Полимеры

Полимеры - высокомолекулярные соединения (макромолекулы):

• состоящие из большого числа повторяющихся одинаковых или различных по строению атомных группировок;
• атомные группировки - составные звенья, соединены между собой химическими или координационными связями в длинные линейные или разветвленные цепи,
• пространственные 3 - мерные структуры.

Спектр полимеров широк: от знакомых синтетических пластиков, таких как полистирол, до природных биополимеров, таким как ДНК и белки.
К полимерам относятся различные природные соединения: белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды, каучук и др.
Также полимеры получают синтетическим путем на основе простейших соединений элементов природного происхождения благодаря реакциям:

• полимеризация,
• поликонденсация,
• химическое превращение.

Названия полимеров образуются из названия мономера с приставкой поли-: полиэтилен, полипропилен, поливинилацетат и т. д.

Применение

Полимеры применяются в огромном множестве отраслей:

• пищевой промышленности (различные виды упаковки: фантики, обертки, бутылки, пакеты),
• авиастроении (шины, амортизаторы, рукава, мягкие топливные баки, разнообразные профилированные монолитные шнуры, которыми герметизируют люки, окна, двери кабин),
• текстильной промышленности (производство тканей),
• сельском хозяйстве (пленочные материалы для сооружения теплиц и парников),
• медицине (чаще всего это силиконы, применяемые для операций и для изготовления катетеров, клапанов сердца, пленки для защиты поверхности кожи при ожогах),
• быту (посуда, клей, лаки, украшения).

Классификация

По составу мономерных звеньев различают:

• гомополимеры - имеют одинаковые мономерные звенья (полихлорвинил, поливинилацетат, полистирол);
• гетерополимеры - имеют различные мономерные звенья (сополимер хлористого винила с винилацетатом, сополимер стирола с бутадиеном).

По составу основной цепи макромолекул:

• карбоцепные полимеры - в них главные цепи макромолекул включают только атомы углерода (каучук);
• гетероцепные полимеры в них главные цепи макромолекул включают не только атомы углерода, но и атомы кислорода, азота и серы (простые эфиры - полиэтиленгликоль, сложные эфиры - глифталевые смолы и т. д.).

По строению макромолекул:

• линейные,
• разветвленные,
• лестничные,
• трехмерные сшитые.

Состав

Структура полимерного материала может быть описана в различных масштабах длины, от субнанометровых до макроскопических.
Существует иерархия структур, в которой каждый этап обеспечивает основу для следующего.
Отправной точкой для описания структуры полимера является идентичность составляющих его мономеров.
Далее, микроструктура по существу описывает расположение этих мономеров внутри полимера в масштабе одной цепи.
Микроструктура определяет способность полимера образовывать фазы с различным расположением.
Эти особенности играют важную роль в определении физических и химических свойств полимера.

Полимеризация

• это процесс объединения множества небольших молекул, известных как мономеры, в ковалентно связанную цепь или сеть.
• в процессе некоторые химические группы могут быть потеряны из каждого мономера:
• это происходит при полимеризации ПЭТ-полиэфира;
• мономеры представляют собой терефталевую кислоту (HOOC—C₆H4 —COOH) и этиленгликоль (HO—CH₂ —CH₂ —OH), но повторяющимся звеном является —OC—C₆H4 —COO—CH₂ —CH₂—О—, что соответствует соединению 2 мономеров с потерей 2 молекул воды;
• отдельный фрагмент каждого мономера, включенный в полимер, известен как повторяющееся звено или остаток мономера.
  

Синтетические метод:

• ступенчатая - цепи мономеров могут напрямую соединяться друг с другом:
• поликонденсация, при которой на каждой стадии реакции образуется низкомолекулярный побочный продукт,
  
• полиприсоединение;
  
• цепная полимеризация - мономеры добавляются в цепь только по 1, к примеру, в полистироле.

Новые методы, такие как плазменная полимеризация, не вписываются ни в одну из этих категорий.
Реакции синтетической полимеризации можно проводить с катализатором или без него.
Лабораторный синтез биополимеров, особенно белков, является областью интенсивных исследований.