¿Qué son los compuestos poliméricos orgánicos? ejemplo. ¿Es una mezcla de peróxido de hidrógeno y agua una mezcla?

Polímero alto

se refiere a compuestos de alto peso molecular (generalmente hasta 10 4 ~ 10 6). Por ejemplo, la molécula de PVC está formada por muchas unidades estructurales de la molécula de cloruro de vinilo (CH2 CHCL, es decir, CH2 CHCL) conectadas repetidamente, también llamadas unidades estructurales o enlaces. Los compuestos compuestos por pequeñas moléculas que pueden formar unidades estructurales se denominan monómeros y son la materia prima para la síntesis de polímeros. PVC se puede abreviar como:

-[CH2CH]

| n

Cloro

n representa el número de unidades que se repiten, también conocido como El grado de polimerización es un indicador importante para medir polímeros. Los polímeros con un grado de polimerización extremadamente bajo (1 ~ 100) se denominan oligómeros, y sólo los polímeros con pesos moleculares de hasta 10 4 ~ 10 6 (como plásticos, caucho, fibras, etc.) se denominan polímeros. Los polímeros elaborados a partir de monómeros se denominan homopolímeros, como el cloruro de polivinilo y el polietileno mencionados anteriormente. Los polímeros formados por la polimerización de dos o más monómeros se denominan * * * polímeros, como los polímeros de cloruro de vinilo-acetato de vinilo * * *.

Breve historia del desarrollo: El uso de polímeros naturales tiene una larga historia. No fue hasta mediados del siglo XIX que la gente comenzó a modificar químicamente los polímeros naturales. c. Goodyear descubrió la reacción de vulcanización del caucho en 1839, logrando así un progreso clave en la investigación para convertir el caucho natural en materiales prácticos de ingeniería. 1870 J.W. Hyatt utilizó alcanfor para plastificar la nitrocelulosa e industrializar el plástico de nitrocelulosa. 1907 L. Baekeland informó sobre la síntesis de la primera resina fenólica termoestable, que se industrializó en la década de 1920. Fue el primer producto de plástico sintético. En 1920, H. Standinger propuso que los polímeros son moléculas de cadena larga compuestas de unidades estructurales conectadas entre sí mediante enlaces de valencia ordinarios, lo que sentó las bases para el establecimiento de la ciencia moderna de los polímeros. Posteriormente, Carothers dividió los polímeros sintéticos en dos categorías, a saber, polímeros de condensación obtenidos mediante polimerización por condensación y polímeros de adición obtenidos mediante polimerización por adición. En la década de 1950, Ziegler y Natta descubrieron los catalizadores de polimerización por coordinación, iniciando la era de la síntesis de polímeros estereorregulares. En las décadas transcurridas desde que se estableció el concepto de macromoléculas, los polímeros sintéticos han logrado un rápido desarrollo y muchos polímeros importantes se han industrializado uno tras otro.

Los polímeros se pueden clasificar desde diferentes perspectivas, como fuentes de monómeros, métodos de síntesis, usos finales, comportamiento de calentamiento, estructura del polímero, etc.

(1) Según la estructura de elementos de la columna vertebral molecular, los polímeros se pueden dividir en tres tipos: cadenas de carbono, heterocadenas y materia orgánica elemental.

La cadena principal de una macromolécula polimérica de cadena carbonada está compuesta íntegramente por átomos de carbono. La mayoría de los polímeros de olefinas y dienos entran en esta categoría, como el polietileno, el poliestireno y el cloruro de polivinilo.

Además de átomos de carbono, la cadena principal de macromoléculas poliméricas de heterocadena también tiene heteroátomos como oxígeno, nitrógeno y azufre. Por ejemplo, poliéter, poliéster, poliamida, poliuretano, caucho de polisulfuro, etc. Los plásticos de ingeniería, las fibras sintéticas y los polímeros resistentes al calor son en su mayoría polímeros de heterocadenas.

