Учебное пособие для изучения теоретического курса студентами очной и заочной форм обучения направления 250300 «Технология лесозаготовительных и деревообрабатывающих производств»
жүктеу/скачать 1.49 Mb.
|
|
Наибольшее составное звено, которое образует одна молекула мономера в цепи макромолекулы полимера в процессе его получения, называется «мономерное звено» (МЗ). Например, в ходе соединения между собой молекул мономера пропилена (1-метил этилена) получается полимер полипропилен (ПП).  
МЗ
Если полимер получают из двух (или более) типов мономеров, то тогда в составное повторяющееся звено СПЗ регулярного полимера входят мономерные звенья участвующих мономеров: СПЗ = МЗ1 +МЗ2. Например, СПЗ полиамида-66 состоит из МЗ1, образованного мономером гексаметилендиамином (ГМДА) и МЗ2, образованного мономером – адипиновой кислотой:   
Г СПЗ ПА-66
Реакция сополимеризации стирола и бутадиена изображается следующим образом:  
бутадиен акрилонитрил сополимер акрилонитрила и бутадиена (каучук бутадиен-нитрильный СКН)
В общем виде процесс цепной полимеризации можно изобразить так: М М* + М М - М* М - М* + М М - М - М* М - М - М* + М М - М - М - М* и т. д. Методом цепной полимеризации получают:  полистирол (ПС),
поливинилхлорид (ПВХ) поливинилацетат (ПВА) фторопласт-4 (политетрафторэтилен) и другие полимеры. Многократное присоединение молекул мономеров происходит за счет раскрытия кратных связей в молекулах мономеров n (С=С) ( - С-С -) n или раскрытия циклов без выделения побочных низкомолекулярных продуктов (смотри получение капрона из циклического мономера капролактама: 
Полимеризация. в ходе которой многократно повторяется процесс конденсации (взаимодействия) друг с другом функциональных групп мономеров, называется конденсационной полимеризацией или иначе поликонденсацией. Схематично процесс поликонденсации выглядит так: 
При поликонденсации выделяются побочные низкомолекулярные соединения (аb), такие как вода Н2О, хлористый водород НСl, формальдегид СН2О, аммиак NН3 и другие. Если в реакции участвуют мономеры с двумя функциональными группами (бифункциональные мономеры), то протекает линейная поликонденсация. Примером линейной поликонденсации является получение полиамида ПА-66 из гексаметилендиамина и адипиновой кислоты (реакция поли амидирования) :
Гексаметилендиамин Адипиновая кислота Полиамид ПА-66 Если функциональность хотя бы одного из участвующих мономеров равна трем и более, то протекает трехмерная поликонденсация. Примером трехмерной поликонденсации является синтез карбамидоформальдегидных смол из карбамида (теоретическая функциональность молекул карбамида равна 4, так как 4 атома водорода могут участвовать в реакциях замещения) и формальдегида (функциональность мономера формальдегида равна 2).  Методом поликонденсации получают в настоящее время большинство синтетических смол, широко используемых в деревообработке: фенолоформальдегидные смолы (ФФС), алкидные смолы (глифталевые и пентафталевые), ненасыщенные полиэфирные смолы, меламиноформальдегидные смолы, эпоксидные смолы и др.
Полимеры, макромолекулы которых состоят из одинаковых по элементному составу составных повторяющихся звеньев СПЗ, но отличаются по степени полимеризации, называются полимергомологи. Примером полимергомологов являются 2 представителя полистирола, полученного в промышленности двумя разными способами: эмульсионной и блочной полимеризацией. 
Блочный полистирол; n = 580 Эмульсионный полистирол; n = 2900 Полимеры, макромолекулы которых имеют одинаковую степень полимеризации, но отличаются по природе составных повторяющихся звеньев называются полимераналоги. Полимераналоги могут взаимно превращаться друг в друга в результате реакций химической модификации. Представителями полимераналогов являются поливинилацетат и поливиниловый спирт. В промышленности невозможно получать поливиниловый спирт методом полимеризации из мономера винилового спирта, т.к. мономер виниловый спирт неустойчив и изомеризуется в ацетальдегид. Поэтому поливиниловый спирт производят путем щелочного гидролиза другого полимера – поливинилацетата: 
Поливинилацетат Поливиниловый спирт (n const) Помимо данной пары полимеров полимераналогами являются целлюлоза и все искусственные полимеры, получаемые путем её химической модификации. Полимераналоги: нитроцеллюлоза и целлюлоза; ацетаты целлюлозы и целлюлоза; метил- (или этил) целлюлоза и целлюлоза и др. 
Целлюлоза Динитроцеллюлоза (n const)
3. НОМЕНКЛАТУРА И КЛАССИФИКАЦИЯ ПОЛИМЕРОВ Специалисты в области полимеров могут хорошо понимать друг друга и адекватно воспринимать научно-техническую информацию при наличии единой и понятной всем терминологии, а также пользуясь унифицированной (единой) системой названий самих полимеров. Однако к полимерам применить одинаковый (унифицированный) подход формировании названия очень сложно вследствие большого многообразия полимеров. Тем не менее в 1974-1983 гг. комиссия по номенклатуре макромолекул ИЮПАК разработала рекомендации по формированию систематических названий полимеров, основанных на структуре полимеров. В настоящее время она постепенно прививается и в нашей стране, но пока параллельно существуют три основных вида номенклатуры полимеров: - рациональная (1); тривиальная (2); систематическая(3) 3,6.
