В последние годы 19-го столетия ученые задались мыслью о получении материалов способных заменить дерево, слоновую кость или перламутр. Используя природные высокомолекулярные вещества были созданы первые полимеры и пластмассы.
Сама природа придумала не малое количество столь редких соединений. Прежде всего, полимеры белков, каучуковое соединение, полисахарид и нуклеиновая кислота. Уже через несколько лет необходимость в использовании органических соединений отпала, так как научились синтезировать фенолформальдегидные смолы. На их основе добываются материалы схожие по характеристикам с древесиной, металлом и иным прочным сплавом. Только в полученных соединениях свойства улучшаются.
Зачем нужны?
Используя искусственно созданные вещества, создается большое количество изделий из пластмассы. Причиной тому стала способность на молекулярном уровне перестраиваться и принимать новую форму, задуманную производителем.
В стройке востребован асбест. Производство шифера и всякого рода труб. В текстильной промышленности из него шьют пожаростойкие костюмы.
В ювелирной промышленности очень ценится алмаз. Его твердость нашла применение в резке различных материалов высокой прочности. Его используют целым камнем или простой пылью.
Услышав графит, первое, что приходит в голову - карандаши. Но применение широко: машиностроение, атомная промышленность и пр. Абразивные материалы, режущие элементы или шлифовальные круги - это немногое, что делают из полимера бора. Переливающаяся в лучах солнца изящная посуда из горного хрусталя - это результат синтеза под воздействием очень высокой температуры кварца и угля. Так применяется карбид селена.
Полимеры: получение пластмасс
За основу берутся материалы с высоким содержанием полимеров. Изучаются свойства имеющейся основы, возможность менять свою форму из твердой в жидкую или вязкую массу и обратно. Исходя из полученных данных, базовый материал относится к термопластичным полимерам или реактопласту.
Смотрите видео о том, что такое полимеры.
Для разнообразия может добавляться в участие процесса наполнитель (он может быть твердым или газообразным) или добавка. Их синтез с основным материалом может значительно продлить срок эксплуатации изделия, добавить цвета и насыщенности его внешнему виду. С помощью правильно подобранного дополнительного элемента можно упростить технологию производства, снизив себестоимость готового изделия.
Твердые наполнители имеют различную природу, поэтому соединения с их добавлением могут быть признаны:
- асбопластиком;
- боропластиком;
- графитопластом;
- органопластиком;
- металлополимером;
- углепластиком;
- стеклопластиком.
Есть еще соединения дисперсно наполненные, где добавляются различные частицы и армированные, где добавляются различного рода волокна.
Все большие сферы применения полимеров заставляют ученых задумываться над разработкой новых технологий их создания, а также придумывать новые неорганические соединения.
Полимеры неорганические
Если в структуре вещества, его цепочке молекулы не участвуют атомы углерода, то оно неорганическое. Природные неорганические полимеры давно изучены и нашли широкое применение. К ним следует отнести: графит, керамику, слюду, кварц, алмазы и пр. Самые распространенные синтезированные - силиконы.
В основе цепочки этого соединения лежат атомы кремния и кислорода. Из-за прочной связи между атомами, но при этом гибкой приобретают эти неорганические полимеры следующие физические свойства:
- Силиконовое изделие способно выдержать высокую температуру не деформируясь.
- Для приобретения твердой и хрупкой формы нужна очень низкая температура.
В быту из силикона можно встретить не только клей, замазки или резинки, он используется даже в косметологии.
Читайте о развитии и методах биотехнологиях в животноводстве.
А также о составе, строении и свойствах металлических сплавов.
Полисилан малоизученный полимер, открытый опытным путем, но до конца не изученный. Он также на основе атома кремния, но с добавками хлористых и фенольных соединений. Хороший проводник тока (хотя природный элемент - медь, более предпочтительнее). Еще одна характерная особенность - термостойкость. Гранулы полисилана можно нагревать до очень высоких температур. Единственное, что может в этом случае произойти - получиться абразив.
Созданы опытном путем длинные цепочки, основанные на олове и германия. Применение этих соединений пока не широко, поскольку эти соединения с металлом в основе только изучаются.
Разработана еще одна цепочка на основе атома кремния. В основу был добавлен также атом фосфора и атом азота. Это чередование в цепочке обладает невероятной гибкостью. Поэтому полученный полифосфазен применяется с использованием его способности растягиваться до невероятных размеров и возвращаться в исходные формы без видимой деформации.
Характерные свойства
На характеризующую особенность соединения влияет не только его химический состав. В расчет берется молекулярная масса, полидисперсность, степень полимеризации, строение атомов, составляющих его структуру.
- Наиболее ценное свойство - способность раздуваться или растягиваться от стороннего вмешательства (механическое воздействие, давление, температура) и принимать изначальную форму. Речь идет об эластичности вещества. Она достигается благодаря движению отдельных составляющих цепочки в структуре, основные звенья связаны прочно и фактически не меняют своего расположения.
- Возможность кристаллизоваться под влиянием внешней среды или принимать аморфное состояние.
- Не всегда играющее положительную роль в применении полимера его затвердение и хрупкость при низких температурах. Речь идет о стеклообразности, характерной для молекулярной цепочки.
- Вязкость и текучесть вещества Линейное перемещение составляющих структуру вещества элементов приводит к тому, что форма изделия меняется.
Как вы считаете, насколько важны неорганические полимеры для человечества? Оставьте свое мнение в комментариях! А также смотрите видео о синтетических двумерных полимерах.
