Общая характеристика высокомолекулярных соединений

Высокомолекулярными соединениями (ВМС) или полимерами называются сложные вещества, молекулы которых состоят из большого числа повторяющихся группировок атомов, имеющих одинаковое строение и связанных между собой химическими связями.

Эти группировки атомов называются иначе элементарными звеньями. Молекулы полимеров имеют значительные размеры и большую молекулярную массу. В связи с этим их часто называют макромолекулами.

Число элементарных звеньев, содержащихся в такой макромолекуле, называется степенью полимеризации (СП) данного полимера и, как правило, обозначается в его химической формуле не числом, а буквенным индексом n. Это связано с тем, что молекулы одного и того же полимера, в отличие от низкомолекулярных соединений, не являются однородными. Одни из них имеют бóльшую молекулярную массу и значение СП, другие – мéньшую. Величина СП для высокомолекулярного соединения во многом зависит от условий его получения, строения элементарного звена и ряда других факторов. В связи с этим каждый полимер характеризуется своим молекулярно-массовым распределением (ММР), в котором указывается доля макромолекул с определенной массой и величиной СП среди общего числа его молекул.

Часто для характеристики полимера используют его среднюю молекулярную массу. Она рассчитывается по формуле:

Mr (полимера) = n × Mr (элементарного звена),

где n – средняя степень полимеризации.

Любой полимер можно синтезировать из соответствующих низкомолекулярных соединений, которые иначе называются мономерами. При этом выделяют 2 основных метода получения полимеров: полимеризацию и поликонденсацию.

Полимеризацией называется реакция образования ВМС из низкомолекулярных соединений в результате разрыва кратных связей (двойных или тройных) и не сопровождающаяся выделением побочных низкомолекулярных продуктов. Например:

Реакция полимеризации является реакцией присоединения и может протекать как по радикальному, так и по ионному механизму.

Поликонденсацией называется реакция образования ВМС из низкомолекулярных соединений путем взаимодействия между собой функциональных групп, содержащихся в их молекулах. При этом кроме основного продукта выделяются побочные низкомолекулярные вещества: H₂O, NH₃, HCl и т.д.

В реакцию поликонденсации вступают мономеры, являющиеся поли- или гетерофункциональными соединениями.

Многие полимеры редко используются в «чистом» (индивидуальном) виде. Обычно их применяют в сочетании с другими веществами или материалами (наполнителями, красителями, пластификаторами, стабилизаторами и т.д.), которые придают им специфические свойства. Такие композиции называют пластмассами или пластиками.

Полимеры и композиции на их основе делятся на термопластические (термопласты) и термореактивные (реактопласты).

Термопласты размягчаются при нагревании и в горячем состоянии легко формуются в изделия, которые при охлаждении затвердевают и сохраняют заданную форму. При этом цикл нагревание – охлаждение с образованием новой формы изделия можно повторять многократно.

Реактопласты, сформованные в определенное изделие, в момент получения при повторном нагревании необратимо разлагаются без предварительного размягчения.

Дата добавления: 2015-08-02