Этот прием используется в основном при формировании названия тех полимеров, которые получают методом цепной полимеризации на основе одного мономера.     
Поли+винилхлорид Поли+винилацетат Поли+стирол Поли+этилен Полиакрилонитрил ПВХ ПВА ПС ПЭ ПАН Названия мало отражают истинную структуру полимеров, не позволяют прогнозировать свойства и т. д. б) приставка ПОЛИ + КОРЕНЬ, отражающий название мономера (ов), + СУФФИКС (или термин), указывающий на принадлежность полимера к определенному химическому классу соединений. Этот способ формирования названия используется для полимеров, полученных из двух и более сомономеров преимущественно методом поликонденсации и ступенчатой полимеризации. Он дает частичное, идеализированное представление о структуре полимеров. Например, полимер, из которого изготовлены бутылки для газированных напитков, минеральной воды и пива, называется полиэтилентерефталат (ПЭТ). Это название формируется так:
Применяется в случаях, когда трудно или вообще невозможно расшифровать структуру полимера (ФФС - фенолоформальдегидная смола, КФС - карбамидоформальдегидная смола, ЭС - эпоксидная смола, меламиноформальдегидная смола, МФС - мочевиноформальдегидная смола и т.д.) г) слово СОПОЛИМЕР + НАЗВАНИЯ СОМОНОМЕРОВ  Применяется для сополимеров из двух и более сомономеров, если нет большей информации о структуре. Например, сополимер этилена и винилацетата (основа клея – расплава КРУС для приклеивания кромочного пластика к мебельным заготовкам)
2. Тривиальная номенклатура также сформировалась исторически. Тривиальное название обычно давалось или дается в следующих случаях:
Например, название полимера ла-вс-ан расшифровавается так: - Лаборатория Высокомолекулярных Соединений Академии Наук. Искусственно выращенному кристаллическому полимеру фи-а-нит - было дано имя по названию института (Физический Институт Академии Наук), где полимер был получен. Полимер де- де-рон (полиамид) получил название от первых букв аббревиатуры бывшей германской демократической республики ГДР (в немецкой транскрипции DDR – Дойче Демократише Републик). Фенолоформальдегидный полимер резольного типа бакелит - назван в честь ученого Бакеланда;
Тривиальная номенклатура менее всего отражает структуру полимеров. Наиболее информативна систематическая номенклатура полимеров или номенклатура ИЮПАК. Номенклатура ИЮПАК - гибкая и предусматривает наряду с систематической номенклатурой употребление некоторых укоренившихся названий полимеров. Она достаточно сложна, поэтому мы за неимением времени ее рассматривать не будем.
Большое разнообразие полимеров можно рассортировать (классифицировать) на определенные группы, в пределах которых они будут обладать каким-то общим свойством или признаком. Для этого нужно выбрать (вычленить) какой-либо признак и по нему систематизировать полимеры. Исторически первой появилась классификация полимеров по признаку происхождения (классификация Карозерса), которая позднее дополнялась уточнениями, связанными с химической природой составных звеньев СЗ. В настоящее время существует ряд разнообразных классификаций полимеров, в основу которых заложены различные признаки: происхождение, химическая природа, отношение к нагреванию, полярность, стереохимическая структура, направление использования и т. д. 3, 10, 12. По признаку происхождения все полимеры делятся на природные, искусственные и синтетические (смотри схему 3). Схема 3. Классификация полимеров по признаку происхождения
По отношению к нагреванию полимеры подразделяют на термопласты (термопластичные) и реактопласты (термореактивные) (смотри схему 4). По полярности полимеры делятся на неполярные, полярные и полупроводники (схема 5). Полярные полимеры обладают высокой клеящей способностью (адгезионными) свойствами. Неполярные полимеры – хорошие электроизоляторы (диэлектрики). По пространственному строению макромолекул, полимеры делятся на линейные, разветвленные, циклоцепные, лестничные и трехмерно-сшитые (или сетчатые) (смотри таблицу 6). В настоящее время доля термопластов составляет в разных странах от 70 до 80%, а реактопластов – от 20 до30 % . Причем доля реактопластов постепенно снижается.
