроме синтетических полимеров существует много природных: целлюлоза, крахмал, лигнин и др. Обычно к полимерам относят также белки. Такой белок, как коллаген, - типичный полимер, точнее даже сополимер: чередование в его макромолекуле аминокислотных остатков глицина, пролина й оксипролина строго регулярно. К природным полимерам относится также натуральный каучук (см. Каучуки и эластомеры).

Синтетических полимеров известно намного больше, чем природных. Однако самым массовым полимером, используемым в производстве и в быту, остается природный полимер целлюлоза. Ее свойствами и особенностями строения макромолекул в значительной степени объясняются свойства бумаги и хлопчатобумажных тканей. Целлюлоза может превращаться в искусственные волокна и бездымный порох под действием различных химических агентов.

Из синтетических полимеров наибольшее значение в наши дни приобрели полиэтилен, поливинилхлорид, полистирол, синтетические каучуки стереорегулярного строения.

Полимерные материалы делят на три основные группы: пластические массы, каучуки, волокна химические.

Важное значение приобрели также полимерные пленки.

По физическим свойствам многие из полимеров подобны переохлажденным жидкостям или стеклу. Поэтому у полимеров нет четкой температуры плавления, а есть температурная область постепенного размягчения. Многим полимерам в большей или меньшей степени свойственна способность находиться в высокоэластическом состоянии. Только реактопласты (см. Пластические массы) не способны к высокоэластическим деформациям, а также к плавлению и растворению.

Полимеры, у которых температура перехода из стеклообразного состояния в высокоэ-ластическое ниже комнатной, называют эластомерами, а те, у которых эта температура выше, - пластиками. Свойства полимеров зависят от строения макромолекулярных цепей, вида химической связи между цепями и элементарными звеньями, молекулярной массы, состава.

Полимеры и материалы на их основе используются в самых различных отраслях промышленности: машиностроении, радиоэлектронике, легкой промышленности, судостроении, строительстве и т.д.