Jakie substancje są naturalnymi polimerami. Polimer – co to jest? Produkcja polimerów

Jeżeli wiązanie między makrocząsteczkami odbywa się przy użyciu słabych sił van der Waalsa, nazywane są one termoplastycznymi, jeśli stosuje się je wiązania chemiczne- tworzywa termoplastyczne. Do polimerów liniowych zalicza się np. celulozę, do rozgałęzionych np. amylopektynę, istnieją polimery o złożonych przestrzennych strukturach trójwymiarowych.

W strukturze polimeru można wyróżnić wiązanie monomeryczne – powtarzający się fragment strukturalny zawierający kilka atomów. Polimery składają się z dużej liczby powtarzających się grup (jednostek) o tej samej strukturze, na przykład polichlorku winylu (-CH2-CHCl-) n, kauczuku naturalnego itp. Związki wielkocząsteczkowe, których cząsteczki zawierają kilka rodzajów powtarzających się grup, są zwane kopolimerami lub heteropolimerami.

Polimer powstaje z monomerów w wyniku reakcji polimeryzacji lub polikondensacji. Polimery obejmują wiele związków naturalnych: białka, kwasy nukleinowe, polisacharydy, gumę i inne substancje organiczne. W większości przypadków pojęcie to odnosi się do związków organicznych, jednak istnieje wiele polimerów nieorganicznych. Duża liczba polimery otrzymywane są syntetycznie na bazie najprostszych związków pierwiastków pochodzenia naturalnego poprzez polimeryzację, polikondensację i przemiany chemiczne. Nazwy polimerów powstają od nazwy monomeru z przedrostkiem poli-: poli etylen, poli propylen, poli octan winylu itp.

Osobliwości

Specjalne właściwości mechaniczne

elastyczność - zdolność do dużych odwracalnych odkształceń przy stosunkowo małym obciążeniu (gumy);
niska kruchość polimerów szklistych i krystalicznych (tworzywa sztuczne, szkło organiczne);
zdolność makrocząsteczek do orientowania się pod wpływem ukierunkowanego pola mechanicznego (stosowana przy produkcji włókien i folii).

Cechy roztworów polimerowych:

wysoka lepkość roztworu przy niskim stężeniu polimeru;
rozpuszczenie polimeru następuje na etapie pęcznienia.

Specjalne właściwości chemiczne:

zdolność do drastycznych zmian właściwości fizyczne i mechaniczne pod działaniem niewielkich ilości odczynnika (wulkanizacja gumy, garbowanie skóry itp.).

Specjalne właściwości polimerów tłumaczy się nie tylko ich dużą masą cząsteczkową, ale także faktem, że makrocząsteczki mają strukturę łańcuchową i są elastyczne.

kopolimery

Polimery wykonane z różnych monomerów lub chemicznie związanych cząsteczek różnych polimerów nazywane są kopolimerami. Na przykład polistyren wysokoudarowy jest kopolimerem polistyren-polibutadien.

Kopolimery różnią się budową, technologią wytwarzania i uzyskanymi właściwościami. Na rok 2014 tworzone są technologie:

statystyczne kopolimery utworzone przez łańcuchy zawierające grupy chemiczne o różnym charakterze otrzymuje się w wyniku polimeryzacji mieszaniny kilku wyjściowych monomerów;
kopolimery naprzemienne charakteryzują się łańcuchami, w których naprzemiennie występują rodniki różnych monomerów;
kopolimery szczepione powstają poprzez przyłączenie łańcuchów cząsteczek drugiego monomeru z boku do makrocząsteczek utworzonych z monomeru głównego;
Kopolimery grzebieniowe to kopolimery szczepione o bardzo długich łańcuchach bocznych;
kopolimery blokowe zbudowane są z odpowiednio długich łańcuchów (bloków) jednego monomeru, połączonych na końcach z odpowiednio długimi łańcuchami innego monomeru.

Właściwości kopolimerów

Kopolimery grzebieniowe mogą składać się z materiałów o różnych właściwościach, co nadaje takiemu kopolimerowi zasadniczo nowe właściwości, na przykład ciekły kryształ.

W kopolimerach blokowych złożonych ze składników o różnych właściwościach pojawiają się supersieci zbudowane z bloków o różnym charakterze chemicznym rozdzielonych na odrębną fazę. Wielkości bloków zależą od stosunku wyjściowych monomerów. W ten sposób kruchemu polistyrenowi dodaje się wytrzymałość na rozciąganie do 40% poprzez kopolimeryzację z 5–10% polibutadienem i otrzymuje się polistyren odporny na uderzenia, a przy 19% polistyrenie w polibutadienie materiał wykazuje zachowanie gumopodobne.

Klasyfikacja

Zgodnie ze składem chemicznym wszystkie polimery są podzielone na organiczny, pierwiastek organiczny, nieorganiczny.

polimery organiczne.
polimery pierwiastkowe. Zawierają atomy nieorganiczne (Si, Ti, Al) połączone z rodnikami organicznymi w głównym łańcuchu rodników organicznych. Nie istnieją w naturze. Sztucznie uzyskanym przedstawicielem są związki krzemoorganiczne.
polimery nieorganiczne. Nie zawierają one powtarzającego się linku Obligacje CC, ale mogą zawierać rodniki organiczne jako podstawniki boczne.

Należy zauważyć, że polimery są często stosowane w inżynierii jako składniki materiałów kompozytowych, na przykład włókna szklanego. Możliwe są materiały kompozytowe, których wszystkie składniki są polimerami (z inny skład i właściwości).

Ze względu na kształt makrocząsteczek polimery dzielą się na liniowe, rozgałęzione (w szczególnym przypadku - w kształcie gwiazdy), wstęgowe, płaskie, grzebieniowe, sieci polimerowe i tak dalej.

Polimery klasyfikuje się według polarności (wpływającej na rozpuszczalność w różnych cieczach). Polarność jednostek polimeru jest określona przez obecność w ich składzie dipoli - cząsteczek o rozdzielonym rozkładzie ładunków dodatnich i ujemnych. W połączeniach niepolarnych momenty dipolowe wiązań atomów są wzajemnie kompensowane. Nazywa się polimery, których jednostki mają znaczną polarność hydrofilowy Lub polarny. Polimery z jednostkami niepolarnymi - niepolarny, hydrofobowy. Nazywa się polimery zawierające zarówno jednostki polarne, jak i niepolarne amfifilowy. Proponuje się nazwać homopolimery, których każde ogniwo zawiera zarówno duże grupy polarne, jak i niepolarne homopolimery amfifilowe.

Ze względu na ogrzewanie polimery dzielą się na termoplastyczny I termoutwardzalne. termoplastyczny polimery (polietylen, polipropylen, polistyren) miękną po podgrzaniu, a nawet topią się i twardnieją po ochłodzeniu. Proces ten jest odwracalny. termoutwardzalne Po podgrzaniu polimery ulegają nieodwracalnej degradacji chemicznej bez topienia. Cząsteczki polimerów termoutwardzalnych mają nieliniową strukturę uzyskaną w wyniku sieciowania (na przykład wulkanizacji) cząsteczek polimeru łańcuchowego. Właściwości sprężyste polimerów termoutwardzalnych są wyższe niż tworzyw termoplastycznych, jednak polimery termoutwardzalne praktycznie nie płyną, przez co mają mniejsze naprężenia pękające.

Naturalne polimery organiczne powstają w organizmach roślinnych i zwierzęcych. Do najważniejszych z nich należą polisacharydy, białka i kwasy nukleinowe, które w dużej mierze wchodzą w skład organizmów roślin i zwierząt i zapewniają funkcjonowanie życia na Ziemi. Uważa się, że decydującym etapem pojawienia się życia na Ziemi było powstanie życia prostego organiczne molekuły bardziej złożony - wielkocząsteczkowy (patrz Ewolucja chemiczna).

Typy

polimery syntetyczne. Sztuczne materiały polimerowe

Człowiek od dawna wykorzystuje w swoim życiu naturalne materiały polimerowe. Są to skóry, futra, wełna, jedwab, bawełna itp. wykorzystywane do produkcji odzieży, różne spoiwa (cement, wapno, glina), które po odpowiedniej obróbce tworzą trójwymiarowe bryły polimerowe szeroko stosowane jako materiały budowlane. Jednak przemysłowa produkcja polimerów łańcuchowych rozpoczęła się na początku XX wieku, chociaż przesłanki do tego pojawiły się wcześniej.

Niemal natychmiast przemysłowa produkcja polimerów rozwinęła się w dwóch kierunkach - poprzez przetwarzanie naturalnych polimerów organicznych na sztuczne materiały polimerowe oraz poprzez otrzymywanie polimerów syntetycznych z organicznych związków o niskiej masie cząsteczkowej.

W pierwszym przypadku produkcja wielkoseryjna opiera się na masie celulozowej. Pierwszy materiał polimerowy z fizycznie modyfikowanej celulozy – celuloid – uzyskano w połowie XIX wieku. Produkcja eterów i estrów celulozy na dużą skalę była organizowana przed i po II wojnie światowej i trwa do dziś. Na ich bazie produkowane są folie, włókna, farby i lakiery oraz zagęstniki. Należy zauważyć, że rozwój kina i fotografii był możliwy tylko dzięki pojawieniu się przezroczystej folii nitrocelulozowej.

Produkcja polimerów syntetycznych rozpoczęła się w 1906 roku, kiedy Leo Baekeland opatentował tzw. żywicę bakelitową – produkt kondensacji fenolu i formaldehydu, który po podgrzaniu zamienia się w trójwymiarowy polimer. Od dziesięcioleci stosowany jest do produkcji obudów urządzeń elektrycznych, akumulatorów, telewizorów, gniazdek itp., a obecnie coraz częściej stosowany jest jako spoiwo i klej.