Наиболее совершенной является общая фундаментальная классификация, основанная на химической природе макромолекул полимеров. Химическая природа макромолекул определяется природой атомов элементов, входящих в основной скелет составных повторяющихся звеньев (СПЗ) и в состав боковых заместителей. По химической природе все полимеры подразделяются на
В деревообработке в основном применяются органические полимеры и олигомеры. Органические полимеры – это такие полимеры, которые содержат в главной (основной) цени макромолекул атомы углерода C, кислорода O, азота N и серы S. В боковые группы кроме этих атомов могу входить атомы водорода Н и галогенов Hal , непосредственно соединенные с атомами углерода C основной цепи, а также атомы других элементов, напрямую не связанные с атомами углерода C основной цепи. Органические полимеры в соответствии с фундаментальной классификацией, принятой в органической химии, в свою очередь делятся на следующие подгруппы:
Каждая подгруппа органических полимеров обладает своим специфическим комплексом эксплуатационных свойств. Примеры органических полимеров и их свойства приведены в таблице 5. Неорганические полимеры – это полимеры, макромолекулы которых имеют неорганические главные цепи и не содержат органических боковых заместителей (например вида - СН3). Конкретнее – это полимеры, главные цепи которых состоят только из атомов элементов III –VI группы, таких как B, Al, Si, Ge, Sn, Pb, P, As, Sb, Ti, S, Se, Te,О, углерод C без соединения с атомами водорода. Основные представители неорганических полимеров и их отличительные свойства приведены в таблице 5. Как правило, гомоцепные неорганические полимеры, главная цепь которых построена из атомов одного элемента, имеют невысокую молекулярную массу, т.е. являются олигомерами, и не нашли широкого применения. Исключение составляют природные модификации углерода: алмаз и графит. Часть гетероцепных неорганических полимеров, главные цепи которых состоят из повторяющихся атомов разных элементов, повсеместно распространена в природе и применяется человечеством в больших масштабах. Это – полиоксид кремния [SiO2]n , полиоксид алюминия [Al2O3]n, полисиликаты натрия (силикатные стекла), красный фосфор и др. Данные неорганические полимеры обладают высокой термо-, хим- и атмосферостойкостью. Элементорганические полимеры – это полимеры , макромолекулы которых наряду с органическими группами (например углеводородными группами (-СН2-, -СН3, - СН- )), содержат неорганические фрагменты. Среди элементорганических полимеров широко применяются кремнийорганические полимеры – полиорганосилоксаны. Кремнийорганические жидкости – гидрофобизирующие вещества, придают водостойкость и негорючесть различным материалам.
Таблица 5
Таблица 6 - Основные представители неорганических полимеров и их отличительные свойства
Контрольные вопросы к разделу 3
4. ПРИМЕНЕНИЕ ПОЛИМЕРОВ И ОЛИГОМЕРОВ В ДЕРЕВООБРАБОТКЕ 
Клеевые материалы (адгезивы) – это композиции на основе полимеров или олигомеров, которые способны соединять, склеивать различные материалы благодаря образованию между их поверхностями и клеевым слоем прочного сцепления, иначе адгезионной связи. Состав клеев: Основа – полимер или олигомер + растворитель (или разбавитель) + добавки (отвердители, катализаторы, наполнители, загустители и др.) 
В качестве основы клеев применяют: карбамидоформальдегидные смолы (КФС), фенолоформальдегидные смолы (ФФС), поливинилацетат ПВА, полиуретаны ПУ, полиамиды ПА, эпоксидные смолы ЭС, полиакрилаты и др. В качестве растворителей клеев используют: спирты, ацетон, толуол, бутилацетат, уайт-спирит, этилацетат, скипидар, бензин-калоша и др. 
Отделочные (лакокрасочные ЛКМ) материалы – это жидкие, пастообразные (реже порошковые) составы на основе пленкообразующих полимеров или олигомеров, которые после нанесения на подложку (поверхность), испарения растворителя или отверждения олигомера образуют лакокрасочное покрытие в виде тонкой пленки. Состав ЛКМ: Основа – полимер или олигомер + растворитель + добавки (отвердители, красители, наполнители, загустители и др.) В качестве основы ЛКМ применяют: карбамидоформальдегидные смолы (КФС), фенолоформальдегидные смолы (ФФС), нитроцеллюлозу НЦ, меламиноформальдегидные смолы МелФС, полиуретаны ПУ, полиэфирные смолы ПЭф, поливинилхлорид ПВХ и др. 
В качестве конструкционных пластиков применяют полиамиды, полипропилен, поливинилхлорид, поликарбонат, ударопрочный полистирол, АБС-пластики, жесткий полиуретан и др. 
