Презентація "Пластмаси. Гума.Каучук. Волокна"

Пластмаси. Каучук, гума. Синтетичні волокна Матеріали для курсу 10 класу

Пластмасиматеріали на основі полімерів, що зберігають після нагрівання і наступного охолодження надану їм форму. Пластмаси містять добавки, які покращують їхні властивості, підвищують стійкість до хімічно агресивних речовин, зміни зовнішніх умов. Добавками слугують розмелені деревина, крейда, графіт, а також сажа, подрібнений папір, волокна, барвники. Полімери у відповідних пластмасах є зв’язуючими компонентами. Якщо до мономера додати сполуку, яка при нагріванні розкладається з виділенням газу, то добутий полімер матиме вигляд застиглої піни; його називають пінопластом Блоки з пінопласту для утеплення будинків

Поліетилен (-СН2-СН2-)n. Поліетилен – термопластичний матеріал. Полімери- основа пластмасбезбарвний прозорий або білий напівпрозорий матеріал зовні нагадує парафін . Механічні та фізичні властивості поліетилену залежать від умов здійснення реакції полімеризації. На поліетилен не діють вода, розчини кислот (крім концентрованої нітратної) і лугів, жири, масла. Однак цей полімер нестійкий щодо галогенів, при нагріванні розчиняється в рідких вуглеводнях та їх галогенопохідних, горить на повітрі. Із нього виробляють водопровідні та каналізаційні труби, пакувальну плівку і плівку для теплиць, тару, предмети побуту, ємності для зберігання неорганічних кислот і лугів. Він також слугує тепло- й електроізоляційним матеріалом. Поліетиленові вироби є морозостійкими, але не витримують нагрівання вище 60—100 °С.

Політетрафторетилен (-CF2-CF2-)n або тефлон. Має високу хімічну стійкість, не руйнується навіть концентрованими кислотами, не розчиняється й не набрякає в жодному розчиннику. На відміну від поліетилену тефлон — негорючий полімер; він витримує досить високу температуру.

Належить до термопластичних полімерів лінійної будови. Поліпропілен, як і поліетилен, добувають, здійснюючи реакцію полімеризації. Цей полімер використовують для виробництва волокон, труб, пакувальної плівки, тари, деталей технічної апаратури, предметів побуту, іграшок, одноразового посуду, а також як ізоляційний матеріал . Вироби з поліпропілену мають підвищену твердість, стійкі до тертя.

Є термопластичним полімером. Його використовують для виробництва штучної шкіри, лінолеуму, труб, волокон, тари, різних деталей. Із полівінілхлориду виготовляють чоботи, захисні рукавички.

Аморфний термопластичний полімер лінійної будови. Він не реагує з розбавленими розчинами лугів і кислот, розчиняється в деяких органічних розчинниках. Полістиролу можна надавати будь-якої форми і кольору; він добре склеюється та обробляється. Недоліки цього полімеру — невисокі міцність і термостійкість.

Пінополістирен.Із цього полімеру виготовляють звуко- і теплоізоляційні, облицювальні та декоративні плити, деталі для медичних приладів і систем переливання крові, тару для харчових продуктів, дитячі іграшки, рятувальні круги, буйки, захисні шоломи, одноразовий посуд. Недоліками пінополістирену є крихкість і горючість. Плити із цього матеріалу повільно виділяють невеликі кількості стиролу С6 Н5-СН=СН2 — токсичної речовини, здатної накопичуватися в організмі. Крім цього, пінополістирол легко спалахує й горить із виділенням кіптяви і шкідливих речовин.

Відходи полімерів і довкілля. У розвинутих країнах частину відпрацьованих полімерів і пластмас переплавляють та застосовують у виробництві плівки, тари, різного обладнання, а решту переробляють на органічні сполуки, горючі газові суміші. Іноді залишки полімерних матеріалів подрібнюють і додають до будівельних сумішей. Спалюючи відходи деяких полімерів, отримують теплову енергію. В Україні з відпрацьованого поліетилену виготовляють плівку для сільського господарства. На заміну поліетиленовим пакетам приходять паперові або зроблені з відходів целюлози (цей полімер порівняно швидко руйнується мікроорганізмами в природних умовах). Забруднення довкілля відходами штучних полімерів є серйозною екологічною проблемою.

Каучуки – це полімери рослинного або синтетичного походження, з яких виготовляють гуму. Характерна особливість — висока еластичність її і здатність після деформації відновлювати свою форму. Але до температури -50°С. Вони водонепроникні, зносостійкі, мають хороші електроізоляційні властивості

Натуральний каучук. Міститься у соку деяких рослин, головним чином гевеї, нагадує молоко (це емульсія каучуку у воді). Утворений з цис-поліізопрену. Легший за воду, розчиняється в органічних розчинниках, здатний приєднувати водень, галогени, галогеноводні. При нагріванні перетворюється на мономер. Окиснюється киснем повітря та іншими окисниками. Щоб цього не сталось, його одразу обробляють розбавленими кислотами, перемивають, висушують. Але він нестійкий до дії температур. Може розірватись при певному зусиллі.