No hay átomos de carbono en la cadena principal de los polímeros orgánicos elementales, y están compuestos principalmente de silicio, boro, aluminio, oxígeno, nitrógeno, azufre y fósforo, pero los grupos laterales están compuestos de compuestos orgánicos. grupos, como los grupos metilo y etilo, vinilo, etc. El caucho de silicona es un ejemplo típico.

La materia orgánica elemental también se llama polímero semiorgánico de heterocadena. Si no hay átomos de carbono en la cadena principal ni en los grupos laterales, se convierte en un polímero inorgánico.

(2) Según la naturaleza y uso del material, los polímeros se pueden dividir en plásticos, caucho y fibras.

El caucho suele ser un polímero lineal flexible con baja valencia intermolecular y típicamente alta elasticidad. Bajo la acción de una fuerza pequeña, puede producir una gran deformación (500% ~ 1000%) y puede volver a su forma original después de que se elimina la fuerza externa. Por lo tanto, el polímero utilizado en el caucho debe ser completamente amorfo, con una temperatura de transición vítrea baja y fácil movimiento de macromoléculas. Después de una ligera reticulación se puede eliminar la deformación residual permanente. Tomando como ejemplo el caucho natural, tiene una Tg baja (-73°C) y un módulo elástico inicial pequeño después de una pequeña cantidad de reticulación (

Las fibras suelen ser polímeros cristalinos lineales con un promedio más bajo peso molecular que el caucho y los plásticos, y no se deforman fácilmente. El alargamiento es pequeño (35000 n/cm2) y la resistencia a la tracción (>35000 n/cm2) es muy alta. El polímero utilizado para la fibra tiene algunos grupos polares para aumentar. la valencia y tiene una alta capacidad de cristalización. El estiramiento puede aumentar la cristalinidad. El punto de fusión de la fibra debe ser superior a 200 °C cuando se lava en agua caliente y no superior a 300 °C cuando se hila por fusión. Adecuado para hilado en solución, pero no debe ser soluble en solventes de limpieza en seco. Las fibras sintéticas comúnmente utilizadas en la industria incluyen poliamida (como nailon-66, nailon-6, etc.), tereftalato de polietileno y poliacrilonitrilo. >Los plásticos son sintéticos o naturales. Un material o producto hecho de polímero como componente principal, complementado con aditivos como cargas y plastificantes, y procesado a una determinada temperatura y presión. Este polímero generalmente se llama resina. Puede ser cristalino o cristalino. Es amorfo. Los plásticos se comportan en un amplio rango entre fibras y caucho. Los plásticos blandos están cerca del caucho y los plásticos duros están cerca de las fibras. Tienen una cristalinidad media a alta y una amplia gama de Tm y Tg.

El módulo elástico (15000 ~ 350000 N/cm2), la resistencia a la tracción (1500 ~ 7000 N/cm2) y el alargamiento (20% ~ 800%) son todos de medianos a altos. El polietileno, el polipropileno y el nailon 66 con cristalinidad media son todos plásticos blandos. El plástico duro se caracteriza por su alta dureza y resistencia a la deformación. El módulo de elasticidad (70 000 ~ 350 000 N/cm2) y la resistencia a la tracción (3 000 ~ 8 500 N/cm2) son muy altos, pero el alargamiento de rotura es muy bajo (0,5% ~ 3%). Los polímeros utilizados en este plástico tienen cadenas rígidas y son amorfos. Los plásticos también se pueden dividir en termoplásticos y termoestables según su comportamiento térmico. Según el estado del plástico, se puede subdividir en plástico moldeado, plástico laminado, plástico espuma, cuero artificial, película plástica, etc.

Estructura del polímero La estructura del polímero se puede dividir en dos categorías: estructura en cadena y estructura agregada.