Listę zamykają tzw. unikalne polimery syntetyzowane w latach 60-70 XX wieku. Należą do nich aromatyczne poliamidy, poliimidy, poliestry, ketony poliestrowe itp.; nieodzowną cechą tych polimerów jest obecność cykli aromatycznych i (lub) aromatycznych struktur skondensowanych. Charakteryzują się połączeniem wybitnych wartości wytrzymałościowych i odporności cieplnej.

Polimery ogniotrwałe

Wiele polimerów, takich jak poliuretany, poliestry i żywice epoksydowe, ma tendencję do zapalania się, co często jest niedopuszczalne w praktyce. Aby temu zapobiec, stosuje się różne dodatki lub stosuje się polimery halogenowane. Halogenowane nienasycone polimery syntetyzuje się przez wprowadzenie do kondensacji chlorowanych lub bromowanych monomerów, takich jak kwas heksachl(HEMTPA), glikol dibromoneopentylowy lub kwas tetrabromoftalowy. Główną wadą takich polimerów jest to, że podczas spalania mogą wydzielać gazy powodujące korozję, co może mieć szkodliwy wpływ na pobliską elektronikę.

Działanie wodorotlenku glinu polega na tym, że pod wpływem wysokiej temperatury wydziela się woda, co zapobiega spalaniu. Aby uzyskać efekt należy dodać duże ilości wodorotlenku glinu: wagowo 4 części na jedną część nienasyconych żywic poliestrowych.

Pirofosforan amonu działa na innej zasadzie: powoduje zwęglenie, które wraz ze szklistą warstwą pirofosforanów izoluje plastik od tlenu, hamując rozprzestrzenianie się ognia.

Polimery, czyli makrocząsteczki, to bardzo duże cząsteczki utworzone przez wiązania wielu małych cząsteczek, które nazywane są jednostkami składowymi lub monomerami. Cząsteczki są tak duże, że ich właściwości nie zmieniają się znacząco po dodaniu lub usunięciu kilku z tych jednostek. Termin „materiały polimerowe” ma charakter ogólny. Łączy w sobie trzy szerokie grupy tworzyw sztucznych syntetycznych, a mianowicie: polimery; tworzywa sztuczne i ich odmiana morfologiczna – polimerowe materiały kompozytowe (PCM) czyli, jak się je też nazywa, tworzywa sztuczne wzmacniane. Wspólną cechą tych grup jest to, że ich obowiązkową częścią jest składnik polimerowy, który określa główne odkształcenie termiczne i właściwości technologiczne materiału. Składnik polimerowy jest organiczną substancją wielkocząsteczkową otrzymywaną w wyniku reakcji chemicznej pomiędzy cząsteczkami wyjściowych substancji niskocząsteczkowych – monomerów.

Polimery nazywane są zwykle substancjami wielkocząsteczkowymi (homopolimerami) z wprowadzonymi do nich dodatkami, a mianowicie stabilizatorami, inhibitorami, plastyfikatorami, smarami, antyradami itp. Fizycznie polimery są materiałami homofazowymi, zachowują wszystkie cechy fizyczne i chemiczne właściwe homopolimerom.

Tworzywa sztuczne to materiały kompozytowe na bazie polimerów zawierające rozproszone lub krótkowłókniste wypełniacze, pigmenty i inne składniki sypkie. Wypełniacze nie tworzą fazy ciągłej. One (ośrodek dyspersyjny) znajdują się w matrycy polimerowej (ośrodku dyspersyjnym). Fizycznie tworzywa sztuczne są materiałami heterofazowymi o izotropowych (takich samych we wszystkich kierunkach) makrowłaściwościach fizycznych.

Tworzywa sztuczne można podzielić na dwie główne grupy – termoplastyczne i termoutwardzalne. Tworzywa termoplastyczne to tworzywa, które po ukształtowaniu można stopić i ponownie uformować; termoutwardzalne, raz uformowane, nie topią się i nie mogą przybrać innego kształtu pod wpływem temperatury i ciśnienia. Prawie wszystkie tworzywa sztuczne stosowane w opakowaniach to tworzywa termoplastyczne, takie jak polietylen i polipropylen (należące do rodziny poliolefin), polistyren, polichlorek winylu, politereftalan etylenu, nylon (nylon), poliwęglan, polioctan winylu, polialkohol winylowy i inne.

Tworzywa sztuczne można również klasyfikować ze względu na metodę zastosowaną do ich polimeryzacji w polimery otrzymywane w wyniku polikondensacji. Polimery addycyjne powstają w wyniku mechanizmu obejmującego wolne rodniki lub jony, w wyniku którego małe cząsteczki są szybko dodawane do rosnącego łańcucha bez tworzenia towarzyszących cząsteczek. Polimery polikondensacyjne wytwarza się w wyniku wzajemnej reakcji grup funkcyjnych w cząsteczkach, w wyniku czego krok po kroku powstaje długi łańcuch polimeru, a podczas każdego etapu reakcji zwykle tworzy się produkt uboczny o niskiej masie cząsteczkowej, taki jak woda. Większość polimerów opakowaniowych, w tym poliolefiny, polichlorek winylu i polistyren, to polimery addycyjne.

Chemiczne i właściwości fizyczne tworzywa sztuczne są określane na podstawie ich składu chemicznego, średniej masy cząsteczkowej i rozkładu masy cząsteczkowej, historii przetwarzania (i użytkowania) oraz obecności dodatków.

Materiały wzmocnione polimerami są rodzajem tworzyw sztucznych. Różnią się tym, że stosują nie rozproszone, ale wzmacniające, czyli wzmacniające wypełniacze (włókna, tkaniny, wstążki, filc, monokryształy), które tworzą niezależną fazę ciągłą w PCM. Oddzielne odmiany takich PCM nazywane są laminowanymi tworzywami sztucznymi. Taka morfologia pozwala na otrzymanie tworzyw sztucznych o bardzo wysokich parametrach wytrzymałościowych na odkształcenia, zmęczeniowych, elektrofizycznych, akustycznych i innych docelowych, spełniających najwyższe wymagania współczesności.

Reakcja polimeryzacji to sekwencyjne dodawanie do siebie cząsteczek związków nienasyconych z utworzeniem produktu o dużej masie cząsteczkowej - polimeru. Cząsteczki alkenu ulegające polimeryzacji nazywane są monomerami. Liczba jednostek elementarnych powtarzających się w makrocząstce nazywana jest stopniem polimeryzacji (oznaczonym przez n). W zależności od stopnia polimeryzacji z tych samych monomerów można otrzymać substancje o różnych właściwościach. Zatem polietylen krótkołańcuchowy (n = 20) jest cieczą o właściwościach smarnych. Polietylen o długości łańcucha 1500-2000 ogniw to twardy, ale elastyczny materiał plastyczny, z którego można uzyskać folie, wykonać butelki i inne przybory, rurki elastyczne itp. Wreszcie polietylen o docelowej długości 5-6 tys. ogniw jest substancją stałą, z której można wytwarzać wyroby odlewane, sztywne rury, mocne gwinty.

Jeśli zachodzi reakcja polimeryzacji mały numer cząsteczki, powstają wówczas substancje niskocząsteczkowe, na przykład dimery, trimery itp. Warunki zachodzenia reakcji polimeryzacji są bardzo różne. W niektórych przypadkach potrzebne są katalizatory i wysokie ciśnienie. Ale głównym czynnikiem jest struktura cząsteczki monomeru. Związki nienasycone (nienasycone) wchodzą w reakcję polimeryzacji w wyniku zerwania wiązań wielokrotnych. Wzory strukturalne polimerów można w skrócie zapisać w następujący sposób: wzór jednostki elementarnej ujęto w nawiasy, a w prawym dolnym rogu umieszczono literę n. Na przykład wzór strukturalny polietylenu to (-CH2-CH2-)n. Łatwo stwierdzić, że nazwa polimeru składa się z nazwy monomeru i przedrostka poli-, na przykład polietylen, polichlorek winylu, polistyren itp.

Polimeryzacja jest reakcją łańcuchową i aby do niej doszło konieczna jest aktywacja cząsteczek monomeru za pomocą tzw. inicjatorów. Takimi inicjatorami reakcji mogą być wolne rodniki lub jony (kationy, aniony). W zależności od charakteru inicjatora rozróżnia się mechanizmy polimeryzacji rodnikowej, kationowej lub anionowej.

Najpopularniejszymi polimerami węglowodorowymi są polietylen i polipropylen.

Polietylen otrzymuje się przez polimeryzację etylenu: Polipropylen otrzymuje się przez stereospecyficzną polimeryzację propylenu (propenu). Polimeryzacja stereospecyficzna to proces otrzymywania polimeru o ściśle uporządkowanej strukturze przestrzennej. Polimeryzację ma wiele innych związków - pochodne etylenu, posiadające wzór ogólny CH2 = = CH-X, gdzie X oznaczają różne atomy lub grupy atomów.

Rodzaje polimerów:

Poliolefiny to klasa polimerów o tym samym charakterze chemicznym (wzór chemiczny -(CH2)-n) o zróżnicowanej strukturze przestrzennej łańcuchów molekularnych, do której zalicza się polietylen i polipropylen. Nawiasem mówiąc, wszystkie węglowodany, na przykład gazu ziemnego, cukier, parafina i drewno mają podobną budowę chemiczną. Ogółem na świecie produkuje się 150 milionów ton polimerów rocznie, z czego około 60% stanowią poliolefiny. W przyszłości poliolefiny będą nas otaczać w znacznie większym stopniu niż obecnie, dlatego warto przyjrzeć się im bliżej.