Фізичні властивості При температурі повітря: -195°C він твердий і прозорий; від 0 ° до 10 °C - крихкий і непрозорий; при 20 °C - м'ягкий, пружний і напівпрозорий;при 50 °C - він становиться пластичним і липкимпри 80 °C - натуральний каучук втрачає еластичність; при 120 °C — перетворюється в смолоподібну рідину, після загускання якої вже не можливо утворити початковий каучук;від до 200—250 °C каучук розкладається (уторюються газоподібні та рідкі речовини)

Будова полімерного ланцюжка

В натуральному каучуку міститься 91-96% поліізопрена (C5 H8)n, а також білки та амінокислоти, жирні кислоти, каротин, невелика кількість солей міді, марганцю, заліза та інших речовин. Поліізопрен натурального каучуку є стереорегулярним полімером. Практически всі ділянки ізопрену (98-100%) в макромолекулі приеднані в цис-1,4-положенні: Цікаво, що існує природній геометричний ізомер каучуку – гуттаперча (транс-1,4-поліізопрен): [- СН2 – С = СН – СН2-]п | СН3 СН2 = С – СН = СН2 | СН3

Чарльз Гудір. У 1834 р. відкрив процесвулканізації резини.

Історія вулканізаціїВ один із зимових днів 1839 року «резинова людина» кинула в піч суміш каучуку з сіркою. Продукт виявився назвичайно пружним і міцним, а головне – не втрачав своїх властивостей під дією тепла.

Вулканізований каучук (гума)При нагріванні з сіркою відбувається “зшивання” полімерних ділянок, за рахунок сульфідних місточків. Процес називається вулканізацією.

Синтетичний каучук Сергій Васильович ЛєБЄДЕВ російський вчений (1874 -1934) У 1931 році придумав як синтезувати каучук з етилового спирту за одну стадію(з бутадієну в присутності металічного натрію)

Перші в світі 250 кг синтетичного каучуку були отримані на цьому заводі, в Санкт -Петербурзі. Відразу ж були побудовані три великих заводи в Ярославлі, Воронежі і Єфремові.

Синтетичні каучуки — добувають штучним шляхом з бутадієну, ізопрену, хлоропрену, стиролу. При нагріванні вони також розкладаються. Вони є основою для виробництва гуми. Загальна схема утворення каучуків:де Y — H (мономером є бута-1,3-дієн, полімером — бутадієновий каучук, або полібутадієн); CH3 (мономер — ізопрен, полімер — ізопреновий каучук, або поліізопрен); Cl (мономер — хлоропрен, полімер — хлоропреновий каучук, або поліхлоропрен).

Види синтетичних каучуків. Бутадієн – стирольний каучук. Бутадієн – нітрольний каучук

В наш час виробляється великий асортимент синтетичних каучуків, різних за складом і за властивостями. Каучуки класифікують і називають за назвою мономерів, що використовують для їх одержання (ізопренові, бутадієнові каучуки), або за характерною групою атомів, що входять в їх склад (полісульфідні, кремнійорганічні і т.п.). Приклади деяких синтетичних каучуків широко поширені бутадієнові СКД (стереоурегульований 1,4-цис-полібутадієн). ізопренові (1,4-цис-поліізопрен) каучуки.

Бутилкаучук (БК) - сополімер 2-метилпропена з невеликою кількістю ізопрену Поліхлоропренові каучуки (наірит, неопрен) фторкаучуки - сополімери фторирувані або частково фторувані алкеникремнійоргані каучуки - поліорганосилоксани

Сьогодні із бутадієну та ізопрену виробляється 80% світового синтетичного каучуку. Також його виготовляють з стиролу, хлоропрену, етилену та інших полімерів.

Отримання синтетичного каучуку — одне із великих досягнень ХХ століття. Але це відкриття принесло не лише користь. Щорічно в світі викидається до 100 млн використаних автомобільних покришок. в природніх умовах вони розкладаються не менше 100 років, а при спалюванні виділяють надзвичайно шкідливі речовини.

Синтетичні волокна. Поліестерні та поліамідні волокна

Поняття про синтетичні волокна. Синтетичне волокно — це хімічне волокно, яке формують із синтетичних полімерів. У промисловості для одержання синтетичних волокон застосовують поліаміди, поліефіри, поліакр лонітрил, поліолефіни,  полівінілхлорид,  полівініловий спирт.

