Презентация на тему "Искусственные полимеры"

Содержание

• 
  Слайд 1
  

  полимеры

• 
  Слайд 2
  

  Полимеры (от греч. поли — много и мерос — часть) — это высокомолекулярные, главным образом органические вещества (впрочем, известны и неорганические полимеры, к которым относятся, например, графит, алмаз, стекло, цемент и др.), крупные молекулы которых построены из многократно повторяющихся, совершенно одинаковых для каждого полимера структурных звеньев, образованных из мономеров (от греч. моно — один и мерос — часть). Так, в молекулярной формуле натурального каучука [—СН2—СН = С(СН3)—СН2—]n, отображающей молекулярную цепь, в квадратных скобках заключено структурное звено, образованное из мономера изопрена СН2 = СН—С(СН3) = СН2, а n — коэффициент полимеризации, или число, показывающее, сколько раз это структурное звено повторяется в молекуле. Для каучука n = 10 000. Длина одной макромолекулы каучука, если ее выпрямить в одну линию, составляет около 8 мкм. По происхождению полимеры можно разделить на природные (целлюлоза, крахмал, каучук и др.) и синтетические (полихлорвинил, полистирол, полиамиды и др.).

• 
  Слайд 3
  
• 
  Слайд 4

  Природные полимеры

  Целлюлоза (клетчатка) — природный полимер полисахарид, принадлежащий к классу углеводов. Это прочное волокнистое вещество, из которого состоит опорная ткань всех растительных клеток. Макромолекула целлюлозы (С6Н10О5)n построена из многократно повторяющихся структурных звеньев — остатков b­глюкозы (остатком глюкозы называется то, что остается от ее молекулы после отсоединения молекулы воды).

• 
  Слайд 5
  

  Растения, из которых получаютрастительные волокна:1 – лен; 2 – хлопчатник:а – цветущая ветвь; б – плод (коробочка

• 
  Слайд 6
  

  Натуральный каучук — полимер изопрена, который производится из латекса — сока некоторых тропических деревьев, главным образом гевеи бразильской, произрастающей в Южной Америке, Индии, Африке и на Цейлоне. Латекс — это коллоидная система. При добавлении к латексу кислот или при нагревании устойчивость золя нарушается, и каучук выпадает в виде осадка, который высушивают, вальцуют и нарезают листами. Очень крупные молекулы каучука длиной около 8 мкм не вытянуты в нитку, а закручены в клубок, поэтому каучук имеет высокую эластичность. Каучук был давно известен индейцам Южной Америки, которые делали из него сосуды для воды, мячи для игр и отливали на собственных ногах калоши. Каучук они называли «каочу», что в переводе означает слезы дерева. В Европе каучук стал известен в конце XV века, после возвращения Колумба из Америки, который привез в качестве заморских диковинок калоши и мячи индейцев.

• 
  Слайд 7
  

  добыча латекса из гевеи

• 
  Слайд 8
  

  Каучук эластичен и прочен, но он затвердевает на морозе, расплавляется при нагревании, впитывает воду, а также растворяется в бензине и некоторых других органических растворителях.Только в 40­х годах XIX века из каучука начали делать резину, после того как Чарльз Гудеар обнаружил, что в результате нагревания с серой каучук твердеет, превращаясь в прочный, теплостойкий и нерастворимый в воде материал — резину. Процесс взаимодействия каучука с серой при 120­150 °C называется вулканизацией. При этом атомы серы присоединяются к молекулам каучука по месту двойных связей, «сшивая» молекулярные цепи каучука в непрерывную трехмерную сетчатую систему.

• 
  Слайд 9
  

  Лигнин — вещество химически неустойчивое: под влиянием света, влаги, кислорода и тепла оно разрушается, вследствие чего растительные волокна, содержащие лигнин, теряют прочность и темнеют. В отличие от целлюлозы, лигнин растворяется в разбавленных кислотах и щелочах. Это свойство лигнина используется в производстве целлюлозы из древесины, соломы, тростника и других растительных тканей. Строение лигнина сложно и еще недостаточно изучено. Известно, что лигнин — природный полимер, структурным звеном которого является остаток β­оксикониферилового ароматического спирта. Одревеснение (отмирание) растительных клеток связано с появлением в них лигнина. Производными целлюлозы являются щелочная целлюлоза, целлофан, карбоксиметилцеллюлоза, нитро­ и ацетилцеллюлоза.