Zespół właściwości poliolefin, obejmujący m.in. odporność na promieniowanie ultrafioletowe, utleniacze, rozdzieranie, przekłuwanie, skurcz podczas ogrzewania i rozdzieranie, zmienia się w bardzo szerokim zakresie w zależności od stopnia orientacyjnego rozciągnięcia cząsteczek w procesie otrzymywania materiały polimerowe i produkty.

Szczególnie należy podkreślić, że poliolefiny są czystsze dla środowiska niż większość materiałów stosowanych przez człowieka. Do produkcji, transportu i obróbki szkła, drewna i papieru, betonu i metalu zużywane są duże ilości energii, której produkcja nieuchronnie zanieczyszcza środowisko. Pozbywanie się tradycyjnych materiałów powoduje również uwalnianie szkodliwych substancji i marnowanie energii. Poliolefiny są produkowane i utylizowane bez emisji szkodliwych substancji i przy minimalnym zużyciu energii, a podczas spalania poliolefin powstaje duża ilość czyste ciepło z produktami ubocznymi w postaci pary wodnej i dwutlenku węgla. Polietylen

Około 60% wszystkich tworzyw sztucznych stosowanych do opakowań to polietylen, głównie ze względu na niski koszt, ale także doskonałe właściwości w wielu zastosowaniach. Polietylen dużej gęstości (HDPE - niskociśnieniowy) ma najprostszą budowę ze wszystkich tworzyw sztucznych, składa się z powtarzających się jednostek etylenu. -(CH2CH2)n- polietylen o wysokiej gęstości. Polietylen o małej gęstości (LDPE - wysokie ciśnienie) ma ten sam wzór chemiczny, ale różni się tym, że jego struktura jest rozgałęziona. -(CH2CHR) n- polietylen o małej gęstości Gdzie R może oznaczać -H, -(CH2)nCH3 lub bardziej złożone rozgałęzienie wtórne.

Polietylen ze względu na swoją prostą budowę chemiczną łatwo składa się w sieć krystaliczną i dlatego ma tendencję do wysokiego stopnia krystaliczności. Rozgałęzienia łańcuchów zakłócają tę zdolność do krystalizacji, co skutkuje mniejszą liczbą cząsteczek na jednostkę objętości, a tym samym mniejszą gęstością.

LDPE - polietylen wysokociśnieniowy. Tworzywo sztuczne, lekko matowe, w dotyku woskowe, przetwarzane metodą wytłaczania w folię rozdmuchiwaną w kształcie rękawa lub w folię płaską za pomocą płaskiej matrycy i chłodzonego wałka. Folia LDPE jest wytrzymała na rozciąganie i ściskanie, odporna na uderzenia i rozdarcia, wytrzymała w niskich temperaturach. Ma tę cechę - raczej niską temperaturę mięknienia (około 100 stopni Celsjusza).

HDPE - polietylen niskociśnieniowy. Folia HDPE jest wytrzymała, trwała i mniej woskowata w dotyku w porównaniu do folii LDPE. Otrzymywany przez wytłaczanie z rozdmuchiwaniem lub wytłaczanie z płaskim rękawem. Temperatura mięknienia wynosząca 121°C umożliwia sterylizację parową. Mrozoodporność tych folii jest taka sama jak folii HDPE. Odporność na rozciąganie i ściskanie jest wysoka, a odporność na uderzenia i rozdarcie jest mniejsza niż w przypadku folii LDPE. Folie z HDPE stanowią doskonałą barierę dla wilgoci. Odporny na tłuszcze, oleje. „Szeleszcząca” torba na T-shirt („szeleszcząca”), w którą pakujesz zakupy, wykonana jest z HDPE.

Istnieją dwa główne typy HDPE. „Starszy” typ, wyprodukowany po raz pierwszy w latach trzydziestych XX wieku, polimeryzuje w wysokich temperaturach i ciśnieniach, czyli w warunkach wystarczająco energetycznych, aby umożliwić wyraźne wystąpienie reakcji łańcuchowych prowadzących do powstania rozgałęzień, zarówno długich, jak i krótkich łańcuchów. Ten rodzaj HDPE czasami nazywany jest polietylenem wysokociśnieniowym (LDPE, HD-HDPE, ze względu na wysokie ciśnienie), jeśli istnieje potrzeba odróżnienia go od liniowego polietylenu niskociśnieniowego, „młodszego” typu LDPE. W temperaturze pokojowej polietylen jest materiałem dość miękkim i elastycznym. Dobrze zachowuje tę elastyczność w niskich temperaturach, dlatego znajduje zastosowanie w opakowaniach do mrożonek produkty żywieniowe. Jednakże w podwyższonych temperaturach, np. 100°C, staje się on zbyt miękki do niektórych zastosowań. HDPE ma wyższą kruchość i temperaturę mięknienia niż LDPE, ale nadal nie jest odpowiednim pojemnikiem do napełniania na gorąco.

Około 30% wszystkich tworzyw sztucznych używanych do opakowań to HDPE. Jest to najczęściej stosowany plastik do butelek ze względu na niski koszt, łatwość formowania i doskonałe właściwości w wielu zastosowaniach. W jego naturalna forma HDPE ma mlecznobiały, półprzezroczysty wygląd i dlatego nie nadaje się do zastosowań, w których wymagana jest wyjątkowa przezroczystość. Wadą stosowania HDPE w niektórych zastosowaniach jest tendencja do pękania naprężeniowego, definiowanego jako uszkodzenie plastikowego pojemnika w warunkach zarówno naprężenia, jak i kontaktu z produktem, które samo w sobie nie powoduje uszkodzenia. Pękanie naprężeniowe w polietylenie jest związane z krystalicznością polimeru.

LDPE to najszerzej stosowany polimer opakowaniowy, stanowiący około jednej trzeciej wszystkich tworzyw opakowaniowych. Ze względu na niską krystaliczność jest materiałem bardziej miękkim i elastycznym niż HDPE. Jest to materiał chętnie wybierany na folie i torby ze względu na niski koszt. LDPE ma lepszą przejrzystość niż HDPE, ale nadal nie ma krystalicznej przejrzystości, która jest pożądana w niektórych zastosowaniach opakowaniowych.

PP - polipropylen. Doskonała przejrzystość (przy szybkim chłodzeniu podczas kształtowania), wysoka temperatura topnienia, odporność chemiczna i wodoodporna. PP przepuszcza parę wodną, przez co jest niezastąpiony przy opakowaniach żywności typu „antyfogging” (pieczywo, zioła, artykuły spożywcze), a także przy budowie hydroizolacji wiatrowych. PP jest wrażliwy na tlen i utleniacze. Przetwarza się go poprzez wytłaczanie z rozdmuchem lub przez płaską matrycę z nalewaniem na bęben lub chłodzeniem w łaźni wodnej. Posiada dobrą przezroczystość i połysk, wysoką odporność chemiczną, zwłaszcza na oleje i tłuszcze, nie pęka pod wpływem środowisko.

PVC - polichlorek winylu. W czysta forma rzadko stosowany ze względu na kruchość i brak elastyczności. Niedrogi. Można go przetwarzać na folię metodą wytłaczania z rozdmuchem lub wytłaczania z płaską szczeliną. Stop jest bardzo lepki. PVC jest niestabilne termicznie i żrące. Po przegrzaniu i spaleniu uwalnia silnie toksyczny związek chloru – dioksyny. Powszechnie rozpowszechniony w latach 60. i 70. XX wieku. Zastępuje go bardziej przyjazny dla środowiska polipropylen.

Identyfikacja polimerów

Konsumenci folii polimerowych bardzo często stają przed praktycznym zadaniem rozpoznania charakteru materiałów polimerowych, z których są wykonane. Jak powszechnie wiadomo, o głównych właściwościach materiałów polimerowych decyduje skład i struktura ich łańcuchów makrocząsteczkowych. Dlatego jasne jest, że w pierwszym przybliżeniu wystarczające może być oszacowanie grup funkcyjnych tworzących makrocząsteczki w celu identyfikacji błon polimerowych. Niektóre polimery, ze względu na obecność grup hydroksylowych (-OH), mają skłonność do cząsteczek wody. Wyjaśnia to wysoką higroskopijność np. folii celulozowych i zauważalną zmianę ich właściwości użytkowych po zwilżeniu. Inne polimery (tereftalan polietylenu, polietyleny, polipropylen itp.) w ogóle nie mają takich grup, co wyjaśnia ich dość dobrą wodoodporność.

Obecność określonych grup funkcyjnych w polimerze można określić na podstawie istniejących i potwierdzonych naukowo instrumentalnych metod badawczych. Praktyczne wdrożenie tych metod zawsze wiąże się jednak ze stosunkowo dużymi kosztami czasowymi i wynika z dostępności odpowiednich typów dość drogiej aparatury badawczej, która wymaga odpowiednich kwalifikacji do jej obsługi. Istnieją jednak dość proste i „szybkie” praktyczne sposoby poznanie natury folii polimerowych. Metody te opierają się na fakcie, że folie polimerowe wykonane z różnych materiałów polimerowych różnią się między sobą właściwościami. znaki zewnętrzne, właściwości fizyczne i mechaniczne, a także w odniesieniu do ogrzewania, charakteru ich spalania i rozpuszczalności w rozpuszczalnikach organicznych i nieorganicznych.

