Полистирол

По дисциплине «органическая химия» на тему: «Полистирол (поливинилбензол)» Выполнила студентка гр. ПКМ-71: Бархатова Л. Н. Проверила старший преподаватель кафедры ФиТКМ: Арсентьева С.Н. Подпись: Барнаул 2008г. Содержание Введение, общая характеристика и классификация полимеров 1. Историческая справка 2. Описание полистирола 3. Основные свойства 3.1. Физические свойства 2. Химические свойства 4. Получение 5. Надмолекулярная структура, конформация, конфигурация 6. Способы отверждения 7. Применение в промышленности Заключение Список литературы Введение Общая характеристика и классификация полимеров Полимером называется органическое вещество, длинные молеку¬лы которого построены из одинаковых многократно повторяю¬щихся звеньев – мономеров.

Размер молекулы полимера определяется степенью полимери¬зации n, т.е. числом звеньев в цепи. Если n= от 10 до 20, вещества представляют собой легкие масла.

С возрастанием n увеличива¬ется вязкость, вещество становится воскообразным, наконец, при n=1000 образуется твердый полимер. Степень полимеризации неограниченна: она может быть 104, и тогда длина молекул достига¬ет микрометров. Молекулярная масса полимера равна произве¬дению молекулярной массы мономера и степени полимеризации. Обычно она находится в пределах от 103 до 3×105. Столь большая длина молекул препятствует их правильной упаковке, и структура полимеров варьирует от аморф¬ной до частично кристаллической.

Доля кристалличности в зна¬чительной мере определяется геометрией цепей. Чем ближе укла¬дываются цепи, тем более кристалличным полимер становится. Кристалличность даже в лучшем случае оказывается несовершенной [1]. Аморфные полимеры плавятся в диапазоне температур, зави¬сящем не только от их природы, но и от длины цепей; кристалли¬ческие имеют точку плавления. По происхождению полимеры делятся на три группы: синтетические полимеры (искусственные), природные органические и природные неорганические полимеры.

Синтетические полимеры получаются путем ступенчатой или цепной полимеризации низкомолекулярных полимеров. Природные неорганические полимеры – это например расплав магмы, оксид кремния. Природные органические полимеры образуются в результате жизнедеятельности рас¬тений и животных и содержатся в древесине, шерсти, коже. Это протеин, целлюлоза, крахмал, шеллак, лигнин, латекс.

Обычно природные полимеры подвергаются операциям выде¬ления очистки, модификации, при которых структура основных цепей остается неизменной. Продуктом такой переработки явля¬ются искусственные полимеры. Примерами являются натураль¬ный каучук, изготовляемый из латекса, целлулоид, представляю¬щий собой нитроцеллюлозу, пластифицированную камфарой для повышения эластичности. Природные и искусственные полимеры сыграли большую роль в современной технике, а в некоторых областях остаются неза¬менимыми и до сих пор, например в целлюлозно-бумажной про¬мышленности.

Однако резкий рост производства и потребления органических материалов произошел за счет синтетических поли¬меров – материалов, полученных синтезом из низкомолекуляр¬ных веществ и не имеющих аналогов в природе. Развитие хими¬ческой технологии высокомолекулярных веществ – неотъемлемая и существенная часть современной НТР. Без полимеров уже не может обойтись ни одна отрасль техники, тем более новой. По химической структуре полимеры делятся на линейные, разветв¬ленные, сетчатые и пространственные.

Молекулы линейных поли¬меров химически инертны по отношению друг к другу и связаны между собой лишь силами Ван-дер-Ваальса. При нагревании вязкость таких полимеров уменьшается и они способны обратимо переходить сначала в высокоэластическое, а затем и в вязкотекучее состояния (рисунок 1). Поскольку единственным следствием нагрева является изменение пластичности, линейные полимеры называют термопластичными. Не следует думать, что термин «ли¬нейные» обозначает прямолинейные, наоборот, для них более ха¬рактерна зубчатая или спиральная конфигурация, что придает таким полимерам механическую прочность.