Из поролона изготовляют элементы и целые блоки мягкой мебели (подлокотники, спинки, подголовники, подушки и др). Пенорезину и гуммированные волокна применяют для набивки матрасов, подушек, мягких игрушек и т.д. И, наконец, покровные материалы – это мебельные ткани для обивки и декоративной отделки мебели (в основном мягкой мебели). Мебельные ткани изготовляют из волокон на основе следующих полимеров: полиамидов (капрон, нейлон), полиэфиров (полиэстр), полиакрилонитрила (ПАН, акрил), ацетатов целлюлозы и др. Контрольные вопросы к разделу 4
5. ВНЕШНИЕ ПРИЗНАКИ И КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЛИМЕРОВ, ПОЛУЧАЕМЫХ МЕТОДОМ ЦЕПНОЙ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ 1,2, 4-10,15 5.1. Полиэтилен (ПЭ) Полиэтилен (ПЭ) занимает первое место по объему производства среди всех выпускаемых в мире полимеров. Схематично реакцию превращения мономера этилена в полимер полиэтилен можно представить так: 
Внешние признаки полиэтилена. Прозрачный и бесцветный в тонком слое, матовый или белесый в толстом слое. Легче воды, поэтому всплывает на поверхность при погружении в воду. Гибкий в тонком, жесткий в толстом слое. Пленки из ПЭ не шуршат или очень слабо шуршат при сминании. На поверхности полиэтиленовых изделий от сильного давления остаются вмятины. Легко подвергается царапанию острыми предмерами. Безвреден, не имеет запаха и вкуса, не смачивается водой. При горении в пламени горелки имеет запах горящего парафина (свечи). Основные свойства. Полиэтилен – термопласт. Плотность в зависимости от способа получения колеблется от 920 до 960 кг/м3. С ростом плотности снижается эластичность полиэтилена и растет жесткость. Хорошо выдерживает ударные нагрузки без разрушения. Хороший диэлектрик. Температура эксплуатации от - 800С до + 600С. При температурах ниже - 800С полиэтилен хрупок, а при температурах выше + 600С он размягчается. Устойчив к действию воды, водяных паров, органических растворителей, минеральных кислот и щелочей. Растворяется преимущественно при нагревании в хлорированных углеводородах (дихлорэтан, хлороформ), в ароматических углеводородах (толуол, бензол). Медленно окисляется на воздухе. Промышленность в основном выпускает два вида полиэтилена: ПЭ высокого давления (ПЭВД), который иначе называют ПЭ низкой плотности (ПЭНП) и ПЭ низкого или среднего давления (ПЭНД), который иначе называют ПЭ высокой плотности (ПЭВП). Эксплуатационные свойства и структура полиэтилена зависят от способа получения.
Свойства полиэтилена низкой и высокой плотности
Применение полиэтилена в деревообработке. Полиэтилен низкой плотности применяется как упаковочный материал в виде пленок, пакетов и др., в качестве облицовочного материала, а также в качестве прокладок в крепежной фурнитуре, например в виде прокладок в крепеже для зеркал. Полиэтилен высокой плотности используется как конструкционный материал. Из него изготовляют детскую мебель, детали стульев, спинки сидений, емкости, ящики для корпусной мебели, крепежную фурнитуру. Сополимер этилена с винилацетатом применяют в качестве основы клея–расплава марки «КРУС». Клей – расплав «КРУС» используется для приклеивания кромочного пластика к торцам мебельных заготовок. 5.2. Полипропилен (ПП) Полипропилен – полимер, занимающий третье место по объему производства в мире. Реакция превращения мономера пропилена в полимер полипропилен имеет следующий вид: 
Внешние признаки полипропилена. Прозрачный и бесцветный в тонком слое, матовый или белесый в толстом слое (как ПЭ). Легче воды, поэтому всплывает на поверхность при погружении в воду (как ПЭ). Гибкий в тонком слое, (но менее, чем ПЭ), жесткий в толстом слое. Жесткость и твердость поверхности у ПП выше, чем у ПЭ. Пленки из ПП шуршат при сминании. На поверхности полипропиленовых изделий не остаются вмятины и выбоины от сильного давления (в отличие от ПЭ). Стоек к царапанию (в отличие от ПЭ). ПП имеет красивый внешний вид, блестящую поверхность, хорошо окрашивается в различные цвета. Безвреден, не имеет запаха и вкуса, не смачивается водой. При горении в пламени горелки также как и полиэтилен имеет запах горящего парафина (свечи). Основные свойства. Полипропилен – термопласт. Плотность полипропилена немного ниже, чем у полиэтилена и составляет около 910 кг/м3. Хороший диэлектрик. Температура эксплуатации от - 5 - 150С до + 120 1400С. Морозостойкость ПП хуже, чем у ПЭ, т.к. уже при температурах около – 50С полипропилен теряет прочностные свойства и становится хрупким. Морозостойкость ПП повышают путем введения в полимер добавок морозоустойчивого полибутадиенового каучука или благодаря совместной полимеризации с морозостойким полиэтиленом. Температура плавления Тпл = 164 – 1700С. ПП – преимущественно упорядоченный кристаллический полимер со степенью кристалличности 75 – 80 %. Полипропилен также как и ПЭ устойчив к действию воды, органических растворителей, минеральных кислот и щелочей. Растворяется при нагревании в хлорированных углеводородах (дихлорэтан, хлороформ), в ароматических углеводородах (толуол, бензол). Медленно окисляется на воздухе. Пленки из ПП немного пропускают пары воды и газов. Полипропилен имеет самую высокую прочность при изгибе среди всех термопластов. Применение полипропилена в деревообработке. ПП используют для производства прочных и стойких к истиранию жгутов, тканей, пленок, волокон, облицовочных материалов. Кроме того, его применяют как полимер конструкционного назначения. Из него формуют цельные стулья, столы (например, для летних кафе), блоки сидений, спинок, секционные полки, ящики, крепежную фурнитуру. Полипропилен идет на изготовление труб, арматуры, насосов, соединительных деталей трубопроводов и т.д. Изделия из ПП имеют очень большой срок службы. 5.3. Полистирол (ПС) В настоящее время полистирол и его сополимеры занимают 4 место по объему производства в мире. Процесс образования полимера полистирола из мономера стирола можно изобразить следующим образом: 