W wielu przypadkach o charakterze materiałów polimerowych, z których wykonane są folie polimerowe, można decydować na podstawie cech zewnętrznych, przy badaniu których należy zwrócić szczególną uwagę na następujące cechy: stan powierzchni, kolor, połysk, przezroczystość, sztywność i elastyczność, odporność na rozdarcie itp. Na przykład nieorientowane folie z polietylenu, polipropylenu i polichlorku winylu łatwo się rozciągają. Folie wykonane z poliamidu, octanu celulozy, polistyrenu, polietylenu orientowanego, polipropylenu, polichlorku winylu słabo się rozciągają. Folie z octanu celulozy nie są odporne na rozdarcie, łatwo rozszczepiają się w kierunku prostopadłym do ich orientacji, a także szeleszczą przy zgniataniu. Bardziej odporne na rozdarcie folie poliamidowe i lavsan (tereftalan polietylenu), które również szeleszczą po zmiażdżeniu. Jednocześnie folie wykonane z polietylenu o małej gęstości, plastyfikowanego polichlorku winylu nie szeleszczą przy zgniataniu i mają wysoką odporność na rozdarcie. Wyniki badań cech zewnętrznych badanej folii polimerowej należy porównać z cechami charakterystycznymi podanymi w tabeli. 1, po czym można już wyciągnąć pewne wstępne wnioski.

Tabela 1. Znaki zewnętrzne

Rodzaj polimeru	Znaki mechaniczne	Stan powierzchni w dotyku	Kolor	Przezroczystość	Świecić
	Miękkie, elastyczne, odporne na rozdarcia	Miękka gładka	Bezbarwny	przezroczysty
		Lekko oleisty, gładki, słodki	Bezbarwny	przeświecający
	Sztywne, lekko elastyczne, odporne na rozdarcia	Suchy, gładki	Bezbarwny	półprzezroczyste lub przezroczyste
	Wytrzymały, odporny na rozdarcie	Suchy, gładki	Bezbarwny	przezroczysty
	Miękkie, odporne na rozdarcia	Suchy, gładki	Bezbarwny	przezroczysty
	Sztywny, odporny na rozdarcia		Bezbarwny	przezroczysty
		Suchy, gładki	Bezbarwny lub jasnożółty	przeświecający
	Sztywne, słabo odporne na rozdarcie	Suche, gładkie, bardzo szeleszczące	Bezbarwny lub z niebieskawym odcieniem	przezroczysty
	Sztywne, słabo odporne na rozdarcie	Suche, gładkie, bardzo szeleszczące	Bezbarwny, z żółtawym lub niebieskawym odcieniem	wysoce przejrzyste
	Sztywne, nieodporne na rozdarcie	Suchy, gładki	Bezbarwny	wysoce przejrzyste
Celofan	Sztywne, nieodporne na rozdarcie	Suchy, gładki	Bezbarwny	wysoce przejrzyste

Jak jednak łatwo zrozumieć z analizy danych podanych w tabeli. 2, nie zawsze da się jednoznacznie określić charakter polimeru, z którego wykonana jest folia, za pomocą znaków zewnętrznych. W takim przypadku należy podjąć próbę ilościowego określenia niektórych właściwości fizycznych i mechanicznych istniejącej próbki folii polimerowej. Jak widać chociażby z danych podanych w tabeli. 2, gęstość niektórych materiałów polimerowych (LDPE, HDPE, PP) jest mniejsza od jedności, dlatego próbki tych folii powinny „unosić się” w wodzie. W celu ustalenia rodzaju materiału polimerowego, z którego wykonana jest folia, należy określić gęstość dostępnej próbki, mierząc jej masę i obliczając lub mierząc jej objętość. Doprecyzowaniu natury materiałów polimerowych ułatwiają także dane eksperymentalne dotyczące takich właściwości fizycznych i mechanicznych, jak wytrzymałość graniczna i wydłużenie względne przy rozciąganiu jednoosiowym, a także temperatura topnienia (tabela 2). Ponadto, jak wynika z analizy danych podanych w tabeli. 2, przepuszczalność folii polimerowych względem różnych mediów zależy także w istotny sposób od rodzaju materiału, z którego są wykonane.

Tabela 2. Właściwości fizyczne i mechaniczne w temperaturze 20°C

Rodzaj polimerów	Gęstość kg / m 3	Wytrzymałość na rozciąganie, MPa	Wydłużenie przy zerwaniu, %	Przepuszczalność pary wodnej, g/m 2 przez 24 godziny	Przepuszczalność tlenu, cm 3 / (m 2 hat) przez 24 godziny	Przepuszczalność CO 2, cm 3 / (m 2 szynki) w ciągu 24 godzin	Temperatura topnienia, 0 С










Celofan

Oprócz charakterystycznych cech fizycznych i mechanicznych, należy zwrócić uwagę na istniejące różnice w charakterystycznych cechach różnych polimerów podczas ich spalania. Fakt ten pozwala na zastosowanie w praktyce tzw. metody termicznej identyfikacji folii polimerowych. Polega na tym, że próbkę folii podpala się i trzyma na otwartym ogniu przez 5-10 sekund, ustalając przy tym następujące właściwości: zdolność do palenia i jej charakter, barwę i charakter płomienia, zapach produktów spalania itp. Charakterystyczne cechy spalanie jest najwyraźniej widoczne w momencie zapłonu próbek. W celu ustalenia rodzaju materiału polimerowego, z którego wykonana jest folia, należy porównać wyniki badania z danymi dotyczącymi charakterystycznych cech zachowania się polimerów podczas spalania, podanymi w tabeli. 3.

Tabela 3. Charakterystyka spalania. Odporność chemiczna

Rodzaj polimeru	palność	Kolorystyka płomieni	Zapach produktów spalania	Chem. odporność na kwasy	Chem. odporność na alkalia
		Wewnątrz niebieskawy, bez sadzy	paląca się parafina	Doskonały
	Spala się w płomieniach i po usunięciu	Wewnątrz niebieskawy, bez sadzy	paląca się parafina	Doskonały
	Spala się w płomieniach i po usunięciu	Wewnątrz niebieskawy, bez sadzy	paląca się parafina	Doskonały
		Zielonkawy z sadzą	chlorek wodoru
	Trudno zapalić i zgasić	Zielonkawy z sadzą	Chlorek wodoru	Doskonały	Doskonały
	Świeci i wypala się płomieniem	Żółtawy z silną sadzą	Słodki, nieprzyjemny	Doskonały
	Pali się i gaśnie samoczynnie	Niebieskie, żółtawe na brzegach	Spalony róg lub pióro
	Trudno zapalić i zgasić	Rozjarzony	Słodkawy	Doskonały	Doskonały
	Trudno zapalić i zgasić	Żółtawy z sadzą	Spalony papier
	Płonący płomieniem	gazowana	Kwas octowy
Celofan	Płonący płomieniem		Spalony papier

Jak widać z danych podanych w tabeli. 3, ze względu na charakter spalania i zapach produktów spalania, poliolefiny (polietylen i polipropylen) przypominają parafinę. Jest to całkiem zrozumiałe, ponieważ pierwiastkowy skład chemiczny tych substancji jest taki sam. Utrudnia to odróżnienie polietylenu od polipropylenu. Jednak przy pewnej wprawie polipropylen można rozpoznać po ostrzejszym zapachu produktów spalania z nutą palonej gumy lub palącego się laku.

Tym samym wyniki wszechstronnej oceny poszczególnych właściwości folii polimerowych zgodnie z przedstawionymi metodami pozwalają w większości przypadków w miarę wiarygodnie określić rodzaj materiału polimerowego, z którego wykonane są badane próbki. W przypadku trudności w określeniu charakteru materiałów polimerowych, z których wykonane są folie, konieczne jest przeprowadzenie dodatkowych badań ich właściwości metodami chemicznymi. W tym celu próbki można poddać rozkładowi termicznemu (pirolizie), przy czym obecność charakterystycznych atomów (azot, chlor, krzem itp.) lub grup atomów (fenol, grupy nitrowe itp.) jest podatnych na specyficzne reakcje, jak w wyniku czego wykrywany jest dobrze zdefiniowany efekt wskaźnikowy. Powyższe praktyczne metody definicje rodzaju materiałów polimerowych, z których wykonane są folie polimerowe, są w pewnym stopniu subiektywne i dlatego nie mogą gwarantować ich 100% identyfikacji. Jeśli jednak zajdzie taka potrzeba, warto skorzystać z usług specjalnych laboratoriów badawczych, których kompetencje potwierdzają odpowiednie dokumenty certyfikacyjne.

Wskaźnik szybkości płynięcia

Wskaźnik szybkości płynięcia materiału polimerowego to masa polimeru w gramach wytłoczona przez kapilarę w określonej temperaturze i przy pewnym spadku ciśnienia w ciągu 10 minut. Wyznaczanie wartości wskaźnika płynięcia odbywa się na specjalnych urządzeniach zwanych wiskozymetrami kapilarnymi. Wymiary kapilary są znormalizowane: długość 8.000±0.025 mm; średnica 2,095±0,005 mm; wewnętrzna średnica cylindra wiskozymetru wynosi 9,54 ± 0,016 mm. Niecałkowite wartości wielkości kapilar wynikają z faktu, że po raz pierwszy metoda wyznaczania wskaźnika płynięcia pojawiła się w krajach o angielskim systemie miar. Warunki zalecane do określenia wskaźnika szybkości płynięcia regulują odpowiednie normy. GOST 11645-65 zaleca obciążenia 2,16 kg, 5 kg i 10 kg oraz temperatury stanowiące wielokrotność 10°C. ASTM 1238-62T (USA) zaleca temperatury od 125°C do 275°C i obciążenia od 0,325 kg do 21,6 kg. Najczęściej wskaźnik płynięcia oznacza się w temperaturze 190°C i obciążeniu 2,16 kg.