(1) Estructura de la cadena molecular La estructura de la cadena se puede dividir en estructura de corto alcance y estructura de largo alcance. Las estructuras adyacentes incluyen estructura y configuración. La estructura se refiere a los tipos y disposiciones de los átomos en la cadena, los tipos de sustituyentes y grupos terminales, el orden de disposición de las unidades monoméricas, los tipos y longitudes de las ramas, etc. La configuración se refiere a la disposición de los sustituyentes de los átomos en el espacio. La estructura de corto alcance es una estructura química, también conocida como estructura primaria. La estructura de largo alcance incluye el tamaño y la morfología de la molécula, la flexibilidad de las cadenas y las conformaciones que adopta la molécula en diversos entornos. Las estructuras remotas también se denominan estructuras secundarias. La estructura de la cadena se refiere a la forma de moléculas individuales.

La composición química de las unidades que se repiten en una cadena polimérica suele estudiarse claramente a través de estructuras adyacentes, lo que depende de los monómeros utilizados en la preparación del polímero. Esta estructura es un factor importante que afecta la estabilidad del polímero, las fuerzas intermoleculares y la flexibilidad de la cadena. La unión se refiere a la forma en que se conectan las unidades estructurales de un polímero. En la polimerización por condensación y en la polimerización con apertura de anillo, el modo de unión de las unidades estructurales es generalmente claro, pero además de la polimerización, el modo de unión de los monómeros puede ser diferente. Por ejemplo, un monómero monoolefínico (CH2=CHR) se puede polimerizar de tres maneras:

Para la mayoría de los polímeros de olefina, el enlace de cabeza a cola es el método principal, y los diferentes enlaces de las unidades estructurales. El método de combinación tendrá un gran impacto en el rendimiento de los materiales poliméricos. Por ejemplo, las unidades estructurales de una cadena de PVC son principalmente uniones de cabeza a cola. Si contiene una pequeña cantidad de unión de cabeza a cola, la estabilidad térmica se reducirá.

* * *Los polímeros se pueden dividir en polímeros * * * alternos, polímeros * * * aleatorios, polímeros * * * en bloque y polímeros injertados según los diferentes métodos de unión de sus unidades estructurales. . El mismo polímero * * * tiene diferentes propiedades debido a la diferente disposición de las unidades estructurales de la cadena. Por ejemplo, el polímero de butadieno y estireno * * puede producir caucho de estireno-butadieno (polímero * * * aleatorio), elastómero termoplástico SBS (estireno-butadieno-). tribloque de estireno* *polímero), plástico de poliestireno endurecido.

La isomería óptica y la isomería geométrica ocurren en diferentes disposiciones de los átomos en las unidades estructurales espaciales. Si hay átomos de carbono asimétricos (también llamados carbonos quirales) en las unidades estructurales del polímero, hay dos isómeros ópticos en cada enlace. Hay tres formas de unión en los polímeros: si todo el polímero está unido por una unidad de isómero óptico, se llama isotáctico; dos unidades de isómero óptico se unen alternativamente, lo que se llama sindiotáctico. Cuando los dos isómeros ópticos son completamente aleatorios, se llama estructura atáctica. Diferentes configuraciones tridimensionales de moléculas afectan las propiedades de los materiales. Por ejemplo, el poliestireno isotáctico tiene una estructura regular y puede cristalizar, con un punto de fusión de 240°C. El poliestireno atáctico tiene una estructura irregular y no puede cristalizar, con una temperatura de reblandecimiento de 80°C. Para los polímeros de dieno de adición 1,4, existen configuraciones cis y trans porque los grupos del doble enlace interno están dispuestos en ambos lados del doble enlace de diferentes maneras. Por ejemplo, el polibutadieno tiene una configuración cis y una configuración trans:

Entre ellas, cis-1,4-polibutadieno es un tipo de polibutadieno que tiene cis-1,4-polibutadieno a temperatura ambiente debido a la Gran distancia entre cadenas moleculares. Buen caucho elástico. La estructura de la cadena molecular del trans-1,4-butadieno también es relativamente regular y fácil de cristalizar. Es un plástico con poca elasticidad a temperatura ambiente.