Термопластичные полимеры можно не только плавить, но и растворять, так как связи Ван-дер-Ваальса легко рвутся под дей¬ствием реагентов. Разветвленные (привитые) полимеры более прочны, чем ли¬нейные. Контролируемое разветвление цепей служит одним из основных промышленных методов модификации свойств термопластичных полимеров.

Рисунок 1 – Схематическая диаграмма вязкости термопластичных полимеров в зависимости от температуры: Т1 – температура перехода из стеклообразного в высоко эластичное состояние, Т2 – температура перехода из высокоэластичного в вязкотекучее состояние Сетчатая структура характерна тем, что цепи связаны друг с другом, а это сильно ограничивает движение и приводит к изме¬нению как механических, так и химических свойств. Обычная ре¬зина мягка, но при вулканизации серой образуются ковалентные связи типа S-ноль, и прочность растет.

Полимер может приобрести сетчатую структуру и спонтанно, например, под действием света и кислорода произойдет старение с потерей эластичности и рабо¬тоспособности. Наконец, если молекулы полимера содержат реакционноспособные группы, то при нагревании они соединяются множеством поперечных прочных связей, полимер оказывается сшитым, т. е. приобретает пространственную структуру. Таким образом, нагрев вызывает реакции, резко и необратимо изменяю¬щие свойства материала, который приобретает прочность и вы¬сокую вязкость, становится нерастворимым и неплавким. Вслед¬ствие большой реакционной способности молекул, проявляющей¬ся при повышении температуры, такие полимеры называют тер¬мореактивными.

Нетрудно представить, что их молекулы активны не только по отношению друг к другу, но и к поверхностям ино¬родных тел. Поэтому термореактивные полимеры, в отличие от термопластичных, обладают высокой адгезионной способностью даже при низких температурах, что позволяет использовать их в качестве защитных покрытий, клеев и связующего в композици¬онных материалах. Термопластичные полимеры получают по реакции полимери¬зации, протекающей по схеме (рисунок 2). Рисунок 2 – Реакции образования полимеров: а) – полимеризация, б) - поликонденсация При цепной полимеризации молекулярная масса нарастает почти мгновенно, промежуточные продукты неустойчивы, реакция чувствительна к присутствию примесей и требует, как правило, высоких давлений.

Неудивительно, что такой процесс в естествен¬ных условиях невозможен, и все природные полимеры образова¬лись иным путем.

Современная химия создала новый инстру¬мент — реакцию полимеризации, и благодаря ему большой класс термопластичных полимеров. Реакция полимеризации реализует¬ся лишь в сложной аппаратуре специализированных производств, и термопластичные полимеры потребитель получает в готовом виде. Реакционноспособные молекулы термореактивных полимеров могут образоваться более простым и естественным путем – посте¬пенно от мономера к димеру, потом к тримеру, тетрамеру и т. д. Такое объединение мономеров, их «конденсацию», называют ре¬акцией поликонденсации; она не требует ни высокой чистоты, ни давлений, но сопровождается изменением химического состава, а часто и выделением побочных продуктов (обычно водяного пара) (рисунок 2). Именно эта реакция реализуется в природе; она мо¬жет быть легко осуществлена за счет лишь небольшого нагрева в самых простых условиях, вплоть до домашних. Такая высокая технологичность термореактивных полимеров предоставляет ши¬рокие возможности изготовлять различные изделия на нехимиче¬ских предприятиях, в том числе на радиозаводах [1]. Независимо от вида и состава исходных веществ и способов получения материалы на основе полимеров можно классифици¬ровать следующим образом: пластмассы, волокниты, слоистые пластики, пленки, покрытия, клеи. 1.

