uabooks.top

Материал параграфа поможет вам:

• получить представление о пластмассах;
• узнать о важнейших полимерах, из которых производят пластмассы;
• выяснить преимущества и недостатки пластмасс как материалов.

Пластмассы. На определенной стадии развития нашей цивилизации оказалось, что природные материалы уже не соответствуют возрастающим потребностям людей. Кроме того, их ресурсы на планете ограничены. Поэтому во второй половине XX в. начались интенсивные поиски материалов на основе синтетических полимеров. Химики занялись синтезом новых высокомолекулярных соединений, исследованием их свойств, разработ-

кой и внедрением в промышленность технологий производства полимерных материалов.

По своим свойствам полимерные материалы выгодно отличаются от природных. Они более долговечны, не подвергаются коррозии, имеют небольшую плотность, достаточную прочность; их легко обрабатывать, окрашивать в различные цвета, придавать им нужную форму.

Многие полимеры являются основой пластических масс, или сокращенно — пластмасс.

Пластмассы — материалы на основе полимеров, сохраняющие после нагревания и последующего охлаждения приданную им форму.

Кроме полимеров, пластмассы содержат добавки, улучшающие их свойства, повышающие устойчивость к химически агрессивным веществам, изменениям внешних условий. Добавками служат измельченные древесина, мел, графит, бумага, а также сажа, волокна, красители. Полимеры в соответствующих пластмассах являются связующими компонентами. Если к мономеру добавить вещество, которое при нагревании разлагается с выделением газа, то полученный полимер будет похож на застывшую пену; его называют пенопластом (рис. 86). Добавки-пластификаторы придают полимерному материалу пластичность.

Рис. 86.

Блоки

из пенопласта для утепления зданий

Полимеры — основа пластмасс. Рассмотрим важнейшие полимеры, входящие в состав пластмасс.

Полиэтилен

бесцветный прозрачный или белый полупрозрачный материал, внешне напоминающий парафин (рис. 87). Механические и физические свойства полиэтилена зависят от условий проведения реакции полимеризации¹.

¹ Различают полиэтилен высокого и низкого давления. Полимер второго вида имеет большую плотность.

Рис. 87.

Полиэтилен

На полиэтилен не действуют вода, растворы кислот (кроме концентрированной нитратной) и щелочей, жиры, масла. Однако этот полимер неустойчив по отношению к галогенам, при нагревании растворяется в жидких углеводородах и их галогенопроизводных, горит на воздухе.

Полиэтилен — термопластичный полимер. Из него производят водопроводные и канализационные трубы, упаковочную пленку и пленку для теплиц, тару, предметы быта, емкости для хранения неорганических кислот и щелочей (рис. 88). Он также служит тепло- и электроизоляционным материалом. Полиэтиленовые изделия морозоустойчивы, но не выдерживают нагревания выше 60—100 °С.

Политетрафторэтилен, или тефлон (-CF₂-CF₂-)_n> сходен с полиэтиленом. Он

обладает высокой химической стойкостью, не разрушается даже концентрированными кислотами, не растворяется и не набухает ни в одном из растворителей. В отличие от полиэтилена тефлон — негорючий полимер; он выдерживает достаточно высокую температуру.

Рис. 88.

Изделия из полиэтилена

Полипропилен

напоминает

полиэтилен не только по внешнему виду, но и по многим свойствам. Он также относится к термопластичным полимерам линейного строения. Полипропилен, как и полиэтилен, получают, осуществляя реакцию полимеризации (§ 31). Этот полимер используют для производства волокон, труб, упаковочной пленки, тары, деталей технической аппаратуры, предметов быта, игрушек, одноразовой посуды, а также как изоляционный материал (рис. 89). Изделия из полипропилена имеют повышенную твердость, являются износостойкими.

Поливинилхлорид

твердое

вещество, устойчивое к растворам щелочей,

Рис. 89.

Изделия из полипропилена

кислот, многим органическим растворителям. При нагревании выше IlO⁰C соединение разлагается с выделением хлороводорода.

Рис. 90.

Изделия из поливинилхлорида

Поливинилхлорид является термопластичным полимером. Его используют для производства искусственной кожи, линолеума, труб, волокон, тары, различных деталей. Из поливинилхлорида изготовляют сапоги, защитные перчатки (рис. 90).