Estructura remota

(1) Tamaño del polímero: la medida más utilizada del tamaño del polímero es el peso molecular. Debido a la complejidad de la reacción de polimerización, el peso molecular del polímero no es uniforme y sólo puede expresarse mediante promedios estadísticos, tales como el peso molecular promedio en número y el peso molecular promedio en peso. El peso molecular tiene una influencia importante en las propiedades mecánicas y de procesamiento de los materiales poliméricos. Sólo cuando el peso molecular o el grado de polimerización del polímero alcanza un cierto valor puede mostrar una resistencia mecánica adecuada. Esta resistencia se denomina grado crítico de polimerización.

(2) Rotación interna del polímero: la cadena principal del polímero es muy larga, normalmente no recta, y puede enrollarse para hacer que las moléculas adopten diversas formas. Al observar la molécula completa, se puede curvar en forma de elipsoide o recta en forma de varilla. Localmente puede tener forma de zigzag o de espiral. Esto se debe a la rotación interna de los enlaces simples. Las moléculas adoptan diferentes formas en el espacio. Estos formularios pueden cambiar a medida que cambian las condiciones y circunstancias.

(3) Flexibilidad de las cadenas de polímeros: La capacidad de las cadenas de polímeros para cambiar su conformación se llama flexibilidad. Esta es la razón principal por la que muchas propiedades de los polímeros son diferentes a las de las sustancias de bajo peso molecular. La estructura de la cadena principal tiene una influencia importante en la flexibilidad del polímero. Por ejemplo, el polidimetilsiloxano tiene un ángulo de enlace Si-O-Si grande y un enlace Si-O largo, por lo que es fácil de rotar internamente, por lo que es muy flexible y es un buen caucho sintético.

Dado que el anillo heterocíclico aromático no puede girar internamente, la cadena polimérica con la estructura heterocíclica aromática en la cadena principal tiene poca flexibilidad y resistencia a altas temperaturas. La polaridad de los grupos laterales tiene una fuerte influencia en la flexibilidad de la cadena polimérica. Cuanto más débil es la polaridad de los grupos laterales, mayor es la fuerza de interacción entre ellos y la rotación interna del enlace simple es difícil, por lo que la flexibilidad de la cadena es pobre. La longitud de la cadena también afecta la flexibilidad. Si la cadena es corta, el número de cadenas individuales giratorias internas es pequeño y el número de conformaciones moleculares es pequeño, inevitablemente se producirá rigidez.

Estructura agregada (Estructura agregada) La estructura agregada se refiere a la disposición geométrica y la estructura de apilamiento entre cadenas moleculares de polímeros, incluida la estructura cristalina, la estructura amorfa, la estructura orientada y la estructura trenzada. Los polímeros con estructura regular o valencia de cadena fuerte son fáciles de cristalizar, como el polietileno de alta densidad, el polipropileno isotáctico, la poliamida, etc. A menudo hay algunas regiones amorfas en los polímeros cristalinos. Incluso los polímeros con alta cristalinidad tienen defectos cristalinos. La temperatura de fusión es el límite superior de los polímeros cristalinos. Los polímeros con estructuras irregulares o valencia entre cadenas débil (como el cloruro de polivinilo, el polimetilmetacrilato, etc.) son difíciles de cristalizar y suelen ser amorfos. Bajo una determinada carga y velocidad de tensión, los polímeros amorfos pueden exhibir tres estados mecánicos a diferentes temperaturas: estado vítreo, estado altamente elástico y estado viscoso (ver figura a continuación). La temperatura de transición del estado vítreo al estado altamente elástico se denomina temperatura de transición vítrea (Tg), que es el límite superior de los plásticos amorfos y el límite inferior del caucho. La temperatura de transición de un estado altamente elástico a un estado viscoso se denomina temperatura de flujo viscoso (Tf), que es un parámetro importante para el procesamiento y moldeo de polímeros.

Una mezcla de agua oxigenada y agua es una mezcla.