Syntetiske polymerer: Egenskaper, Typer og Eksempler

De syntetiske polymerene er alle de som fremstilles av den menneskelige hånden i laboratorier eller industrielle skalaer. Strukturelt består de av foreningen av små enheter, kalt monomerer, som er knyttet til form som kalles en polymerkjede eller et nettverk.

Den polymere strukturen av typen "spaghetti" er illustrert i den øvre nedre delen. Hver svart prikk representerer en monomer, koblet til en annen ved en kovalent binding. Oppfølgingen av poeng resulterer i veksten av polymerkjedene, hvis identitet vil avhenge av naturen til monomeren.

I tillegg er det store flertallet av monomerene avledet fra petroleum. Dette oppnås gjennom en serie prosesser som består i å redusere størrelsen på hydrokarboner og andre organiske arter for å oppnå små og syntetisk allsidige molekyler.

egenskaper

Akkurat som mulige strukturer av polymerer er forskjellige, så er deres egenskaper. Disse går hånd i hånd med linearitet, forgrening (fraværende i bildet av kjedene), koblingene og molekylvektene til monomerene.

Imidlertid, selv om det er strukturelle mønstre som definerer egenskapen til en polymer, og derfor sin type, har de fleste felles egenskaper og egenskaper. Noen av disse er:

- De har relativt lave produksjonskostnader, men høye gjenvinningskostnader.

- På grunn av det store volumet som kan besette sine strukturer, er de ikke veldig tette materialer og i tillegg mekanisk meget motstandsdyktig.

- De er kjemisk inerte, eller nok til å motstå angrepet av syre (HF) og grunnleggende stoffer (NaOH).

- mangel på kjørebånd Derfor er de dårlige ledere av elektrisitet.

typen

Polymerer kan klassifiseres i henhold til deres monomerer, deres polymerisasjonsmekanisme og deres egenskaper.

En homopolymer er en som består av monomerenheter av en enkelt type:

100A => AAAAAAA ...

Mens en kopolymer er en som består av to eller flere forskjellige monomerenheter:

20A + 20B + 20C => ABCABCABC ...

De ovennevnte kjemiske ligninger korresponderer med polymerer syntetisert via tilsetning. I disse øker kjede- eller polymernettverket som de er knyttet til denne mer monomerer.

I motsetning, for polymerer via kondensasjon, blir monomerbindingen ledsaget av frigjøring av et lite molekyl som "kondenserer":

A + A => AA + s

AA + A => AAA + p ...

I mange polymerisasjoner p = H20, som med polyfenolene syntetisert med formaldehyd (HC2 = O).

Ifølge deres egenskaper kan syntetiske polymerer klassifiseres som:

termoplast

De er lineære polymerer eller lite forgrenet, hvis intermolekylære interaksjoner kan overvinnes ved effekten av temperatur. Dette medfører mykning og støping, og gjør dem lettere å resirkulere.

termo

I motsetning til termoplast har termosettpolymerer mange forgreninger i deres polymerstrukturer. Dette tillater dem å tåle høye temperaturer uten deformering eller smelting, som et resultat av deres sterke intermolekylære interaksjoner.

elastomerer

De er de polymerene som er i stand til å motstå et eksternt trykk uten å bryte, deformere, men deretter tilbake til sin opprinnelige form.

Dette skyldes at deres polymerkjeder er forbundet, men de intermolekylære samspillene mellom dem er svake nok til å gi trykk.

Når dette skjer, har det forvrengte materialet en tendens til å bestille sine kjeder i et krystallinsk arrangement, som "senker" bevegelsen forårsaket av trykket. Da, når den forsvinner, går polymeren tilbake til sin opprinnelige amorfe ordning.

fibrene

De er polymerer med lav elastisitet og utvidbarhet takket være symmetrien av deres polymerkjeder og den store affiniteten mellom dem. Denne affiniteten tillater dem å interagere sterkt, danner et lineært krystallinsk arrangement motstandsdyktig mot mekanisk arbeid.

Denne type polymerer finner anvendelse ved fremstilling av stoffer som bomull, silke, ull, nylon, etc.

eksempler

nylon

Nylon er et perfekt eksempel på fibrøs type polymer, som finner mange bruksområder i tekstilindustrien. Polymerkjeden består av et polyamid med følgende struktur:

Denne kjeden tilsvarer nylon 6, 6 strukturen. Hvis du teller karbonatomer (grå) som begynner og slutter med de som er koblet til den røde sfæren, er det seks.

Det er også seks karboner som skiller de blå kulene. På den annen side samsvarer de blå og røde kulene med amidgruppen (C = ONH).

Denne gruppen er i stand til å samhandle ved hjelp av hydrogenbroer med andre kjeder, som også kan vedta et krystallinsk arrangement takket være deres regulariteter og symmetrier.

Med andre ord har nylon alle nødvendige egenskaper som skal klassifiseres som fiber.

polykarbonat

Det er en plastpolymer (hovedsakelig termoplastisk) gjennomsiktig, med hvilken vinduer, linser, tak, vegger, etc. er laget. Øvre bildet viser et drivhus laget av polykarbonater.

Hvordan er dens polymerstruktur og hvor kommer navnet polykarbonat fra? I dette tilfellet refererer det ikke strengt til CO ₃ 2- anionen, men til denne gruppen som deltar i kovalente bindinger innenfor en molekylær kjede:

Således kan R være en hvilken som helst type molekyl (mettet, umettet, aromatisk, etc.), hvilket resulterer i en bred familie av polykarbonatpolymerer.

polystyren

Det er en av de vanligste polymerene i dagliglivet. Plastkoppene, lekene, datamaskin- og TV-elementene og mannequinhodet i det øvre bildet (samt andre gjenstander) er laget av polystyren.

Den polymere strukturen er sammensatt av n styrener, og danner en kjede med en høy aromatisk komponent (de sekskantede ringene):

Polystyren kan brukes til å syntetisere andre kopolymerer, for eksempel SBS (Poly (styren-butadien-styren)), som brukes i de anvendelsene som krever et motstandsdyktig gummi.

polytetrafluoretylen

Også kjent som Teflon, er en polymer tilstede i mange kjøkkenredskaper med anti-adherent action (black pans). Dette gjør det mulig å steke mat uten behov for å legge til smør eller annet fett.

Dens struktur består av en polymerkjede "belagt" med atomer av F på begge sider. Disse F interagerer veldig svakt med andre partikler, for eksempel fettete, som hindrer dem i å feste seg til overflaten av pannen.