Wartość wskaźnika płynięcia dla różnych materiałów polimerowych wyznacza się przy różnych obciążeniach i temperaturach. Dlatego należy pamiętać, że wartości bezwzględne wskaźnika płynięcia są porównywalne tylko dla tego samego materiału. Można więc na przykład porównać wartość wskaźnika szybkości płynięcia polietylenu o małej gęstości różnych gatunków. Porównanie wartości szybkości płynięcia polietylenu o dużej i małej gęstości nie pozwala na bezpośrednie porównanie płynięcia obu materiałów. Ponieważ pierwszy jest określany przy obciążeniu 5 kg, a drugi przy obciążeniu 2,16 kg.

Należy zauważyć, że lepkość stopionych polimerów zależy w dużym stopniu od przyłożonego obciążenia. Ponieważ wskaźnik płynięcia danego materiału polimerowego mierzony jest tylko przy jednej wartości obciążenia, wskaźnik ten charakteryzuje tylko jeden punkt na całej krzywej płynięcia w obszarze stosunkowo małych naprężeń ścinających. Dlatego polimery, które różnią się nieznacznie rozgałęzieniami makrocząsteczkowymi lub masą cząsteczkową, ale mają ten sam wskaźnik szybkości płynięcia, mogą zachowywać się inaczej w zależności od warunków przetwarzania. Jednak pomimo tego, w zależności od szybkości płynięcia wielu polimerów, wyznaczane są granice zalecanych parametrów technologicznych procesu przetwórczego. Znaczne rozpowszechnienie tej metody wynika z jej szybkości i dostępności. Procesy wytłaczania folii wymagają dużej lepkości stopu, dlatego stosuje się gatunki surowców o niskim wskaźniku szybkości płynięcia.

Według materiałów firmy „NPL Plastic”

Materiały polimerowe to chemiczne związki wielkocząsteczkowe, które składają się z wielu drobnocząsteczkowych monomerów (jednostek) o tej samej strukturze. Często do produkcji polimerów stosuje się następujące składniki monomeryczne: etylen, chlorek winylu, chlorek winylu, octan winylu, propylen, metakrylan metylu, tetrafluoroetylen, styren, mocznik, melamina, formaldehyd, fenol. W tym artykule szczegółowo zastanowimy się, czym są materiały polimerowe, jakie są ich właściwości chemiczne i fizyczne, klasyfikacja i rodzaje.

Rodzaje polimerów

Cecha cząsteczek tego materiału jest duża i odpowiada wartości: М>5*103. Związki o niższym poziomie tego parametru (M=500-5000) nazywane są oligomerami. W związkach niskocząsteczkowych masa jest mniejsza niż 500. Wyróżnia się następujące rodzaje materiałów polimerowych: syntetyczne i naturalne. Do tych ostatnich zalicza się kauczuk naturalny, mikę, wełnę, azbest, celulozę itp. Główne miejsce zajmują jednak polimery syntetyczne, które powstają w wyniku procesu syntezy chemicznej ze związków niskocząsteczkowych. W zależności od metody wytwarzania materiałów wielkocząsteczkowych wyróżnia się polimery, które powstają w wyniku polikondensacji lub reakcji addycji.

Polimeryzacja

Proces ten polega na łączeniu składników o niskiej masie cząsteczkowej z komponentami o dużej masie cząsteczkowej w celu uzyskania długich łańcuchów. Wartość poziomu polimeryzacji to liczba „merów” w cząsteczkach tę kompozycję. Najczęściej materiały polimerowe zawierają od tysiąca do dziesięciu tysięcy swoich jednostek. W drodze polimeryzacji otrzymuje się następujące powszechnie stosowane związki: polietylen, polipropylen, polichlorek winylu, politetrafluoroetylen, polistyren, polibutadien itp.

polikondensacja

Proces ten jest reakcją etapową, która polega na połączeniu lub duża liczba monomery tego samego typu lub parę różne grupy(A i B) w polikondensatory (makrocząsteczki) z jednoczesnym utworzeniem następujących produktów ubocznych: dwutlenku węgla, chlorowodoru, amoniaku, wody itp. W wyniku polikondensacji powstają silikony, polisulfony, poliwęglany, aminoplasty, tworzywa fenolowe, poliestry, poliamidy i inne materiały polimerowe.

Poliaddycja

Proces ten rozumiany jest jako powstawanie polimerów w wyniku reakcji wielokrotnego dodawania składników monomerycznych zawierających ograniczające kombinacje reakcyjne do monomerów grup nienasyconych (cykle aktywne lub wiązania podwójne). W przeciwieństwie do polikondensacji, reakcja poliaddycji przebiega bez żadnych produktów ubocznych. Najważniejszy proces Technologia ta jest uważana za utwardzanie i otrzymywanie poliuretanów.

Klasyfikacja polimerów

Ze względu na skład wszystkie materiały polimerowe dzielą się na nieorganiczne, organiczne i organiczne. Pierwsze z nich (mika, azbest, ceramika itp.) nie zawierają węgla atomowego. Opierają się na tlenkach glinu, magnezu, krzemu itp. Najszerszą klasę stanowią polimery organiczne, które zawierają atomy węgla, wodoru, azotu, siarki, halogenu i tlenu. Materiały polimerowe pierwiastki organiczne to związki, które w głównych łańcuchach posiadają, oprócz wymienionych, atomy krzemu, glinu, tytanu i innych pierwiastków, które mogą łączyć się z rodnikami organicznymi. Takie kombinacje nie występują w przyrodzie. Są to wyłącznie polimery syntetyczne. charakterystyczni przedstawiciele do tej grupy zaliczają się związki krzemoorganiczne, których główny łańcuch zbudowany jest z atomów tlenu i krzemu.

Aby otrzymać polimery o wymaganych właściwościach, technologia często wykorzystuje nie „czyste” substancje, ale ich połączenia ze składnikami organicznymi lub nieorganicznymi. Dobrym przykładem są polimerowe materiały budowlane: metaloplastyki, tworzywa sztuczne, włókno szklane, polimerobeton.

Struktura polimerów

Specyfika właściwości tych materiałów wynika z ich struktury, która z kolei dzieli się na następujące typy: liniowo-rozgałęzione, liniowe, przestrzenne z dużymi grupami molekularnymi i bardzo specyficznymi strukturami geometrycznymi, a także drabinkowe. Rozważmy pokrótce każdy z nich.

Materiały polimerowe o strukturze liniowo rozgałęzionej oprócz głównego łańcucha cząsteczek posiadają rozgałęzienia boczne. Polimery te obejmują polipropylen i poliizobutylen.

Materiały o strukturze liniowej mają długie łańcuchy zygzakowate lub spiralne. Ich makrocząsteczki charakteryzują się przede wszystkim powtórzeniami miejsc w jednej grupie strukturalnej ogniwa lub jednostki chemicznej łańcucha. Polimery o strukturze liniowej wyróżniają się obecnością bardzo długich makrocząsteczek ze znaczną różnicą w charakterze wiązań wzdłuż łańcucha i pomiędzy nimi. Dotyczy to wiązań międzycząsteczkowych i chemicznych. Makrocząsteczki takich materiałów są bardzo elastyczne. Ta właściwość jest podstawą łańcuchów polimerowych, co prowadzi do jakościowo nowych właściwości: wysokiej elastyczności, a także braku kruchości w stanie utwardzonym.

Dowiedzmy się teraz, czym są materiały polimerowe o strukturze przestrzennej. Substancje te tworzą, gdy makrocząsteczki łączą się ze sobą, silne wiązania chemiczne w kierunku poprzecznym. W rezultacie uzyskuje się strukturę siatkową, która ma niejednorodną lub przestrzenną podstawę siatki. Polimery tego typu charakteryzują się większą wytrzymałością cieplną i sztywnością niż polimery liniowe. Materiały te są podstawą wielu strukturalnych substancji niemetalicznych.

Cząsteczki materiałów polimerowych o strukturze drabinkowej składają się z pary łańcuchów połączonych wiązaniem chemicznym. Należą do nich polimery krzemoorganiczne, które charakteryzują się zwiększoną sztywnością, odpornością cieplną, ponadto nie wchodzą w interakcje z rozpuszczalnikami organicznymi.

Skład fazowy polimerów

Materiały te to układy składające się z obszarów amorficznych i krystalicznych. Pierwszy z nich pomaga zmniejszyć sztywność, czyni polimer elastycznym, czyli zdolnym do dużych, odwracalnych odkształceń. Faza krystaliczna zwiększa ich wytrzymałość, twardość, moduł sprężystości i inne parametry, zmniejszając jednocześnie elastyczność molekularną substancji. Stosunek objętości wszystkich takich obszarów do całkowitej objętości nazywa się stopniem krystalizacji, gdzie maksymalny poziom (do 80%) ma polipropyleny, fluoroplastiki, polietyleny o dużej gęstości. Polichlorki winylu, polietyleny o małej gęstości mają niższy stopień krystalizacji.

W zależności od tego, jak zachowują się materiały polimerowe po podgrzaniu, dzieli się je zwykle na termoutwardzalne i termoplastyczne.

Polimery termoutwardzalne

Materiały te mają przede wszystkim strukturę liniową. Po podgrzaniu miękną, jednak w wyniku zachodzących w nich reakcji chemicznych struktura zmienia się na przestrzenną, a substancja zamienia się w ciało stałe. W przyszłości ta jakość zostanie utrzymana. Na tej zasadzie budowane są polimery polimerowe, których późniejsze ogrzewanie nie zmiękcza substancji, a jedynie prowadzi do jej rozkładu. Gotowa mieszanina termoutwardzalna nie rozpuszcza się ani nie topi, dlatego jej ponowne przetwarzanie jest niedopuszczalne. Do tego typu materiałów zalicza się silikon epoksydowy, fenolowo-formaldehydowy i inne żywice.

