Полимерами называют высокомолекулярные химические соединения, в которых мономеры соединены между собой валентными связями. Термин «полимерия» и первые работы по изучению этих соединений появились еще в 1833 году в трудах И. Берцелиуса, а после того, как А.М. Бутлеров разработал теорию о химическом строении веществ, ученые заинтересовались полимерами всерьез. В дальнейшем полимерная химия стала развиваться как отдельная научная ветвь.
Разнообразие полимеров
Классификация полимеров представлена четырьмя системными группами:
- органические,
- неорганические,
- аморфные,
- кристаллические.
По происхождению соединения делятся на:
- биополимерные,
- искусственно выведенные,
- созданные синтетически.
Последние две группы применяются в промышленной обработке.
По своему структурному соединению полимеры бывают:
- Линейного соединения — атомные группы выстроены в цепочку или подчиняются определенной последовательности в линейном соотношении. Пример — каучук.
- В виде цепочки с ответвлениями. Для этих полимеров характерны способности плавиться при высокой температуре и растворяться. Пример — амилопектин.
- Пространственного вида или в виде трехмерной сетки. Представители этой группы плохо плавятся и растворяются.
По типу звеньев мономеров полимерные вещества делятся на гомополимерные и сополимерные. Последние также представлены двумя группами — длинными мономерами с беспрерывным последовательным расположением звеньев (блокирующие сополимеры) и с привитыми связями, где к элементам, находящимся со внутренней стороны могут быть дополнительно присоединены цепи другого строения.
Если состав одной цепи представлен атомами различного полимерного происхождения, такое соединение называется гетероцепным. К этой группе относятся углеродные, азотные, кремниевые и фосфорные разряды атомов. Для гомоцепных полимеров характерно строение атомов из чистого углеродного состава. К наиболее известным примерам можно отнести полиэтилентерефталаты, а также полиамидные белки и материалы, в их числе полиэтилен и полиметилметакрилат. Вещества, в которых соединены углеводородная группа и неорганические элементы, называются элементорганическими. Неорганические полимеры рассматриваются как самостоятельная категория материалов.
Производство штучных полимеров
Производство синтетических полимеров возможно только при человеческом вмешательстве. Их названия явно указывают на природный мономер, который послужил основой: у полиэтилена — этилен, у полипропилена — пропилен и т.д.
Выработка синтетического полимера выполняется многоразовым и поочередным присоединением мономерных составляющих цепи к постоянно увеличивающейся центральной части полимера. Полимеризация представлена процессами двух видов: радикальными и ионными.
Радикальные процессы инспирируются свободными радикалами и проходят в несколько этапов:
- Инициирование — образование активных центров процессов полимеризации за счет химического, радиоактивного, теплового и других видов воздействия.
- Образование свободных радикалов — к растущему центру прикрепляются новые звенья мономера, цепь растет.
- Передача цепочки — активный центр локализуется в другой молекуле, появляется еще несколько активных центров, что вызывает разветвление цепи.
- Разрыв цепи и гибель активных центров — происходит, когда инспирация малоактивных радикалов невозможна.
Полиэтилены, полистиролы и аналогичные виды полимеров производятся методом радикальной полимеризации.
Ионные процессы полимеризации проходят в следующей последовательности:
- Возникают активно растущие центры.
- Начинается рост цепочки и, впоследствии, ее гибель.
В данном случае активными центрами выступают катионы или анионы, что и определяет название процесса — катионный или анионный. Как правило, полимеризация выполняется в:
- эмульсии — участвуют предварительно измельченные в жидкости мономеры;
- суспензии — мономер находится в виде капель в жидкости (метод используется для производства гранулированных полимеров);
- массе — используется мономер в жидкой неразбавленной форме;
- газовой фазе — звенья мономеров находятся в газообразном состоянии, а полимерный материал получает жидкую или твердую форму;
- растворе.
Производство полимерных веществ из многочисленных функциональных соединений называется поликонденсацией, в процессе возможно испарение побочной продукции — воды, спирта и т.д. Поликонденсация линейного типа предполагает участие одного мономера с двумя функциональными категориями и аналогичного числа мономеров, представленных различными функциональными группами. При трехмерном типе из мономеров, состоящих из более чем двух функциональных групп, формируются сшитые трехмерные полимеры — для производства таких веществ необходимо присоединение к мономерам «сшивающих» функциональных групп.
Применяемые в производстве полимеры могут быть сконфигурированы как простые (наполненные) или сложные (ненаполненные) вещества. У более сложных полимеров в состав могут быть включены специальные улучшающие свойства добавки.
На сегодняшний день благодаря полимерам существует альтернатива цветному металлу в выпуске большой части изделий, за счет чего стало возможным уменьшить массу продукции и ее себестоимость, а также увеличить сроки ее эксплуатации.
Электронагреватели для полимерных материалов
Основа надлежащей тепловой обработки полимеров — исключительно качественные промышленные электронагреватели. В большинстве случаев технология требует применения патронных, хомутовых нагревателей, пластинчатых (плоских) ТЭНов и других видов. В зависимости от типа ими оснащают определенные зоны оборудования для равномерного поддержания температуры.
«БМСТЕХ» выпускает устройства для промышленного нагрева возможно в различных конфигурациях с возможностью нагрева от 50 до 1800°C, с типовыми и индивидуальными параметрами — в зависимости от технологических задач. Обращайтесь к нашим специалистам, и они помогут правильно подобрать нагреватель и его оснастку дополнительными элементами — датчиками, термопарой и т.д.