Внешние признаки полистирола. Это прозрачный бесцветный или слабоокрашенный полимер. "Стареет" на воздухе и из прозрачного материала превращается в матовый полупрозрачный. Тяжелее воды. Твердый, но хрупкий, т.е. не стойкий к ударным нагрузкам. При ударе или щелчке издает звонкий треск. При сгибании полоски полистирола, легко гнется, потом резко ломается с характерным треском. На изломе наблюдается мелкозернистая структура. Горит ярким, сильно коптящим пламенем (хлопья копоти тонкими паутинками взмывают вверх!). Запах сладковатый, цветочный. Не смачивается водой. Сополимеры стирола как правило окрашенные материалы, более стойкие к удару. Основные свойства. Полистирол – термопласт. Вследствие прозрачности его относят к группе органических стекол. Плотность полистирола выше плотности воды и составляет 1050 - 1100 кг/м3. Хороший диэлектрик. Устойчив к действию органических растворителей, таких как спирты, гексан, гептан, петролейный эфир. Стоек к воздействию концентрированных растворов щелочей и кислот за исключением азотной кислоты. Растворяется в ароматических углеводородах (толуол, бензол), в хлорированных углеводородах (дихлорэтан, хлороформ) и в некоторых кетонах и сложных эфирах. Полистирол хрупок и обладает низкой теплопроводностью. Применение полистирола и его сополимеров в деревообработке. В настоящее время вследствие хрупкости гомополимер полистирол мало распространен; шире применяются сополимеры стирола. Сополимеры обладают более высокой термостойкостью и стойкостью к ударным нагрузкам. Наибольшее распространение получили следующие сополимеры:
Он имеет температуру эксплуатации от - 40 до + 1000С.
Из ударопрочного полистирола изготавливают мебельные ящики, детали детской мебели, сиденья табуреток. Из АБС – пластика производят опоры мебели, фурнитуру, мебельные изделия больших размеров, особенно для кухни и медицинских учреждений. Широкое применение нашел пенополистирол (пенопласт), т.е. полистирол с ячейками, заполненными воздухом. Пенопласт - легкий, пористый материал белого цвета. Легко растворяется в ацетоне. Пенопласт имеет очень малую плотность (~40 – 80 кг/м3) и низкую теплопроводность, поэтому используется для тепло- и звукоизоляции зданий, в качестве противоударных прокладок, как добавка к бетону. Из пенополистирола изготовляют клеевые потолки, декоративные розетки, карнизы, декор и другие профильные строительные и мебельные изделия.
Мировое производство поливинилацетата составляет около 2,5 млн тонн в год. Поливинилацетат в промышленности чаще всего получают методом цепной полимеризации в среде растворителя (лаковый метод). Реакция превращения мономера винилацетата в полимер поливинилацетат имеет вид: 
Внешние признаки поливинилацетата. Это прозрачный, чаще всего бесцветный твердый или эластичный полимер. Немного тяжелее воды. Плохо удерживает приданную форму. Не токсичен, не имеет запаха. Немного набухает в воде. При нагревании до невысокой температуры 26 – 280С ПВА размягчается; при нагревании до 1200С – необратимо растекается, а при нагревании до 1700С разлагается с выделением уксусной кислоты. Основные свойства. ПВА - термопластичный полимер с плотностью = 1180–1190 кг/м3. Так как ПВА плохо сохраняет приданную форму и размеры, то его не используют в качестве конструкционного материала и практически не применяют для изготовления изделий. Поливинилацетат стоек к бензину, к маслам, к действию света и кислорода воздуха при повышенных температурах (до 100 0С). Растворяется в спиртах (метиловый спирт), кетонах (ацетон), хлорированных углеводородах (хлороформ, дихлорэтан), ароматических углеводородах. Применение полвинилацетата. ПВА обладает хорошей адгезией к древесине, бумаге, стеклу, коже, тканям, поэтому широко используется в качестве пленкообразующего и клеящего материала. В основном применяется в производстве лаков, красок, эмульсий и клеев, для изготовления бесшовных покрытий полов. С помощью ПВА обрабатывают поверхность кож, бумаги и тканей с целью придания им несминаемости. Широко используется ПВА в качестве добавки к цементу, а также в больших объемах в производстве водоэмульсионных красок для окрашивания дерева и фанеры. Клеи на основе ПВА используют при сборке мебели, музыкальных инструментов, для приклеивания бумаги к древесине. Недостаток защитных пленок и клеевых соединений на основе ПВА - набухание в воде и размягчение при нагревании. Это устраняется при сополимеризации винилацетата (ВА) с винилхлоридом (ВХ), метилметакрилатом (ММА), акрилонитрилом (АН) и др. мономерами. Водостойкость ПВА повышают также путем модификации его фенолоформальдегидными смолами. Сополимер винилацетата с этиленом идет на изготовление клея-расплава марки «КРУС». Значительные объемы выпускаемого промышленностью ПВА используют для производства поливинилового спирта (ПВС), поливинилацеталей. Из ПВС изготавливают коже - и каучукоподобные изделия (искусственная замша), прокладки, пленки (моющиеся обои), прочные и эластичные волокна «Винол», водорастворимые клеи. Пленки из ПВС непроницаемы для газов и употребляют для упаковки пищевых продуктов и для производства облицовочных бумажных пленок. Хирургические нити из ПВС безвредны и хорошо рассасываются. Низкомолекулярный ПВС, тщательно очищенный от примесей, входит в состав медицинского препарата "Иодинол" и др. лекарственных препаратов.