Polimery termoplastyczne

Materiały te po podgrzaniu najpierw miękną, a następnie topią się, a następnie twardnieją po późniejszym ochłodzeniu. Polimery termoplastyczne nie ulegają przemianom chemicznym podczas tej obróbki. To robi ten proces całkowicie odwracalne. Substancje tego typu mają liniowo rozgałęzioną lub liniową strukturę makrocząsteczek, pomiędzy którymi działają małe siły i nie ma absolutnie żadnych wiązań chemicznych. Należą do nich polietyleny, poliamidy, polistyreny itp. Technologia materiałów polimerowych typu termoplastycznego przewiduje ich wytwarzanie poprzez formowanie wtryskowe w formach chłodzonych wodą, prasowanie, wytłaczanie, rozdmuchiwanie i innymi metodami.

Właściwości chemiczne

Polimery mogą występować w stanach: stałym, ciekłym, amorficznym, fazie krystalicznej, a także w stanie odkształcenia wysokoelastycznego, lepkiego i szklistego. Powszechne zastosowanie materiałów polimerowych wynika z ich dużej odporności na działanie różnych agresywnych mediów, takich jak stężone kwasy i zasady. Nie ma to na nie wpływu.Ponadto wraz ze wzrostem ich masy cząsteczkowej następuje spadek rozpuszczalności materiału w rozpuszczalnikach organicznych. A polimery o strukturze przestrzennej generalnie nie mają wpływu na wspomniane ciecze.

Właściwości fizyczne

Większość polimerów to dielektryki, ponadto są to materiały niemagnetyczne. Spośród wszystkich zastosowanych materiałów konstrukcyjnych tylko one mają najniższą przewodność cieplną i największą pojemność cieplną, a także skurcz termiczny (około dwudziestokrotnie większy niż metal). Przyczyną utraty szczelności różnych zespołów uszczelniających w warunkach niskiej temperatury jest tzw. Zeszklenie gumy, a także wyraźna różnica między współczynnikami rozszerzalności metali i gum w stanie zeszklonym.

Właściwości mechaniczne

Materiały polimerowe wyróżniają się szerokim zakresem właściwości mechanicznych, które w dużym stopniu zależą od ich struktury. Oprócz tego parametru na właściwości mechaniczne substancji mogą duży wpływ różne czynniki czynniki zewnętrzne. Należą do nich: temperatura, częstotliwość, czas trwania lub szybkość obciążenia, rodzaj stanu naprężenia, ciśnienie, charakter środowiska, obróbka cieplna itp. Cechą właściwości mechanicznych materiałów polimerowych jest ich stosunkowo duża wytrzymałość przy bardzo małej sztywności (w porównaniu do metali).

Polimery dzieli się zazwyczaj na stałe, których moduł sprężystości odpowiada E=1-10 GPa (włókna, folie, tworzywa sztuczne) oraz miękkie substancje wysokoelastyczne, których moduł sprężystości wynosi E=1-10 MPa (gumy). . Regularności i mechanizmy niszczenia tych i innych są różne.

Materiały polimerowe charakteryzują się wyraźną anizotropią właściwości, a także spadkiem wytrzymałości, rozwojem pełzania w warunkach długotrwałego obciążenia. Oprócz tego mają dość wysoką odporność na zmęczenie. W porównaniu z metalami różnią się one ostrzejszą zależnością właściwości mechanicznych od temperatury. Jedną z głównych cech materiałów polimerowych jest odkształcalność (giętkość). Według tego parametru w szerokim zakresie temperatur zwyczajowo ocenia się ich główne właściwości operacyjne i technologiczne.

Polimerowe materiały podłogowe

Rozważmy teraz jedną z opcji praktycznego zastosowania polimerów, która ujawnia całą gamę tych materiałów. Substancje te znajdują szerokie zastosowanie w pracach budowlanych i remontowo-wykończeniowych, w szczególności w posadzkach. Ogromną popularność tłumaczy się właściwościami tych substancji: są odporne na ścieranie, mają niską przewodność cieplną, niewielką absorpcję wody, są dość mocne i twarde oraz mają wysokie właściwości farb i lakierów. Produkcję materiałów polimerowych można warunkowo podzielić na trzy grupy: linoleum (walcowane), wyroby z płytek i mieszanki do podłóg bez szwu. Przyjrzyjmy się teraz pokrótce każdemu z nich.

Z czego wykonane są linoleum różne rodzaje wypełniacze i polimery. Mogą one także zawierać plastyfikatory, środki ułatwiające przetwarzanie i pigmenty. W zależności od rodzaju materiału polimerowego rozróżnia się powłoki poliestrowe (gliftalowe), polichlorek winylu, gumę, koloksylinę i inne powłoki. Ponadto ze względu na budowę dzielimy je na bezpodstawne i z podłożem dźwiękochłonnym i termoizolacyjnym, jednowarstwowe i wielowarstwowe, o gładkiej, puszystej i falistej powierzchni, a także jedno- i wielokolorowe.

Materiały na podłogi bezszwowe są najwygodniejsze i najbardziej higieniczne w działaniu, mają wysoką wytrzymałość. Mieszanki te dzieli się zwykle na cement polimerowy, beton polimerowy i polioctan winylu.

Większość nowoczesnych materiałów budowlanych, leków, tkanin, artykułów gospodarstwa domowego, opakowań i materiałów eksploatacyjnych to polimery. To cała grupa związków, które mają charakterystyczne cechy cechy. Jest ich wiele, ale mimo to liczba polimerów stale rośnie. W końcu chemicy syntetyczni co roku odkrywają coraz więcej nowych substancji. W której specjalne znaczenie przez cały czas zawierał naturalny polimer. Czym są te niesamowite cząsteczki? Jakie są ich właściwości i jakie są cechy? Na te pytania odpowiemy w trakcie artykułu.

Polimery: ogólna charakterystyka

Z chemicznego punktu widzenia za polimer uważa się cząsteczkę o ogromnej masie cząsteczkowej: od kilku tysięcy do milionów jednostek. Jednak oprócz tej cechy istnieje kilka innych, według których substancje można dokładnie sklasyfikować jako polimery naturalne i syntetyczne. Ten:

stale powtarzające się jednostki monomeru, które są połączone różnymi interakcjami;
stopień polimerazy (tj. liczba monomerów) musi być bardzo wysoki, w przeciwnym razie związek zostanie uznany za oligomer;
pewna orientacja przestrzenna makrocząsteczki;
zespół ważnych właściwości fizykochemicznych charakterystycznych tylko dla tej grupy.

Ogólnie rzecz biorąc, substancja o charakterze polimerowym jest dość łatwa do odróżnienia od innych. Wystarczy spojrzeć na jego formułę, aby ją zrozumieć. Typowy przykład może służyć jako dobrze znany polietylen, szeroko stosowany w życiu codziennym i przemyśle. Jest to produkt, do którego wchodzi eten lub etylen. Ogólną reakcję zapisuje się w następujący sposób:

nCH 2 \u003d CH 2 → (-CH-CH-) n, gdzie n to stopień polimeryzacji cząsteczek, pokazujący, ile jednostek monomeru znajduje się w jego składzie.

Jako przykład można również podać naturalny polimer, który jest dobrze wszystkim znany, czyli skrobię. Ponadto do tej grupy związków należą amylopektyna, celuloza, białko kurczaka i wiele innych substancji.

Reakcje, w wyniku których mogą powstać makrocząsteczki, są dwojakiego rodzaju:

polimeryzacja;
polikondensacja.

Różnica polega na tym, że w drugim przypadku produkty interakcji mają niską masę cząsteczkową. Struktura polimeru może być różna, zależy to od tworzących go atomów. Często są to formy liniowe, ale są też siatki trójwymiarowe, bardzo złożone.

Jeśli mówimy o siłach i interakcjach, które spajają jednostki monomeru, możemy zidentyfikować kilka głównych:

siły Van der Waalsa;
wiązania chemiczne (kowalencyjne, jonowe);
oddziaływanie elektrostatyczne.

Wszystkich polimerów nie można połączyć w jedną kategorię, ponieważ mają zupełnie inny charakter, sposób tworzenia i pełnią różne funkcje. Różnią się także ich właściwościami. Dlatego istnieje klasyfikacja, która pozwala podzielić wszystkich przedstawicieli tej grupy substancji na różne kategorie. Może opierać się na kilku cechach.

Klasyfikacja polimerów

Jeśli weźmiemy za podstawę skład jakościowy cząsteczek, wówczas wszystkie rozważane substancje można podzielić na trzy grupy.

Organiczne - to te, które zawierają atomy węgla, wodoru, siarki, tlenu, fosforu, azotu. To znaczy te elementy, które są biogenne. Przykłady obejmują wiele: polietylen, polichlorek winylu, polipropylen, wiskoza, nylon, naturalny polimer - białko, kwasy nukleinowe i tak dalej.
Elementorganiczne - te, które zawierają jakiś obcy związek nieorganiczny i nie. Najczęściej jest to krzem, aluminium lub tytan. Przykłady takich makrocząsteczek: polimery szklane, materiały kompozytowe.
Nieorganiczny - łańcuch opiera się na atomach krzemu, a nie na węglu. Rodniki mogą być również częścią gałęzi bocznych. Odkryto je całkiem niedawno, bo w połowie XX wieku. Stosowany w medycynie, budownictwie, inżynierii i innych gałęziach przemysłu. Przykłady: silikon, cynober.

