Характеристики полимерных материалов

Полимерные материалы — это соединения, содержащие высокомолекулярные вещества (полимеры), молекулы которых состоят из большого количества повторяющихся элементарных звеньев. В состав полимерных материалов входят химические соединения, придающие им пластичность, прочность, заданную расцветку и т. д. Благодаря этому полимерные материалы называют еще пластическими массами. Образуются полимеры в результате двух типов реакций: реакции последовательного присоединения (собственно полимеризации) и поликонденсации. При полимеризации из большого числа последовательно присоединяющихся молекул низкомолекулярных веществ (мономеров) к активному центру растущей цепи образуются молекулы высокомолекулярных соединений без выделения побочных продуктов. Полимеризация происходит в том случае, если молекулы мономеров, вступающих в реакцию, обладают определенным избытком энергии и находятся в активном возбужденном состоянии. Эта реакция продолжается до тех пор, пока в ней не примут участие все исходные мономеры, в результате чего образуется высокомолекулярный продукт.
Поликонденсация — реакция образования высокомолекулярных соединений из би- или полифункциональных органических соединений, сопровождающаяся отщеплением какой-нибудь простой неорганической или органической молекулы (воды, аммиака, водорода и т. д.).
Основное отличие процесса полимеризации от поликонденсации заключается в том, что в первом случае это меха-ническо-физический процесс, а во втором — химический.
Все полимерные материалы получаются на основе высоко- и низкомолекулярных соединений. Высокомолекулярные вещества имеют молекулярную массу, равную десяткам и сотням тысяч единиц и являющуюся средней массой всех молекул, входящих в структуру полимера. В отличие от низкомолекулярных (углеводов, органических кислот, жиров) высокомолекулярные почти не растворяются в растворителях, образуя при этом коллоидный раствор. При нагревании они постепенно размягчаются и разлагаются без перехода в жидкое состояние, но не превращаются в пар и не улетучиваются, что обусловлено большой силой сцепления макромолекул. Эти вещества сочетают в себе свойства газов (упругость), жидкостей (текучесть, расширение, сжимаемость), твердых тел (способность сопротивляться деформации).
Различают природные (биополимеры) и синтетические полимерные материалы. К биополимерам относятся животный и растительные белки, природные смолы — каучук, клетчатка и т. д. К синтетическим — большое количество искусственно создаваемых из мономеров соединений: полиэтилен, капрон, полипропилен и т. д. Последние являются исходным сырьем при образовании пластических масс.
Мономеры имеют линейную структуру, представляющую собой длинные нитевидные цепи атомов (длина линейной молекулы примерно в 1000 раз больше ее поперечного сечения). Такую молекулу можно сравнить с нитью длиной 1 м и диаметром 1 мм. Такую структуру имеют, например, молекулы полиэтилена, поливинилхлорида и пр. В результате соединения линейных молекул поперечными связями образуется трехмерная структура, характерная для резины, алмазов и других веществ. Трехмерную структуру нельзя разделить на отдельные цепи, не нарушая химической связи, а наличие в ней поперечных связей делает ее прочной.
При гигиенической оценке исходного сырья полимерных материалов учитывают химическую и биологическую активность мономеров. Последняя может определяться не только их токсичностью, но и загрязняющими примесями, которые являются более токсичными, чем сами мономеры. Как правило, мономеры не полностью вступают в химическую связь при образовании полимера, а в том или другом количестве находятся в свободном состоянии и мигрируют в окружающую среду. Остальные компоненты полимерных материалов также поступают в окружающую среду. Количество и длительность поступления вредных веществ из полимеров зависят от их летучести, упругости паров, климата, эксплуатационных особенностей и т. д.
Во время эксплуатации под влиянием различных факторов (физических, механических, химических) может наступить разложение высокомолекулярных соединений, при котором высвобождаются исходные мономеры, продукты деструкции и дезинтеграции полимеров в виде биологически активных низкомолекулярных соединений. В зависимости от назначения и свойств в состав полимерных материалов могут входить связывающие, вспенивающие агенты, пластификаторы, стабилизаторы, катализаторы, ингибиторы, растворители, антикоагулянты, антиоксиданты, антистатики, наполнители, пигменты и т. д.
Наибольшее применение полимерные материалы получили в химической промышленности. Поскольку полимерные материалы являются многокомпонентными соединениями, из них может выделяться около 50 вредных веществ. Некоторые из них обладают выраженным токсическим действием, способны кумулироваться, вызывать аллергию и различного рода нарушения, возникающие у человека в ближайшие или отдаленные сроки. Выделяющиеся вещества могут быть причиной выраженной интоксикации, проявляющейся в виде специфического заболевания. При воздействии малой интенсивности могут возникать неспецифические скрытые и малосимптомные проявления токсического эффекта. Непрореагировавшие мономеры, низкомолекулярные компоненты синтеза (эмульгаторы, растворители, катализаторы) либо специальные вещества, вводимые в пластмассу для придания ей необходимых физико-механических свойств (пластификаторы, стабилизаторы, красители, наполнители, антистатические добавки), выделяющиеся в окружающую среду, могут влиять на здоровье человека.

Facebook Vk Ok Twitter LinkedIn Telegram Whatsapp Pocket

Похожие записи:

Большое разнообразие строительных материалов, применяемых в строительстве жилых и обществе...
Бетон представляет собой искусственную смесь в виде камня, состоящую из щебня, гравия, песка,...
Древесные материалы обладают плохой теплопроводностью, долговечны,, легко поддаются обрабо...