винилхлорид поливинилхлорид Внешние признаки поливинилхлорида. ПВХ тяжелее воды. Это – трудногорючий полимер. При удалении из пламени самозатухает. При горении сильно коптит, по периметру горящего образца можно наблюдать зеленоватую кайму (свечение). Запах дыма очень резкий, острый. При сгорании образуется черное, углеподобное вещество, которое легко растирается между пальцами в сажу. Основные свойства ПВХ – термопласт. Плотность - 1350-1400 кг/м3. В отсутствие пластификаторов представляет собой твердый, жесткий, атмосферо-, водо-, химически стойкий полимер. Хорошо сваривается, окрашивается, совмещается с бетоном, деревом, металлами, не имеет запаха. Растворим в четыреххлористом углероде, дихлорэтане. Хороший диэлектрик. Недостаток ПВХ в том, что при нагревании ~ до 1400С он начинает разлагаться и выделяет газ - хлористый водород НСl, который обладает резким запахом, раздражает слизистые оболочки глаз и дыхательных путей. Для устранения этого недостатка в поливинилхлорид всегда вводят стабилизаторы. На основе ПВХ производят три вида материалов: жесткий ПВХ (винипласт; пластифицированный ПВХ (кабельный пластикат и вязкие пасты и пластизоли (смотри схему ниже). Поливинилхлорид 
Жесткий ПВХ – винипласт. Применение: Конструкционные детали противокоррозионного назначения (футеровка, емкости), трубы, мебельные ящики и профили 
 
Пластифицированный ПВХ - кабельный пластикат, в который вводится от нескольких % до 50% пластификатора. Это мягкий, эластичный материал. Применение: изоляция проводов, производство обуви, прокладок, ПВХ-пленки, линолеума, ПВХ-плитки, гидроизоляционных материалов. ПВХ-пленка используется для облицовывания офисной и кабинетной мебели. Из пластифицированного ПВХ изготовляют направляющие, раскладки, декор и др. погонажные изделия, необходимые в производстве мебели
Вязкие пасты и пластизоли. Это композиции, в которые входит порошкообразный ПВХ, от 30 до 80% пластификатора и органические растворители. Применение: искусственная кожа («Винилискожа»), клеенка, грунтовки, огнезащитные пасты для защиты древесных материалов от горения, производство пенопластов. Еще один недостаток ПВХ в том, что обладает плохими клеящими свойствами. Для повышения адгезионных свойств поливинилхлорид дополнительно хлорируют и повышают содержание атомов хлора в полимере с 56 до 65%. Хлорированный ПВХ называется перхлорвинил. Он идет на изготовление перхлорвиниловых клеев, клеев, совмещенных с фенолоформальдегидными смолами, с эпоксидными смолами (клей «Марс»). Клеи используют для приклеивания полозков, фурнитуры, направляющих из ПВХ. Перхлорвиниловые лаки и эмали применяют для пропитки и окраски деревянных изделий. 5.6. Полимеры на основе акриловой и метакриловой кислот 
Полиметилметакрилат (ПММА) Внешние признаки полиметилметакрилата Это прозрачный стекловидный твердый полимер. В процессе эксплуатации на воздухе мутнеет. «стареет». Легко подвергается царапанию. При ударе издает глухой звук в отличие от полистирола. Основные свойства ПММА. Это термопластичный, в основном аморфный полимер с плотностью 1170 – 1190 кг/ м3. Оптически прозрачен, т.к. пропускает ~73.5% ультрафиолетовых лучей. Основное применение ПММА – производство оргстекла. Полимер хорошо совмещается с пластификаторами, имеет хорошую адгезию к другим полимерам. Растворяется в ацетоне, уксусной кислоте, хлоруглеводородах, толуоле и др. растворителях. В мебельной промышленности в небольших количествах применяют полиакрилатные клеи и дисперсии (латексы).