Jeśli podzielimy polimery według pochodzenia, możemy wyróżnić trzy grupy.

Naturalne polimery, których zastosowanie było szeroko stosowane od starożytności. Są to takie makrocząsteczki, do stworzenia których dana osoba nie podjęła żadnego wysiłku. Są produktami reakcji samej natury. Przykłady: jedwab, wełna, białko, kwasy nukleinowe, skrobia, celuloza, skóra, bawełna i inne.
Sztuczny. Są to makrocząsteczki stworzone przez człowieka, ale na bazie naturalnych analogów. Oznacza to, że właściwości już istniejącego naturalnego polimeru są po prostu ulepszane i zmieniane. Przykłady: sztuczne
Syntetyczne - są to polimery, w tworzeniu których uczestniczy tylko osoba. Nie ma dla nich naturalnych odpowiedników. Naukowcy opracowują metody syntezy nowych materiałów, które miałyby ulepszone właściwości techniczne. Tak powstają syntetyczne związki polimerowe różnego rodzaju. Przykłady: polietylen, polipropylen, sztuczny jedwab itp.

Istnieje jeszcze jedna cecha, która leży u podstaw podziału rozważanych substancji na grupy. Są to reaktywność i stabilność termiczna. Istnieją dwie kategorie tego parametru:

termoplastyczny;
termoutwardzalne.

Najstarszym, ważnym i szczególnie cennym jest nadal naturalny polimer. Jego właściwości są wyjątkowe. Dlatego będziemy dalej rozważać tę kategorię makrocząsteczek.

Jaką substancją jest naturalny polimer?

Aby odpowiedzieć na to pytanie, rozejrzyjmy się najpierw wokół siebie. Co nas otacza? Żywe organizmy wokół nas, które żywią się, oddychają, rozmnażają się, kwitną i produkują owoce i nasiona. I co one reprezentują z molekularnego punktu widzenia? Są to połączenia takie jak:

białka;
kwasy nukleinowe;
polisacharydy.

Zatem każdy z powyższych związków jest naturalnym polimerem. Okazuje się zatem, że życie wokół nas istnieje tylko dzięki obecności tych cząsteczek. Od czasów starożytnych ludzie używali gliny, mieszanek budowlanych i zapraw do wzmacniania i tworzenia domów, tkali przędzę z wełny, a do tworzenia ubrań używali bawełny, jedwabiu, wełny i skór zwierzęcych. Naturalne polimery organiczne towarzyszyły człowiekowi na wszystkich etapach jego powstawania i rozwoju i pod wieloma względami pomogły mu osiągnąć rezultaty, jakie mamy dzisiaj.

Sama natura dała wszystko, aby życie ludzi było jak najbardziej komfortowe. Z biegiem czasu odkryto gumę, wyjaśniono jej niezwykłe właściwości. Człowiek nauczył się wykorzystywać skrobię do celów spożywczych, a celulozę do celów technicznych. Kamfora to także naturalny polimer, znany również od czasów starożytnych. Żywice, białka, kwasy nukleinowe to przykłady rozważanych związków.

Struktura polimerów naturalnych

Nie wszyscy przedstawiciele tej klasy substancji są ułożeni w ten sam sposób. Zatem polimery naturalne i syntetyczne mogą się znacznie różnić. Ich cząsteczki są zorientowane w taki sposób, że istnienie jest najkorzystniejsze i najwygodniejsze z energetycznego punktu widzenia. Jednocześnie wiele naturalnych gatunków może pęcznieć, a ich struktura zmienia się w tym procesie. Istnieje kilka najczęstszych opcji struktury łańcucha:

liniowy;
rozgałęziony;
gwiazdowaty;
płaski;
siatka;
taśma;
w kształcie grzebienia.

Sztuczni i syntetyczni przedstawiciele makrocząsteczek mają bardzo dużą masę, ogromną liczbę atomów. Są tworzone ze specjalnie określonymi właściwościami. Dlatego ich konstrukcja została pierwotnie zaplanowana przez człowieka. Polimery naturalne mają najczęściej strukturę liniową lub siatkową.

Przykłady makrocząsteczek naturalnych

Polimery naturalne i sztuczne są do siebie bardzo zbliżone. Przecież to pierwsze staje się podstawą do stworzenia drugiego. Przykładów takich przekształceń jest wiele. Rzućmy okiem na niektóre z nich.

Zwykły mlecznobiały plastik to produkt otrzymywany w wyniku działania celulozy kwasem azotowym z dodatkiem naturalnej kamfory. Reakcja polimeryzacji powoduje, że powstały polimer zestala się i staje się pożądany produkt. A plastyfikator - kamfora, sprawia, że pod wpływem ogrzewania może mięknąć i zmieniać swój kształt.
Jedwab octanowy, włókno miedziano-amoniakalne, wiskoza - wszystko to są przykłady nici, włókien otrzymywanych na bazie celulozy. Tkaniny z naturalnej bawełny i lnu nie są tak trwałe, nie błyszczą się, łatwo się gniotą. Ale sztuczne analogi tych niedociągnięć są pozbawione, co czyni ich użycie bardzo atrakcyjnym.
Sztuczne kamienie, materiały budowlane, mieszanki, zamienniki skóry to także przykłady polimerów otrzymywanych z surowców naturalnych.

Substancję, która jest naturalnym polimerem, można stosować także w jej prawdziwej postaci. Takich przykładów jest również wiele:

kalafonia;
bursztyn;
skrobia;
amylopektyna;
celuloza;
wełna;
bawełna;
jedwab;
cement;
glina;
Limonka;
białka;
kwasy nukleinowe i tak dalej.

Oczywiście klasa związków, którą rozważamy, jest bardzo liczna, praktycznie ważna i istotna dla człowieka. Przyjrzyjmy się teraz bliżej kilku przedstawicielom naturalnych polimerów, na które obecnie istnieje duże zapotrzebowanie.

Jedwab i wełna

Formuła polimeru jedwabiu naturalnego jest złożona, ponieważ jego skład chemiczny wyrażają następujące składniki:

fibroina;
serycyna;
woski;
tłuszcze.

Samo główne białko, fibroina, zawiera w swoim składzie kilka rodzajów aminokwasów. Jeśli wyobrazisz sobie jego łańcuch polipeptydowy, będzie on wyglądał mniej więcej tak: (-NH-CH 2 -CO-NH-CH (CH 3) -CO-NH-CH 2 -CO-) n. A to tylko część. Jeśli wyobrazimy sobie, że równie złożona cząsteczka białka serycyny jest przyczepiona do tej struktury za pomocą sił van der Waalsa i razem zmieszają się w jedną konformację z woskiem i tłuszczami, to jasne jest, dlaczego trudno jest przedstawić wzór z naturalnego jedwabiu.

Spotykać się z kimś bardzo Produkt ten dostarczają Chiny, ponieważ na ich otwartych przestrzeniach znajduje się naturalne siedlisko głównego producenta - jedwabnika. Już od najdawniejszych czasów ceniono naturalny jedwab. Tylko szlachetni, bogaci ludzie mogli sobie pozwolić na ubrania z niego. Obecnie wiele cech tej tkaniny pozostawia wiele do życzenia. Na przykład jest silnie namagnesowany i pomarszczony, ponadto traci połysk i blaknie pod wpływem słońca. Dlatego coraz częściej stosuje się sztuczne pochodne na jego bazie.

Wełna jest także naturalnym polimerem, gdyż jest produktem odpadowym skóry i gruczołów łojowych zwierząt. Na bazie tego produktu białkowego powstaje dzianina, która podobnie jak jedwab jest cennym materiałem.

Skrobia

Naturalna skrobia polimerowa jest produktem odpadowym roślin. Wytwarzają go w wyniku procesu fotosyntezy i gromadzą się w różnych częściach ciała. Jego skład chemiczny:

amylopektyna;
amyloza;
alfa glukoza.

Struktura przestrzenna skrobi jest bardzo rozgałęziona, nieuporządkowana. Dzięki zawartej w składzie amylopektynie może pęcznieć w wodzie, zamieniając się w tzw. pastę. Ten jest używany w inżynierii i przemyśle. Medycyna, przemysł spożywczy, produkcja klejów do tapet to także obszary zastosowania tej substancji.

Wśród roślin zawierających maksymalną ilość skrobi możemy wyróżnić:

kukurydza;
Ziemniak;
pszenica
maniok;
owies;
gryka;
banany;
sorgo.

Na bazie tego biopolimeru piecze się chleb, przyrządza się makarony, gotuje kisielki, płatki zbożowe i inne produkty spożywcze.

Celuloza

Z chemicznego punktu widzenia substancja ta jest polimerem, którego skład wyraża wzór (C 6 H 5 O 5) n. Monomerycznym ogniwem łańcucha jest beta-glukoza. Głównymi miejscami występowania celulozy są ściany komórkowe roślin. Dlatego też drewno jest cennym źródłem tego związku.

Celuloza jest naturalnym polimerem o liniowej strukturze przestrzennej. Stosowany jest do produkcji następujących rodzajów wyrobów:

wyroby z masy celulozowej i papieru;
Sztuczne futro;
różne rodzaje włókien sztucznych;
bawełna
tworzywa sztuczne;
bezdymny proszek;
taśma filmowa i tak dalej.

Oczywiście jego wartość przemysłowa jest ogromna. Aby dany związek mógł zostać wykorzystany w produkcji, należy go najpierw wyekstrahować z roślin. Odbywa się to poprzez długotrwałe gotowanie drewna w specjalnych urządzeniach. Dalsze przetwarzanie, a także odczynniki stosowane do trawienia są różne. Istnieje kilka sposobów:

siarczyn;
azotan;
Soda;
siarczan.

