Что такое полимеры?

Представьте следующую ситуацию. Вы выходите из магазина и торопитесь поскорее закинуть пакет в машину. Дело сделано. Вы быстро проверяете телефон и садитесь за руль. Заходя в свою квартиру, вы вытираете ноги о резиновый коврик, вынимаете все из пакетов: сковородку с антипригарным покрытием, игрушки для ребенка, пену для бритья, пару рубашек, обои. Вроде ничего не забыли. Вы прихватываете с собой бутылку воды и идете к компьютеру — пора бы и поработать. Все, о чем шла речь выше, содержит полимеры. Вплоть до магазина.


Полимеры — что это такое?

Полимеры — это материалы, состоящие из длинных повторяющихся цепочек молекул. Они обладают уникальными свойствами в зависимости от типа соединяемых молекул и от того, как они соединены. Некоторые из них гнутся и тянутся, например резина и полиэстер. Другие твердые и жесткие, как эпоксиды и органическое стекло.

Термин «полимер» обычно используется для описания пластиков, которые являются синтетическими полимерами. Как бы то ни было, естественные полимеры также существуют: к примеру, резина и дерево — это естественные полимеры, состоящие из простого углеводорода, изопрена. Белки — тоже естественные полимеры, они состоят из аминокислот. Нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК) — полимеры нуклеотидов — сложных молекул, состоящих из азотсодержащей основы, сахара и фосфорной кислоты.

Кто до этого додумался?

Отцом полимеров считается преподаватель органической химии из Швейцарской высшей технической школы Цюриха Герман Штаудингер.

Что такое полимеры?
Герман Штаудингер. Источник: Wikimedia

[mydoubleline]Его исследования 1920-х гг. проложили путь для последующей работы, как с естественными, так и с синтетическими полимерами. Он ввел два термина, являющихся ключевыми для понимания полимеров: полимеризация и макромолекула. В 1953 г. Штаудингер получил заслуженную Нобелевскую премию «за его открытия в поле макромолекулярной химии».[/mydoubleline]

Полимеризация — метод создания синтетических полимеров путем комбинирования более маленьких молекул, мономеров, в цепочку, скрепляемую ковалентными связями. Различные химические реакции, например те, что вызваны теплом и давлением, изменяют химические связи, которые скрепляют мономеры. Процесс заставляет молекулы связываться в линейной, разветвленной или пространственной структуре, превращая их в полимеры. Эти цепочки мономеров также называют макромолекулами. Одна макромолекула может состоять из сотен тысяч мономеров.

Виды полимеров

Вид полимера зависит от его структуры. Из вышенаписанного мы понимаем, что таких видов должно быть три.

Линейные полимеры. Это соединения, в которых мономеры химически инертны по отношению друг к другу и связаны лишь силами Ван-дер-Ваальса (силы межмолекулярного (и межатомного) взаимодействия с энергией 10–20 кДж/моль. — Прим. ред.). Термин «линейные» вовсе не обозначает прямолинейное расположение молекул относительно друг друга. Наоборот, для них более характерна зубчатая или спиральная конфигурация, что придает таким полимерам механическую прочность.

Разветвленные полимеры. Они образованы цепями с боковыми ответвлениями (число ответвлений и их длина различны). Разветвленные полимеры более прочны, чем линейные.

Линейные и разветвленные полимеры размягчаются при нагревании и вновь затвердевают при охлаждении. Такое их свойство называется термопластичностью, а сами полимеры — термопластичными, или термопластами. Связи между молекулами в таких полимерах могут быть разорваны и соединены по новой. Это значит, что пластмассовые бутылки можно использовать для производства других полимерсодержащих вещей, от коврика до флисовых курток. Конечно, можно наделать еще бутылок. Все, что понадобится для переработки, — высокая температура. Термопластичные полимеры можно не только плавить, но и растворять, так как связи Ван-дер-Ваальса легко рвутся под действием реагентов. К термопластам относятся поливинилхлорид, полиэтилен, полистирол и др.

[myline]Если же макромолекулы содержат реакционно-способные мономеры, то при нагревании они соединяются множеством поперечных связей, и полимер приобретает пространственную структуру. Такие полимеры называют термоактивными, или реактопластами.[/myline]

С одной стороны, реактопласты обладают положительными качествами: они более твердые и теплостойкие. С другой стороны, после разрушения связей между молекулами термоактивных полимеров ее не получится установить второй раз. Переработка в таком случае отпадает, а это очень нехорошо. Самые распространенные полимеры этой группы — полиэстер, винилэстер и эпоксиды.

