Полімер – це велика молекула, яка складається з повторюваних однотипних підряд розташованих один поруч молекулярних підрядів, які називаються мономерами. Процес утворення полімеру шляхом з’єднання мономерів називається полімеризацією.
Полімери можуть мати різну структуру, форму та властивості в залежності від типу мономерів та способу їх полімеризації. Їх можна класифікувати за джерелом походження, будовою, хімічним складом, фізичними та механічними властивостями.
Існує велика різноманітність полімерних матеріалів, таких як пластик, гума, фібри, плівки, піни, лаки та багато інших. Полімери використовуються в різних галузях, включаючи хімічну промисловість, медицину, будівництво, електроніку, текстильну промисловість, автомобільну промисловість та багато інших галузях.
Важливі властивості полімерів включають їх пружність, міцність, теплостійкість, електричну ізоляцію, гнучкість та водонепроникність. Властивості полімерів можуть бути керовані шляхом вибору відповідних мономерів та методів полімеризації, а також шляхом додавання добавок та модифікаторів.
У зв’язку зі своїми унікальними властивостями та широким спектром застосування, полімери стали невід’ємною частиною нашого повсякденного життя. Вони використовуються виробництві упаковки, одягу, електроніки, автомобілів, будівельних матеріалів, медичних пристроїв та багатьох інших продуктів, які ми використовуємо щодня.
Фізичні властивості полімерів
Фізичні властивості полімерів можуть значно варіювати в залежності від їх складу, структури та способу отримання. Основні фізичні властивості полімерів включають:
- Твердість: Полімери можуть бути м’якими, еластичними або твердими в залежності від їх структури та властивостей мономерів. Наприклад, поліетилен низької щільності (LDPE) є м’яким та еластичним, тоді як полівінілхлорид (PVC) може бути твердим і жорстким.
- Пружність: Багато полімерів мають високу пружність та здатність повертатися до своєї початкової форми після деформації. Це властивість, відома як еластичність. Наприклад, при розтягуванні гумки вона розтягується, а після зняття навантаження повертається до своєї початкової форми.
- Теплопровідність: Багато полімерів є поганими провідниками тепла через їх молекулярну структуру. Це робить їх використовуваними в ізоляційних матеріалах. Однак деякі полімери можуть мати підвищену теплопровідність, особливо ті, що містять наповнювачі або металеві добавки.
- Електрична ізоляція: Багато полімерів мають високу електричну ізоляцію, тобто вони не проводять електричний струм. Це робить їх корисними в електротехніці та електроніці для ізоляції проводів та компонентів.
- Прозорість та оптичні властивості: Деякі полімери можуть бути прозорими, дозволяючи проходження світла. Інші можуть мати оптичні властивості, такі як розсіювання світла або флуоресценція. Це використовується, наприклад, у виробництві плівок для екранів та оптичних пристроїв.
- Плавлення та твердість при кімнатній температурі: Полімери можуть мати різні температури плавлення, тобто температуру, при якій вони переходять з твердого стану у рідкий. Твердість полімерів при кімнатній температурі також може варіювати.
Це лише деякі фізичні властивості полімерів, і кожен конкретний полімер може мати унікальні характеристики, які визначають його застосування та властивості.
Хімічні властивості полімерів
Хімічні властивості полімерів визначаються їх хімічною структурою та способом зв’язку мономерів. Основні хімічні властивості полімерів включають:
- Стійкість до хімічних речовин: Деякі полімери можуть бути стійкими до впливу кислот, лугів, розчинників та інших хімічних речовин. Це робить їх корисними у виробництві контейнерів для хімічних речовин, трубопроводів та хімічного обладнання.
- Реактивність: Деякі полімери можуть бути хімічно реактивними та взаємодіяти з іншими речовинами. Наприклад, полімери з акриловими групами можуть піддаються полімеризації або можуть взаємодіяти з реагентами для модифікації їх властивостей.
- Розплавлення та термічна розкладаність: Багато полімерів мають певну температуру плавлення, при якій вони переходять з твердого стану у рідкий. Також, вони можуть бути піддаються термічному розкладанню при високих температурах.
- Реакції з іншими речовинами: Полімери можуть взаємодіяти з іншими речовинами шляхом хімічних реакцій, таких як естерифікація, гідроліз, окиснення та інші. Це може призводити до зміни їх хімічних, фізичних та механічних властивостей.
- Розчинність: Деякі полімери можуть бути розчинні у певних розчинниках, тоді як інші є нерозчинними. Це залежить від хімічної природи полімеру та його взаємодії з розчинником.
Приклади полімерів
- Поліетилен (PE): Це один з найпоширеніших полімерів, він має високу міцність та хімічну стійкість. Використовується у виробництві плівок, пакувальних матеріалів, трубопроводів та ізоляційних матеріалів.
- Поліпропілен (PP): Цей полімер має високу термічну стійкість та використовується у виробництві в’язаних волокон, плівок, контейнерів та автомобільних частин.
- Полівінілхлорид (PVC): Цей полімер є гнучким та жорстким одночасно і має велику стійкість до хімічних речовин. Використовується у виробництві труб, електричних ізоляційних матеріалів, плівок та будівельних матеріалів.
- Поліестери (PET, PBT): Ці полімери мають високу міцність та добру термічну стійкість. Використовуються у виробництві текстильних волокон, пляшок для напоїв, упаковки та електронних компонентів.
- Поліуретан (PU): Цей полімер має високу еластичність та міцність. Використовується у виробництві піни, покриття, клеїв та м’яких матеріалів.
- Поліакрилати (PMMA): Ці полімери є прозорими та мають високу оптичну якість. Використовуються у виробництві окулярів, лінз, світлодіодних дисплеїв та пластикових вікон.
Це лише кілька прикладів полімерів, існує багато інших полімерів з різними властивостями та застосуваннями.
Застосування полімерів
Полімери мають широке коло застосувань у різних галузях. Ось декілька основних областей застосування полімерів:
- Упаковка: Полімери використовуються для виготовлення плівок, пакетів, контейнерів та пляшок упаковки для харчових продуктів, напоїв, ліків та інших товарів.
- Автомобільна промисловість: Полімерні матеріали використовуються в автомобільному секторі для виготовлення бамперів, панелей, внутрішньої обшивки, шин, трубопроводів та інших деталей, завдяки їх легкості, міцності та стійкості до корозії.
- Електроніка: Полімери використовуються для виготовлення ізоляційних матеріалів для кабелів та проводів, компонентів електронних пристроїв, екранів, конденсаторів та інших елементів.
- Медицина: Полімери знайшли широке застосування у медичній галузі, включаючи виробництво медичних пристроїв, штучних органів, біосумісних матеріалів, медичних покриттів та імплантатів.
- Текстильна промисловість: Полімерні волокна, такі як поліестер та нейлон, використовуються для виготовлення одягу, підкладок, планок, килимів та інших текстильних виробів.
- Будівництво: Полімерні матеріали використовуються для виготовлення труб, ізоляційних матеріалів, покрівельних плівок, пінопласту, клеїв та інших будівельних матеріалів.