Види синтетичних волокон. Синтетичні волокна. ПоліакрилонітрильніПоліамідніПолівінілспиртовіПолівінілхлоридніПоліолефіновіПоліуретановіПоліформальдегідніПоліестерніВуглецеві нитки. Фторволокно

Штучні волокна. До штучних волокон належать волокна, виготовлені шляхом хімічної обробки природної сировини целюлозного й білкового походження. Виготовляючи їх спершу готують прядильний розплав чи розчин,тому що для вироблення хімічних волокон необхідно, щоб молекули си-ровини були рухливі. Тільки так їх можна розмістити вздовж осі утворю-ваного волокна й сформувати нитку. Штучні волокна: а — віскозне; б — ацетатне

Ацетатне волокно. Природний полімер целюлозу піддають хімічній обробці ангідридом етанової кислоти (СН3 СО)2 О, а утворений продукт реакції розчиняють у відповідних розчинниках. Утворену однорідну рідку суміш за спеціальними технологіями перетворюють на волокно.

Віскозне волокно. Добувають з целюлози, якупіддають хімічній обробці з використанням нітратної кислоти. Віскозне волокно багато в чому схоже з натуральними волокнами (льоном і бавовною). Тканина з віскози має шовковистий блиск, приємна на дотик,м’яка, гігроскопічна, легко та рівномірно зафарбовується. Через неї добрепроникає повітря, тобто в одязі з такої тканини тіло «дихає», що у спеку створює відчуття прохолоди.

Віскозне мікроволокно під назвою «Мікромодал» зовнісхоже на натуральний шовк, бархатисте, м’яке й дуже легке. Відомим вамзастосуванням цього волокна є виготовлення панчіх і колгот.

Мідноамоніачне волокно. Використовують у виробництві килимів,технічних тканин, трикотажних виробів

Синтетичні волокна. Синтетичні волокна на відміну від штучних від початку й до кінцявиготовляють із продуктів переробки вуглеводневої сировини

Поліпропіленове волокно синтетичне волокно, виготовлене з роз-плаву поліпропілену. Воно також стійке до дії відбілювачів, кислот, органічних розчинників, його не псують цвілеві гриби, бактерії й комахи. Спецодяг, синтетичні килими, ковдри,тканини для пошиття верхнього одягу — це окремі приклади його застосування.

Поліестер (поліефір)Волокно, виготовлене з продукту кополімеризації двохатомного насиченого спирту етан-1,2-діолу (етиленгліколю) з терефталевою кислотою. З поліестеру виготовляють штучне хутро і килими, комбіновані тканини, до складу яких можуть входити шерсть, бавовна, льон. З таких тканин шиють верхній одяг, а також гардинно-тюлеві вироби.

Полівінілхлоридне (ПВХ)Волокно формують із розчинів полівінілхлориду. Негорючий, тканинами оббиті сидіння автомобілів, літаків, потягів тощо.

Еластан (поліуретанове волокно),спандекс. Основна властивість еластану, як і каучуків, — еластичність. Що більший вміст еластану в тканині (його додають до багатьохвидів волокон), то краще вона розтягується. Вироби з такого матеріалуоблягають фігуру, зберігають форму тривалий час, легкі й зручні підчас носіння.

Капрон (нейлон-6)синтетичний полімер, структурними ланкамиякого є залишки 6-аміногексанової (e-амінокапронової) кислоти. Хімічна будова цієї амінокислоти така, що характеристичні групи NH2 і СООН розташовані біля крайніх атомів Карбону H2 N (CH2)5 COOH. Капрон — стійка до більшості розчинників тверда речовина білого кольору, пом’якшується за температури 210 °С. З розплаву капрону можна легко витягувати нитки навіть у лабораторних умовах. Капронове волокно еластичне, дуже міцне, стійке до стирання тазгинання, негігроскопічне, з нього виготовляють канати,волосінь. Проте є в капрону й небажані властивості — він нестійкий до нагрівання, дії кислот і лугів. Через негігроскопічністькапронового одягу людина в ньому швидко пітніє.

Визначити, яку основу — синтетичну чи натуральну — має волокно, можна нагріваючи або спалюючи волокно чи тканину. Штучні целюлозні волокна (бавовна, ацетатне, віскозне) спалахують швидко й згорають,розповсюджуючи запах паленого паперу. Грудочка, що залишається після горіння, легко розтирається пальцями. Натуральні волокна (вовняні,шовкові) згорають аналогічно целюлозним, розповсюджуючи запах паленого пір’я. Синтетичні волокна (наприклад, капрон) спершу плавляться, а потім згорають, розповсюджуючи різкий малоприємний (мишачий) запах. Поліестерні волокна швидко згорають, після чого залишається грудочка, яка пальцями не розтирається.