Полистирол

аморфный

термопластичный полимер линейного строения. Он не реагирует с разбавленными растворами щелочей и кислот, растворим в некоторых органических растворителях. Полистиролу можно придать любую форму и цвет; он хорошо склеивается и обрабатывается. Недостатки этого полимера — невысокие прочность и термостойкость.

Изделия из полистирола и пенополистирола широко используются в бытовой технике, электронике, строительстве, медицине. Из этого полимера изготовляют звуко- и теплоизоляционные, облицовочные и декоративные плиты, детали для медицинских приборов и систем переливания крови, тару для пищевых продуктов, детские игрушки, спасательные круги, буйки, защитные шлемы, одноразовую посуду (рис. 91).

Недостатками пенополистирола являются хрупкость и горючесть. Плиты из этого материала медленно выделяют небольшие количества стирола C₆H₅-CH=CH₂ — токсичного

вещества, способного накапливаться в организме. Кроме этого, пенополистирол легко воспламеняется и горит с выделением копоти и вредных веществ.

Рис. 91.

Изделия из полистирола

Фенолоформальдегидные смолы — первые синтетические полимеры, получившие широкое применение в различных сферах. Их получают поликонденсацией фенола C₆H₅OH с

формальдегидом (метаналем)

В зави

симости от соотношения исходных веществ, а также катализатора образуются термопластичные или термореактивные смолы.

Фенолоформальдегидный полимер (рис. 92) является основой фенопластов. Это термостойкие материалы, нерастворимые в воде и органических растворителях. Из них изготовляют детали электрооборудования, предметы быта. Смеси фенопластов с отходами обработки древесины используют в виде плит в строительстве, производстве мебели. Наполнителями в фенопластах служат также хлопковое волокно, каолин.

Рис. 92.

Фрагмент

макромолекулы

фенолофор-

мальдегидного

полимера

Из фенолоформальдегидных поли-

меров изготовляют стеклопластики — очень прочные материалы, которые, кроме полимера, содержат стекловолокно или ткань из него.

Недостаток некоторых фенопластов — выделение ими небольшого количества токсичных веществ.

Отходы полимеров и окружающая среда. Все больше полимерной пленки, использованных пластмассовых изделий попадает в окружающую среду (рис. 93). Природа «не умеет» разлагать такие отходы. Их утилизация является актуальной экологической задачей.

Рис. 93.

Свалка

Это интересно

Более 10 % от массы всех бытовых отходов приходится на синтетические полимеры и пластмассы.

В развитых странах отходы полимеров и пластмасс переплавляют и применяют в производстве пленки, тары, различного оборудования либо направляют на переработку для получения органических соединений, горючих газовых смесей. Остатки пластмасс измельчают и добавляют к строительным смесям. Сжигая отходы полимеров, получают тепловую энергию. В Украине из отработанного полиэтилена изготовляют пленку для сельского хозяйства. На смену полиэтиленовым пакетам приходят сделанные из отходов целлюлозы (этот полимер сравнительно быстро разрушается микроорганизмами в природных условиях).

ВЫВОДЫ

Пластмассы — материалы на основе полимеров, сохраняющие после нагревания и после-

дующего охлаждения приданную им форму. Пластмассы содержат добавки, улучшающие их свойства.

Полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, полистирол являются термопластичными полимерами, а фенолоформальдегидные смолы бывают термопластичными и термореактивными.

Изделия из полимеров широко используются в быту, технике, строительстве, медицине, других сферах.

Загрязнение окружающей среды отходами синтетических полимеров является серьезной экологической проблемой.

234. Назовите полимеры, являющиеся основой пластмасс, и приведите их формулы.

235. Влияет ли строение полимера на его свойства? Ответ обоснуйте.

236. Назовите преимущества и недостатки использования пластмасс.

237. Состав поливинилацетата (основной компонент клея ПВА) отвечает формуле

Напишите

схему реакции полимеризации с образованием этого полимера.

238. Вычислите массовые доли элементов в поливинилхлориде.

239. По материалам из интернета подготовьте сообщение о полимере, который называют органическим стеклом, и областях его применения.

 

Это материал учебника Химия 10 класс Попель, Крикля