Кроме этого полиакриловые дисперсии используют в качестве особо светлых свето- и атмосферостойких лаков, ярких эмалей и красок при отделке фанеры, ДВП и др материалов. Полиакрилонитрил (ПАН) Мировое производство полиакрилонитрила – более 2,3 млн. тонн в год. Производят и гомополимер и сополимеры полиакрилонитрила с содержанием ПАН 85-90%. Получают ПАН цепной полимеризацией из мономера акрилонитрила в среде органического растворителя или в воде: 
Внешние признаки полиакрилонитрила. ПАН – аморфное вещество белого цвета. Не размягчается и не разрушается при нагреве до 150-1800С. Прочный как полиамиды (капрон, нейлон). Немного тяжелее воды. Основные свойства ПАН – термопласт. Плотность ПАН – 1140 – 1150 кг/м3. Не растворяется и не набухает в обычных растворителях: спиртах, ацетоне, эфирах, хлорированных углеводородах, которые используют в химической чистке одежды. Растворяется только в сильно полярных растворителях, таких как диметилформамид (ДМФА), диметилсульфоксид (ДМСО), концентрированных серной и азотной кислотах. Из раствора ПАН в диметилформамиде получают волокна «Нитрон», "Акрилан" и др. с высокой прочностью, термической и химической стойкостью. Применение полиакрилонитрила. Волокна ПАН по свойствам близки к шерсти, устойчивы к свету и другим атмосферным агентам, кислотам, слабым щелочам, органическим растворителям. Из полиакрилонитрильного волокна изготовляют верхний и бельевой трикотаж, ковры, ткани. Основные торговые названия: нитрон, орлон, акрилан, кашмилон, куртель, дралон, вольпрюла. В производстве мебели ПАН в основном используют в качестве наполнителя слоистых пластиков, для изготовления сеток. Ткани на основе нитрона используют для обивки мягкой мебели, кресел и стульев. 5.7. Каучуки Основные свойства. Каучуки – это гибкие, эластичные полимеры плотностью 900-1200 кг/м3. Нижняя температура эксплуатации до -55...-900С. Удлиняются при растяжении на 500-600%. Синтетический каучук бутадиен-нитрильный (СКН) и синтетический каучук бутадиен-стирольный (СКС) стойки к старению, маслам и бензину. Синтетический каучук хлоропреновый (наирит) негорючий, масло-, бензо-, свето-, озоностоек. Каучуки применяются как:
Контрольные вопросы к разделу 5
6. ВНЕШНИЕ ПРИЗНАКИ И КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЛИМЕРОВ, ПОЛУЧАЕМЫХ МЕТОДОМ ПОЛИКОНДЕНСАЦИИ 4-11,15 6.1 Карбамидоформальдегидные смолы (КФС) Сырьем для производства КФС являются карбамид (мочевина) и формальдегид. Карбамидоформальдегидные смолы иначе называют мочевиноформальдегидными смолами (МФС) или олигомерами (КФО, МФО).  
Карбамид Формальдегид Формальдегид применяют в виде водного раствора с концентрацией 36÷37%. Такой раствор называют формалин. Синтез КФС проводят в несколько стадий при мольном избытке формальдегида по сравнению с карбамидом. Чем меньше избыток формальдегида, тем меньше токсичность смолы и изделий (мебели) на ее основе. Карбамидоформальдегидные смолы имеют разветвленную структуру и содержат небольшое количество циклов: 
Внешние признаки и свойства КФС: Это вязкие водные дисперсии белого или серовато-кремового цвета. Содержание основного вещества (карбамидоформальдегидного олигомера) составляет 45-70%. Плотность КФС 1240 ÷1270 кг/м3. Молекулярная масса невелика и составляет 200÷400 г/моль. КФС – реактопласты. Пожаро-, взрывобезопасны, не имеют запаха, дешевы. При нагревании до температуры 120÷1400С в кислой среде КФС отверждаются, т.е. превращаются в твердые, сетчатые, нерастворимые и неплавкие полимеры следующей структуры: 
Процесс, при котором жидкие реакционноспособные олигомеры низкой молекулярной массы необратимо превращаются в твёрдые, нерастворимые и неплавкие сетчатые полимеры, называется отверждением олигомеров. При отверждении КФС дают усадку. Покрытия, пленки, клеевые слои после отверждения КФС бесцветные, полупрозрачные, светостойкие, устойчивые к органическим растворителям, маслам, но имеют трещины, становятся хрупкими и обладают средней стойкостью к воде. Для повышения эластичности, водостойкости, термостойкости и стойкости к микроорганизмам КФС модифицируют меламином, фенолом, ПВА, спиртами и др. соединениями. Для снижения усадки в КФС вводят наполнители, такие как древесная мука, мел, аэросил, крахмал, поливиниловый спирт и др. КФС имеют высокую адгезию к древесине, материалам на ее основе, хлопчатобумажным, льняным, вискозным тканям. По механическим и электроизоляционным свойствам КФС уступают фенолоформальдегидным смолам ФФС. Достоинство КФС в том, что они достаточно дешевы, устойчивы к гниению и после пропитки или нанесения их на древесину натуральный цвет древесины не изменяется. Применение КФС:
В промышленности выпускают следующие марки клеящих карбамидоформальдегидных смол:
Кроме того выпускаются пропиточные смолы марок ПМФ, МФПС-2, модифицированные меламином пропиточные смолы марки СПМФ, ММ-54 и др. 6.2 Фенолоформальдегидные смолы (ФФС) В настоящее время выпускается в основном 2 вида ФФС: резольные и новолачные. В деревообработке преимущественно используют резольные фенолоформальдегидные смолы. Резольные фенолоформальдегидные смолы (олигомеры) 
Сырьем для производства ФФС служит кристаллический фенол и формальдегид в виде водного раствора – формалина. Синтез резольных ФФС проводят в щелочной среде при температуре около 700С при мольном избытке формальдегида. Молекулы резольных ФФС имеют разветвленное строение 
Внешние признаки и свойства ФФС: Резольные ФФС (иначе резолы) чаще всего – это вязкие водные эмульсии, обладающие клейкостью. Цвет смол зависит от типа катализатора, применяемого при синтезе. Олигомеры (смолы), полученные в присутствии аммиачной воды (раствора аммиака NH4OH), гидроксида бария, имеют желтовато-коричневый цвет. ФФС, полученные в присутствии едкого натра NаОН или едкого кали КОН, имеют красновато-коричневый (часто вишневый) цвет. Плотность резольных ФФС - 1100÷1300 кг/м3. Резольные ФФС хорошо растворяются в спиртах, ацетоне, сложных эфирах (этилацетате, бутилацетате) и в растворах щелочей. ФФС обладают хорошей адгезией (клеящей способностью). Резолы не стабильны при хранении. Максимальный срок их хранения – 3 недели. При длительном хранении у резолов возрастает вязкость, понижается текучесть и растворимость. П Резиты не растворяются в органических растворителях, не плавятся. Отверждение (сшивание) обычно проводят в момент изготовления готового изделия: в ходе прессования древесностружечных плит ДСтП, древесно-слоистых пластиков, древесноволокнистых плит ДВП, фанеры, гнутоклееных изделий, в период сушки , пропитанных бумаг, лаковых покрытий и клеевых слоев. Резиты стойки к воде, органическим растворителям, кислотам (за исключением серной Н2SО4, азотной Н2NО3). Набухают и разрушаются в растворах щелочей, особенно при нагревании. Резиты атмосферостойкие, механически прочные, устойчивы при нагревании до температуры 2000С. Резиты обладают хорошими диэлектрическими (электроизоляционными) свойствами. Применение резольных ФФС: Основные направления использования резольных ФФС приведены ниже на схеме 6. 
У новолачных ФФС в отличие от резольных молекулы имеют линейное строение. Новолачные ФФС получают в кислой среде при небольшом избытке фенола. Новолачные ФФС – это твердые стекловидные полупрозрачные чешуйчатые вещества, которые хорошо растворяются в органических растворителях. Долго хранятся в сухих помещениях. Отверждаются только после добавки отвердителей (параформ или уротропин). Основное применение новолачных ФФС – приготовление лаков и пресс-порошков, производство пенопластов и абразивных материалов. Фенолоформальдегидные олигомеры, выпускаемые промышленностью, условно обозначают буквами «СФ» - смолы фенольные. Если смолы выпускают в жидком агрегатном состоянии (например, водоэмульсионные), то добавляют букву «Ж» (СФЖ – смолы фенольные жидкие). После буквенного обозначения указывается марка смолы, например: СФЖ-3013, СФЖ-3014, СФЖ-3011, СФ-010, СФ-010А, СФ-301 и др. Если смолы новолачные, то число из первых двух цифр слева < 30. Если смолы резольные, то число из первых двух цифр слева 30. Следовательно, такие смолы как СФЖ-3013, СФЖ-3014, СФЖ-3011, СФ-301 – резольные, а смолы СФ-010, СФ-010А – новолачные. Такие смолы как СФЖ-3013, СФЖ-3014, СФЖ-3011, СФЖ-Т, СФН-Н являются основой клеев горячего отверждения, а смолы марок СФЖ-3015, СФЖ-3016, СФЖ-323, СФЖ-309 - основой клеев холодного отверждения. Растворением резольных фенолоформальдегидных олигомеров в спирте получают лаки, в частности лаки марок ЛБС- 1, ЛБС- 2, ЛБС- 3 (лаки бакелитовые спиртовые), СБС-1 (спирторастворимая бакелитовая смола) и др. Самостоятельное применение имеют фенолоспирты - продукты первичной конденсации фенола с формальдегидом в щелочной среде в виде водных растворов с концентрацией олигомера 45-55 %. Их обозначают буквами «ФС». Выпускают фенолоспирты марок ФС-А. ФС-Б, ФС-Д. и др. Фенолоспирты применяют как связующее в производстве абразивных материалов (например, шлифовальных кругов) и в производстве теплоизоляционных материалов. Покрытия, клеевые швы на основе ФФО имеют более высокую водостойкость по сравнению с карбамидоформальдегидными олигомерами. Однако ФФО имеют коричневый цвет и изменяют естественный цвет древесины. жүктеу/скачать 1.49 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Мономерное звено, образованное одной молекулой мономера пропилена в макромолекуле полипропилена имеет вид 
МДА Адипиновая кислота МЗГМДА МЗАД. К-ТЫ
M --[-M-] n –
В частности, процесс полимеризации стирола можно представить так:
M1 + m M2 --[-M1-] n ----[-M2-] m--
М* 1. образование активного центра
Lб=Lцепи
графит
ри нагревании до 170÷1800С происходит отверждение резольных ФФС, молекулы резольных ФФС взаимодействуют друг с другом и образуют полимер сетчатого строения, который называется резит.