Общие сведения о синтетических полимерных материалах

Природные полимеры: смолы растительного происхождения (янтарь, канифоль, копалы, шеллак и др.), натуральный каучук, целлюлоза растительного происхождения.

В настоящее время благодаря успехам органической химии и промышленности органического синтеза большое развитие получило производство полимеров и синтетических полимерных материалов. К ним относятся синтетические смолы, пластмассы, синтетические волокна, каучуки, резины, а также близкие к ним композиции – лаки, клеи, плёнки, компаунды, пропиточные составы.

Синтетические полимеры получают путём управляемого синтеза из низкомолекулярных веществ (мономеров). В качестве мономеров применяют применяют различные химические вещества : олефины (этилен, пропилен), их галогенопроизводные (винилхлорид, тетрафторэтилен), фенолы, стирол, альдегиды, сложные эфиры акриловой и метакриловой кислот, эпоксисоединения, диизоцианаты и др. Сырьём для получения мономеров служат нефтепродукты, древесина, различные отходы сельского хозяйства.

Полимеры получают в результате процессов полимеризации и полконденсации. Полученные соединения состоят из макромолекул с линейной, разветвлённой и трехмерной сетчатой формой. Полимеры с линейной структурой имеют относительно невысокую молекулярную массу (около 500-1000 – олигомеры) и способны при переработке превращаться в высокомолекулярные соединения с трёхмерной сетчатой структурой. Они неплавкие и нерастворимые. К ним, в частности, относятся эпоксидные, фенолоформальдегидные и мочевиноформальдегидные смолы.

Синтетические полимеры существуют в кристаллическом и аморфном состояниях (стеклообразном, вязкотекучем, высокоэластическом и др.). Возможность обратного перехода в вязкотекучее и высокоэластическое состояние применяется при переработке их в изделия.

Комплекс физико-химических и механических свойств, которыми обладают синтетические полимеры, позволяет использовать их для получения пластмасс, синтетических волокон, каучуков и резин, плёнок, клеев, лаков. При этом кроме исходных мономеров применяют другие вспомогательные вещества и материалы. Одни из них имеют вспомогательное значение при проведении полимеризации и полконденсации (инициаторы, катализаторы, регуляторы указанных процессов, растворители, эмульгаторы мономеров). Другие вспомогательные вещества (добавки) вводят в полимер на той или иной стадии его получения или переработки для придания определённых свойств (пластификаторы, стабилизаторы, наполнители, порообразующие, антистатические вещества и красители). Существуют ещё и сшивающие агенты, которые вводят в полимер для создания поперечных связей между линейными макромолекулами с образованием трёхмерных сетчатых молекул. Сшивающие агенты подразделяют на отвердители пластмасс и вулканизирующие агенты для каучуков.

Содержание добавок в разных полимерах различно – от долей до десятков процентов в расчёте на массу полимера. В большом объёме вводят наполнители, иногда пластификаторы. Другие вспомогательные вещества обычно составляют доли процента – несколько процентов от массы полимера. Добавки в большинстве своём не вступают в химическую связь с полимером.

Использование разных исходных мономеров и изменение условий для проведения полимеризации и полконденсации даёт возможность получить полимеры с различными свойствами. На основе одного полимера, изменяя способы его переработки или рецептуру композиции с разными добавками можно получить разные полимерные материалы (на основе поливинилхлорида получают пластмассы, плёнки, клеи, лаки, синтетические волокна).