Полимерлердің анықтамасы және құрылымы
Полимерлер - коваленттік байланыстар арқылы байланысқан мономерлер деп аталатын көптеген қарапайым қайталанатын бірліктерден тұратын макромолекулалар. "Полимер" термині гректің "поли" - "көп" және "бөлшек" немесе "бірлік" деген мағынаны білдіретін "мерос" сөздерінен шыққан. Полимерлер табиғи немесе жасанды болуы мүмкін және олар біздің күнделікті өміріміздің көптеген аспектілерінде маңызды рөл атқарады.
Бұл мақалада біз полимерлер дегеніміз не, олардың жіктелуі, негізгі құрылымы және оларды әртүрлі өнеркәсіптік және коммерциялық қолданбалар үшін соншалықты құнды ететін физикалық және химиялық сипаттамаларын талқылаймыз.
Полимерлерді түсіну
Полимер - көптеген мономер бірліктерінің қайталануы нәтижесінде пайда болған үлкен молекулалық құрылымы бар химиялық қосылыс. Мономерлер - полимер тізбегінде қайталанатын бірліктерді түзу үшін әрекеттесуге қабілетті шағын молекулалар. Бұл қосылу процесі полимерлену деп аталады.
Полимерлерді шығу тегі (табиғи немесе синтетикалық), құрылымы (сызықтық, тармақталған немесе желілік) және физикалық қасиеттері (термосет, термопластикалық немесе эластомер) сияқты әртүрлі параметрлерге негіздеп жіктеуге болады.
1. Табиғи полимерлер: Мысал ретінде ақуыздарды, целлюлозаны және табиғи каучукты айтуға болады. Олар табиғатта кездеседі және тірі организмдермен биологиялық процестер арқылы өндіріледі.
2. Синтетикалық полимерлер: Мысал ретінде полиэтилен, полипропилен және поливинилхлоридті айтуға болады. Олар химиялық полимерлеу әдістерін қолдана отырып, зертханаларда немесе зауыттарда жасалады.
Полимер құрылымы
Полимерлердің қасиеттеріне әсер ететін әртүрлі құрылым түрлері болуы мүмкін. Құрылымдардың үш негізгі түрі - сызықтық, тармақталған және желілік (немесе үш өлшемді).
1. Сызықтық полимерлер: Сызықтық полимерлерде мономерлер ұзын, түзу тізбектер түзу үшін бірігеді. Бұл полимерлер әдетте белгілі бір еріткіштерде ериді және термопластикалық қасиеттерге ие, яғни оларды балқытып, пішінін өзгертуге болады. Сызықтық полимерлердің мысалдарына полиэтилен және полипропилен жатады.
2. Тармақталған полимерлер: Тармақталған полимер құрылымдары бекітілген тармақтары бар негізгі тізбектен тұрады. Бұл тармақтар полимердің тығыздығы мен кристалдылығына әсер етеді. Тармақталған полимердің мысалы ретінде крахмалдағы амилопектинді айтуға болады, ол ерітіндіде төмен тұтқырлықты қамтамасыз етеді.
3. Желілік немесе үш өлшемді (3D) полимерлер: Мұнда полимерлік тізбектер тізбектер арасындағы көлденең байланыс арқылы үш өлшемді желіні құрайды. Бұл желілік полимерлер әдетте қатты, қатты болады және пайда болғаннан кейін қайта балқытылмайды. Үш өлшемді полимерлердің мысалдары - эпоксидті шайыр және бакелит.
Физикалық қасиеттерге негізделген жіктеу
1. Термопластиктер: Қыздыру арқылы жұмсартуға және салқындату арқылы қатайтуға болатын полимерлер. Оларды бастапқы материалдық қасиеттерін жоғалтпай бірнеше рет пішіндеуге болады. Мысал ретінде полиэтилен мен полистирол жатады.