пластик, полимеры, переработка
Источник: Pixabay.com

Использование полимеров

Отметим, что полимеры применяются почти во всех сферах современной человеческой жизни. Пакеты в магазине, пластиковые бутылки, текстильные волокна, телефоны, компьютеры, упаковки для еды, автозапчасти, игрушки — полимеры повсюду. В производстве наиболее часто используются полиэтилен и полипропилен. Их молекулы могут содержать от 10 тыс. до 200 тыс. мономеров.

Будущее полимеров

Исследователи экспериментируют с различными типами полимеров, нацеливаясь на развитие медицины и улучшение продуктов, которые мы уже используем. Например, укрепленные углеволокном полимерные соединения должны сделать автомобили легче (что означает снижение потребления топлива) и безопаснее.

Полимеры также используются для развития голограмм. Ученые из Университета Пенсильвании создали голограмму на гибком полимерном материале, в который были включены золотые наностержни. Новое устройство может поддерживать несколько изображений вместо одного.

«Это важный шаг, ведь теперь можно записывать несколько голографических изображений и менять их, просто растягивая полимер», — говорит ведущий автор исследования, профессор из Университета Пенсильвании Ритеш Агаруол.

Искусственная кожа, сделанная из силикона (который, к слову, тоже полимер), может стать будущим в отрасли борьбы со старением. Кремы на основе полимеров должны помочь в подтягивании кожи, а значит, прощайте, морщины и мешки под глазами. Кроме того, искусственная кожа должна помочь людям с заболеваниями кожи, например с экземой, а также может быть использована для защиты от солнца.

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ

760 КОММЕНТАРИИ

  1. Secara di setiap tatkala nya membagikan kemenangan dalam pada
    setiap hari nya tanpa pemisah saat. Sesuatu tersebut sungguh
    memudahkan sambil sebab itu kamu tidak butuh melakukan pindah dana pada
    pada di setiap hendak terlihat.

    Stop by my web site … judi slot terpercaya

  2. Quality articles or reviews is the main to attract the people to pay a quick visit the site, that’s what
    this web site is providing.

    Here is my website … info my, http://tinyurl.com/y8a5lg4e,

  3. You can definitely see your expertise in the article you write.

    The world hopes for more passionate writers such as you who aren’t afraid to mention how they believe.
    At all times follow your heart.

    my blog post — info a (http://tinyurl.com/y8re8yvl)

  4. Hi! Do you use Twitter? I’d like to follow you if that would
    be ok. I’m undoubtedly enjoying your blog and look forward to new updates.

    Feel free to visit my web-site: extremely cheap flight tickets

  5. Thanks for some other excellent article. The place else may anybody get that type of information in such an ideal approach of writing?
    I have a presentation next week, and I am at the look
    for such info.

    Feel free to surf to my blog airline flights

  6. Hi my family member! I wish to say that this article is amazing, great written and come with almost all vital
    infos. I’d like to look extra posts like this .

    My web-site :: cheapest airfare possible

  7. Hmm is anyone else having problems with the images on this blog loading?
    I’m trying to figure out if its a problem on my end or if it’s the blog.
    Any feed-back would be greatly appreciated.

    Feel free to surf to my web site :: search cheap flights

  8. Pretty component of content. I simply stumbled upon your weblog and in accession capital to assert that I get actually enjoyed account your weblog posts.
    Anyway I’ll be subscribing in your feeds or even I achievement
    you get right of entry to persistently quickly.

    Look into my website — gamefly

  9. Что такое полимеры? | Научно популярный журнал SciencePop
    amkwreyxgnx
    mkwreyxgnx http://www.g2394y4az4f6ema1j7hu3fxr1238y24ks.org/
    [url=http://www.g2394y4az4f6ema1j7hu3fxr1238y24ks.org/]umkwreyxgnx[/url]

  10. Что такое полимеры? | Научно популярный журнал SciencePop
    awmwssijw
    [url=http://www.g3yhfu0f3nhk11s008w13pilp74z3065s.org/]uwmwssijw[/url]
    wmwssijw http://www.g3yhfu0f3nhk11s008w13pilp74z3065s.org/

  11. The other day, while I was at work, my sister stole my apple
    ipad and tested to see if it can survive a thirty foot
    drop, just so she can be a youtube sensation. My
    iPad is now broken and she has 83 views. I know this is totally off topic but I had
    to share it with someone!

    Here is my homepage … info where (http://tinyurl.com/y32b3xwb)

  12. Very nice post. I just stumbled upon your weblog and wished to say that I’ve really enjoyed browsing
    your blog posts. In any case I will be subscribing to your feed and I hope you write again soon!

    Feel free to visit my web page — for info (http://tinyurl.com)

  13. Что такое полимеры? | Научно популярный журнал SciencePop
    [url=http://www.g0r131kve0x07r2a32327gfmq1qr71mks.org/]uwggzbvewm[/url]
    wggzbvewm http://www.g0r131kve0x07r2a32327gfmq1qr71mks.org/
    awggzbvewm