Полимеры — это большие молекулы, состоящие из повторяющихся частей, называемых мономерами. Количество мономерных звеньев и молекулярная масса каждого из них влияют на свойства будущего материала.
Полимеры проникли во все сферы нашей жизни: пластиковые бутылки, игрушки, упаковки для продуктов, одежда. Более того, гаджеты, контактные линзы, запчасти для автомобилей — все это тоже изделия из полимеров.
Существует огромное количество различных видов полимеров, каждый из которых имеет свои уникальные свойства и области применения. Некоторые из них очень жесткие и прочные, в то время как другие могут быть гибкими и эластичными.
В этой статье мы рассмотрим основные типы полимерных материалов, их свойства и варианты применения.
Основные физические свойства
Когда мы говорим о физических свойствах полимеров, мы имеем в виду характеристики, которые можно увидеть и ощутить. Давайте рассмотрим некоторые из них:
- Прочность и жесткость. Некоторые полимеры, такие как полистирол (это тот материал, из которого обычно делают прозрачные пластиковые стаканчики), очень твердые и крепкие. Другие, как полиэтилен (из которого делают пластиковые пакеты), более мягкие и гибкие.
- Температура плавления. У каждого полимера есть определенная температура, при которой он начинает таять. Например, полиэтилен начинает таять при температуре около 115-135 градусов Цельсия.
- Устойчивость к воздействию окружающей среды. Некоторые полимеры, как поливинилхлорид (PVC), устойчивы к воздействию воды, кислот и щелочей. Это делает их идеальными для использования в строительстве и сантехнике.
- Электрическая проводимость. Большинство полимеров — плохие проводники электричества, что делает их полезными в электронике для изоляции проводов.
- Цвет и прозрачность. Некоторые полимеры прозрачные, как полистирол, другие могут быть окрашены в любой цвет, как полиэтилен.
Классификация полимеров
Полимеры можно классифицировать по различным критериям, включая их происхождение, структуру и физические свойства.
По происхождению:
- Натуральные. Это полимеры, которые встречаются в природе. Примерами могут служить белки, ДНК и целлюлоза.
- Синтетические. Те, которые создаются в лабораторных условиях. Примеры включают в себя полиэтилен, полипропилен и поливинилхлорид (PVC).
По структуре:
- Линейные. Имеют простую, линейную структуру. Сюда относятся полиэтилен и полипропилен.
- Разветвленные. Имеют «ветки» от основной цепи. Примером может послужить полиэтилен низкой плотности (ПЭНП).
- Сетчатые. Имеют трехмерную сетчатую структуру. Здесь в качестве примера можно привести полиуретан.
По физическим свойствам:
- Термопласты. Могут быть переплавлены и охлаждены многократно без изменения своей структуры. Например, полиэтилен, полипропилен и PVC.
- Термосеты. Твердеют при нагревании и не могут быть переплавлены (эпоксидные смолы и полиуретаны).
- Эластомеры. Могут растягиваться и возвращаться в исходное состояние. Например, резину и силикон.
Эта классификация помогает научным и техническим специалистам выбирать правильные полимеры для конкретных задач.
В каких сферах применяются полимеры?
Полимеры являются неотъемлемой частью нашего повседневного жизни и используются в самых разнообразных отраслях. Вот некоторые из них:
- Упаковка. Если говорить о пищевой промышленности, то в этой области полимеры обязаны соответствовать определенным санитарно-гигиеническим требованиям. Широко используются такие материалы, как полиэтилен и полипропилен, из которых изготавливают пакеты, пленку, бутылки, контейнеры и т.д.
- Строительство. PVC и полистирол используются для производства окон, труб, изоляции и других строительных материалов. Кроме того, полимеры добавляются в состав железобетона и бетона, что позволяет улучшить качество строительных материалов.
- Автомобильная промышленность. Здесь они применяются для создания легких и прочных деталей автомобилей, снижая тем самым их вес и положительным образом сказываясь на расходе топлива. Например, из полипропилена делают колпаки для колес, приборные панели, а также некоторые части двигателя.
- Медицина. Полимеры также играют важную роль в медицине. Здесь они часто используются для создания медицинского оборудования, различных инструментов, протезов, имплантатов и т.д.
- Электроника. В электронике они используются в качестве изоляторов и печатных плат.
- Одежда. В составе одежды часто можно встретить полиэстер и нейлон.
- Спорт. Применяются в производстве спортивного оборудования и одежды, например, в кроссовках, спортивных мячах и защитном снаряжении.