2. Термореактивтілік: Бұл полимерлер алғаш рет қыздырғанда тұрақты химиялық өзгерістерге ұшырайды және қайта қыздыру арқылы жұмсартыла алмайды. Олар, әдетте, термопластиктерге қарағанда берік және ыстыққа төзімді. Термореактивтілік мысалдары ретінде бакелит пен меламинді айтуға болады.
3. Эластомерлер: Эластомерлер - жоғары серпімділікке ие полимерлер, деформация немесе деформация жойылғаннан кейін бастапқы пішініне оралуға қабілетті. Табиғи резеңке мен силикон эластомерлердің мысалдары болып табылады.
Полимерлердің химиялық және физикалық қасиеттері
Полимерлердің химиялық және физикалық қасиеттері олардың әртүрлі салаларда қолданылуын анықтауда маңызды рөл атқарады. Кейбір маңызды қасиеттерге мыналар жатады:
1. Тығыздық: Материалдың салмағы мен беріктігіне әсер етеді. Тығыздығы төмен полимерлер әдетте жеңілірек және икемді болады.
2. Балқу температурасы және қайнау температурасы: Полимердің балқи немесе қайнай бастайтын температурасы полимердің термиялық тұрақтылығының көрсеткіші болып табылады.
3. Механикалық беріктік: Созылу беріктігі, соққыға төзімділік, қаттылық және серпімділік кіреді. Бұл қасиеттер полимердің жүктемелер мен қысымға төтеп беру қабілетін анықтайды.
4. Ыстыққа және отқа төзімділік: Кейбір полимерлер ыдырамай немесе жанбай жоғары температура жағдайларына төтеп беруге арналған.
5. Химиялық төзімділік: Полимердің қасиеттері немесе құрылымы өзгермей, әртүрлі агенттердің (мысалы, қышқылдардың, сілтілердің және еріткіштердің) химиялық шабуылына төтеп беру қабілеті.
Полимерді қолдану
Полимерлердің қасиеттерінің алуан түрлілігіне байланысты олар келесі салаларда қолданылады:
1. Пластмассалар өнеркәсібі: Полиэтилен және полипропилен сияқты термопластикалық полимерлер бөтелкелер мен пакеттерден бастап автомобиль бөлшектеріне дейінгі әртүрлі пластикалық бұйымдарды жасау үшін қолданылады.
2. Медициналық: Полиэтиленгликоль және поли-(лактид-ко-гликолид) сияқты биологиялық үйлесімді полимерлер имплантаттар, медициналық құрылғылар және ұзақ әсер ететін дәрілер сияқты медициналық қолданбаларда қолданылады.
3. Тоқыма бұйымдары: Нейлон, полиэстер және акрил сияқты полимер талшықтары маталар, киім және басқа да тоқыма бұйымдарын жасау үшін қолданылады.
4. Қаптама: Поливинилхлорид (ПВХ) және полиэтилентерефталат (ПЭТ) сияқты икемді және өте берік полимерлер көбінесе тамақ өнімдерін, сусындарды және басқа да тұтыну тауарларын қаптау үшін қолданылады.
5. Электроника: Өткізгіш полимерлер икемді электроникада, күн батареяларында және батареяларда қолдану үшін жасалуда.
Қорытындылай келе, полимерлер - біз күн сайын қолданатын көптеген технологиялар мен өнімдердің негізін қалаушы құнды және көпфункционалды материалдар. Полимер технологиясының үздіксіз дамуымен бұл материалдардың өнеркәсіптік инновациялар мен әлеуметтік прогресте маңызды рөл атқара беретінін күтуге болады.
Жабу
Полимерлер – әртүрлі құрылымдар мен қасиеттерге ие таңғажайып материалдар, бұл оларды күнделікті қолданылатын пластмассадан бастап озық технологияларға дейін кең ауқымды қолданбаларда қолдануға мүмкіндік береді. Полимерлердің құрылымы мен қасиеттерін терең түсіну одан әрі инновациялар мен тиімдірек және тұрақты материалдарды әзірлеудің кілті болып табылады.