Po takiej obróbce produkt nadal zawiera zanieczyszczenia. Opiera się na ligninie i hemicelulozie. Aby się ich pozbyć, masę traktuje się chlorem lub alkaliami.

W organizmie człowieka nie ma takich biologicznych katalizatorów, które byłyby w stanie rozbić ten złożony biopolimer. Jednak niektóre zwierzęta (roślinożerne) przystosowały się do tego. Mają w żołądku pewne bakterie, które robią to za nich. W zamian mikroorganizmy otrzymują energię do życia i siedliska. Taka forma symbiozy jest niezwykle korzystna dla obu stron.

Guma

Jest to naturalny polimer o cennym znaczeniu gospodarczym. Po raz pierwszy opisał ją Robert Cook, który odkrył ją podczas jednej ze swoich podróży. Stało się to w ten sposób. Wylądowawszy na wyspie zamieszkanej przez nieznanych mu tubylców, został przez nich gościnnie przyjęty. Jego uwagę przykuły miejscowe dzieci, które bawiły się niezwykłym przedmiotem. To kuliste ciało odepchnęło się od podłogi i odbiło się wysoko, po czym wróciło.

Zapytawszy miejscową ludność, z czego zrobiono tę zabawkę, Cook dowiedział się, że sok z jednego z drzew, hevea, twardnieje w ten sposób. Znacznie później odkryto, że jest to biopolimer gumy.

Znana jest natura chemiczna tego związku – jest to izopren, który przeszedł naturalną polimeryzację. Formuła gumowa (C 5 H 8) n. Jego właściwości, dzięki którym jest tak ceniony, to:

elastyczność;
odporność na zużycie;
izolacja elektryczna;
wodoodporny.

Istnieją jednak również wady. Na zimno staje się kruchy i łamliwy, a w upale staje się lepki i lepki. Dlatego konieczna stała się synteza analogów sztucznej lub syntetycznej zasady. Obecnie gumy są szeroko stosowane do celów technicznych i przemysłowych. Najważniejsze produkty na ich bazie:

guma;
ebonity.

Bursztyn

Jest to polimer naturalny, gdyż w swojej strukturze jest żywicą, jej formą kopalną. Strukturę przestrzenną stanowi amorficzny polimer ramowy. Jest bardzo łatwopalny i można go zapalić płomieniem zapałki. Posiada właściwości luminescencyjne. To bardzo ważna i cenna cecha, którą wykorzystuje się w jubilerstwie. Biżuteria na bazie bursztynu jest bardzo piękna i poszukiwana.

Ponadto biopolimer ten wykorzystywany jest również do celów medycznych. Wykonuje się z niego również papier ścierny, powłoki lakiernicze do różnych powierzchni.

Polimer

Polimer- związek wielkocząsteczkowy, substancja o dużej masie cząsteczkowej (od kilku tysięcy do kilku milionów), składa się z dużej liczby powtarzających się grup atomowych o tej samej lub różnej budowie - jednostki złożone, połączone ze sobą wiązaniami chemicznymi lub koordynacyjnymi na długie łańcuchy liniowe (np. celuloza) lub rozgałęzione (np. amylopektyna), a także przestrzenne struktury trójwymiarowe.

Często w swojej strukturze można wyróżnić monomer - powtarzający się fragment strukturalny zawierający kilka atomów. Polimery składają się z dużej liczby powtarzających się grup (jednostek) o tej samej strukturze, na przykład nazywane są polichlorkiem winylu (-CH2-CHCl-) n, kauczukiem naturalnym itp. Związki wielkocząsteczkowe, których cząsteczki zawierają kilka rodzajów powtarzających się grupy nazywane są kopolimerami.

Polimer powstaje z monomerów w wyniku reakcji polimeryzacji lub polikondensacji. Polimery obejmują wiele związków naturalnych: białka, kwasy nukleinowe, polisacharydy, gumę i inne substancje organiczne. W większości przypadków pojęcie to odnosi się do związków organicznych, jednak istnieje wiele polimerów nieorganicznych. Dużą liczbę polimerów otrzymuje się syntetycznie z najprostszych związków pierwiastków pochodzenia naturalnego poprzez polimeryzację, polikondensację i przemiany chemiczne. Nazwy polimerów powstają od nazwy monomeru z przedrostkiem poli-: poli etylen, poli propylen, poli octan winylu...

Ze względu na swoje cenne właściwości polimery znajdują zastosowanie w budowie maszyn, przemyśle tekstylnym, rolnictwie i medycynie, motoryzacji i przemyśle stoczniowym, w życiu codziennym (tekstylia i wyroby skórzane, naczynia, kleje i lakiery, biżuteria i inne przedmioty). Na bazie związków wielkocząsteczkowych wytwarzana jest guma, włókna, tworzywa sztuczne, folie i powłoki malarskie. Wszystkie tkanki organizmów żywych są związkami wielkocząsteczkowymi.

Nauka o polimerach

polimery syntetyczne. Sztuczne materiały polimerowe

W pierwszym przypadku produkcja wielkoseryjna opiera się na masie celulozowej. Pierwszy materiał polimerowy z fizycznie modyfikowanej celulozy – celuloid – uzyskano na początku XX wieku. Produkcja eterów i estrów celulozy na dużą skalę była organizowana przed i po II wojnie światowej i trwa do dziś. Na ich bazie produkowane są folie, włókna, farby i lakiery oraz zagęszczacze. Należy zaznaczyć, że rozwój kina i fotografii był możliwy jedynie dzięki pojawieniu się przezroczystej folii wykonanej z nitrocelulozy.

Produkcja polimerów syntetycznych rozpoczęła się w 1906 roku, kiedy L. Baekeland opatentował tzw. żywicę bakelitową – produkt kondensacji fenolu i formaldehydu, który po podgrzaniu zamienia się w trójwymiarowy polimer. Od dziesięcioleci stosowany jest do produkcji obudów urządzeń elektrycznych, akumulatorów, telewizorów, gniazdek itp., a obecnie coraz częściej stosowany jest jako spoiwo i klej.

Klasyfikacja polimerów

Zgodnie ze składem chemicznym wszystkie polimery dzielą się na organiczne, pierwiastki organiczne i nieorganiczne.

polimery organiczne. Powstaje przy udziale rodników organicznych (CH3, C6H5, CH2). Są to żywice i gumy.
polimery pierwiastkowe. Zawierają atomy nieorganiczne (Si, Ti, Al) połączone z rodnikami organicznymi w głównym łańcuchu rodników organicznych. Nie istnieją w naturze. Sztucznie uzyskanym przedstawicielem są związki krzemoorganiczne.
polimery nieorganiczne. Opierają się na tlenkach Si, Al, Mg, Ca itp. Nie ma szkieletu węglowodorowego. Należą do nich ceramika, mika, azbest.

Należy zaznaczyć, że w materiałach technicznych często stosuje się połączenia poszczególnych grup polimerów. Są to materiały kompozytowe (na przykład włókno szklane).

Ze względu na kształt makrocząsteczek polimery dzielą się na liniowe, rozgałęzione, wstęgowe, przestrzenne, płaskie.

Ze względu na skład fazowy polimery dzielą się na amorficzne i krystaliczne.

Polimery amorficzne są jednofazowe i zbudowane z cząsteczek łańcuchowych połączonych w pakiety. Pakiety mogą poruszać się względem innych elementów.

Polimery krystaliczne powstają, gdy ich makrocząsteczki są wystarczająco elastyczne, aby utworzyć strukturę.

Ze względu na polarność polimery dzielą się na polarne i niepolarne. Polarność jest określona przez obecność w ich składzie dipoli - cząsteczek o zdysocjowanym rozkładzie ładunków dodatnich i ujemnych. W polimerach niepolarnych momenty dipolowe wiązań atomowych znoszą się wzajemnie.

Ze względu na ogrzewanie polimery dzielą się na termoplastyczne i termoutwardzalne.

Naturalne polimery organiczne

Naturalne polimery organiczne powstają w organizmach roślinnych i zwierzęcych. Do najważniejszych z nich należą polisacharydy, białka i kwasy nukleinowe, które w dużej mierze wchodzą w skład organizmów roślin i zwierząt i zapewniają funkcjonowanie życia na Ziemi. Uważa się, że decydującym etapem powstania życia na Ziemi było powstanie bardziej złożonych cząsteczek makromolekularnych z prostych cząsteczek organicznych.

Cechy polimerów

Specjalne właściwości mechaniczne:

elastyczność - zdolność do dużych odwracalnych odkształceń przy stosunkowo małym obciążeniu (gumy);
niska kruchość polimerów szklistych i krystalicznych (tworzywa sztuczne, szkło organiczne);
zdolność makrocząsteczek do orientowania się pod wpływem ukierunkowanego pola mechanicznego (stosowana przy produkcji włókien i folii).

Cechy roztworów polimerowych:

wysoka lepkość roztworu przy niskim stężeniu polimeru;
rozpuszczenie polimeru następuje na etapie pęcznienia.

Specjalne właściwości chemiczne:

zdolność do radykalnej zmiany swoich właściwości fizycznych i mechanicznych pod wpływem niewielkich ilości odczynnika (wulkanizacja gumy, garbowanie skóry itp.).

Specjalne właściwości polimerów tłumaczy się nie tylko ich dużą masą cząsteczkową, ale także faktem, że makrocząsteczki mają strukturę łańcuchową i mają unikalną dla przyrody nieożywionej właściwość - elastyczność.