Историческая справка

Историческая справка. Легко полимеризующийся стирол и его стеклообразный твердый полимер сра... Там же в 1920 г. Как и в других странах, основу производства составляют процессы свобод... В настоящее время производятся практически все основные типы сополимер...

Описание полистирола

3. Так, повышения теплостойкости и прочности при растяжении (на ~ 60 проц... . Если к тому же предмет падает на пол с металлическим звоном то, скорее... Это твердое, упругое, бесцветное вещество. Фенильные группы препятству...

Основные свойства

Допу¬стимая концентрация паров в воздухе не выше 0,5 мг/м система¬тиче... ст Т-в °C): для плотности: для поверхностного натяжения (30-90°C): Рас... Поиски новых путей синтеза стирола, по-видимому, не являются совершенн... Полимеризация стирола. Процесс состоит из трех стадий. В радикальных или сферических сферолитах каркас формируется из ленточн...

Способы отверждения

Полистирол общего назначения (GPPS) Материал используется в основном д... Поверхность материала может быть глянцевой, матовой, гладкой или тисне... При наружном применении добавляется УФ-стабилизатор, обеспечивающий за... Полистирол светотехнический является одной из разновидностей ударопроч... Ударопрочный полистирол является более экономичным вариантом по сравне...

Заключение Изучение полимеров, их физических, химических свойств, а так же взаимодействие различных полимеров друг с другом, приводит к появлению новых соединений, которые соответствовали бы нужным свойствам.

Например, можно создавать ударопрочные соединения, или соединения сочетающие несколько нужных свойств, например ударопрочность, морозостойкость, стойкость к воздействию солнечных лучей.

Так изучение полистирола одного из известных полимеров привело к его повсеместному использованию. Мы порой даже не задумываемся из чего сделан тот, или иной предмет окружающий нас. Все чаще натуральные материалы, например дерево, заменяется пластмассам, который гораздо дешевле, и износа стойкий. Можно сделать один большой вывод: нужно изучать новые материалы, во-первых, натуральных материалов осталось не так уж и много, во-вторых, изучая полимеры можно создавать соединения которые в разы превосходят натуральные, а в третьих, полимеры стали использоваться в промышленности относительно недавно и есть возможность открывать что-то новое. Список литературы 1. Арзамасом Б.Н. Материаловедение – Москва: Машиностроение, 1986. – 456 с. 2. Беккер Х. Органикум: Пер. с нем. – 2-й том. – М.: Мир, 1992 – 474 с. 3. Малкин А.Я.Полистирол.

Физ. хим. основы получения и переработки. – М.: Химия, 1975 – 263 с. 4. Пол Д Ньюмен С Полимерные смеси: Пер с англ./под редакцией Д.Пола, С.Ньюмена. 1-й том, – М.: Мир, 1981 – 541 с. 5. Дж. Робертс, М.Касерио.

Основы органической химии. том 2-й. – М.: Мир, 1978 – 345 с. 6. Лекционный материал по органической химии. 7. Turkavkaz [Электронный ресурс] / Полимер – Спектр; В. Симонов; ред. А. Маркин; Майкоп.: Адыгейский государственный университет, 2005. Режим доступа: http://www.poli.turkavkaz.ru, свободный.

Туркавказ, Turkavkaz. 8. Alhimik [Электронный ресурс] / Кунсткамера, Химия для любознательных. Основы химии и занимательные опыты; Гроссе Э Вайсмантель X.; ред. L.Alikberova; М.: МИТХТ им. М.В. Ломоносова, 2006 ¬.¬Режим доступа: http://www.alhimik.ru, свободный. Алхимик, Alhimik. 9. Mixport [Электронный ресурс] / Рефераты, Химия, Полимеры; А. Лебедев; ред. И. Водонов; М.: Российский химико-технологический университет (РХТУ) им. Д.И.Менделеева, 2008. Режим доступа: http://www.mixport.ru, свободный.

Микспорт, Mixport.