• 
  Слайд 10
  

  Нитроцеллюлоза выпускается трех видов: спирторастворимая, коллоксилин и пироксилин. Спирторастворимая нитроцеллюлоза — это мононитроцеллюлоза, применяемая для изготовления бесцветных, прозрачных, очень прочных спиртовых лаков. Коллоксилин — это динитроцеллюлоза, то есть продукт, в котором из трех спиртовых гидроксилов каждого структурного звена молекулы целлюлозы взаимодействуют с азотной кислотой только два. Коллоксилин хорошо растворяется в спирто­эфирной смеси, амилацетате и других сложных эфирах уксусной кислоты, ацетоне, формальгликоле и тому подобных органических растворителях. Применяется для изготовления кинопленки, фотоподложки, лаков и красок. Спиртоэфирный раствор нитроцеллюлозы, называемый коллодием, применяется в медицине. Нитроцеллюлоза, смешанная с камфорой (пластификатором), известна как пластическая масса — целлулоид. Нитроцеллюлоза очень огнеопасна. Пироксилин, или тринитроцеллюлоза (полный эфир целлюлозы и азотной кислоты), плохо растворяется в органических растворителях. Применяется как взрывчатое вещество — бездымный порох.

• 
  Слайд 11
  

  Ацетилцеллюлоза — прозрачное бесцветное негорючее вещество. Растворяется в сложных эфирах уксусной кислоты, ацетоне и дихлоргидрине, в спиртоэфирной смеси нерастворима. Ацетилцеллюлоза используется для получения негорючих прозрачных пленок и пластин, применяемых для изготовления альбомов наглядных пособий и для придания оттискам глянцевости путем припрессовки — ламинирования, а также в качестве основы для изготовления малотиражных офсетных печатных форм и, наконец, как негорючая фотоподложка. Сложные кислые смешанные эфиры целлюлозы уксусной и фталевой кислот (ацетофталаты) или уксусной и янтарной кислот (ацетосукцинаты) применяются в качестве фотополимеров при изготовлении форм высокой печати

• 
  Слайд 12
  

  Крахмал, так же как и целлюлоза, является природным полимером — полисахаридом, принадлежащим к классу углеводов и соответствующим молекулярной формуле (С6Н10O5)n, но структурным звеном молекулярной цепи крахмала является остаток α­глюкозы. Каждые два остатка α­глюкозы в крахмале образуют остаток дисахарида мальтозы, которая является геометрическим изомером целлобиозы. Крахмал содержит две фракции полисахаридов: амилозу и амилопектин. Амилозой богат картофельный крахмал, амилопектином — кукурузный (маисовый). Амилоза растворяется в воде хорошо, амилопектин — плохо. Этим и объясняется плохое растворение и более высокая температура клейстеризации маисового крахмала. Крахмал используется в полиграфии в качестве переплетного клея (клейстера), в бумажном производстве — для проклейки бумаги.

• 
  Слайд 13
  

  К белкам относятся коллаген костей, казеин молока, альбумин куриных яиц, глобулин крови и другие вещества, которые состоят из остатков аминокислот, соединенных между собой амидными группами —NH—СО— в длинные полипептидные молекулярные цепи, то есть в белковые молекулы. Концевыми группами этих цепей (молекул) являются, с одной стороны, аминогруппы, а с другой — карбоксильная группа. При гидролизе белковая молекула сперва распадается на пептиды, то есть на белковые соединения с меньшей молекулярной массой, а затем на аминокислоты. При взаимодействии карбоксильных групп белковых молекул с солями поливалентных металлов, например хрома и алюминия, наблюдается потеря растворимости — задубливание белков. Также хорошо задубливают белки формалин и уротропин

• 
  Слайд 14

  Синтетические полимеры

  Сегодня нейлоны относятся к числу наиболее распространенных полимеров. В 1935 году группа ученых под руководством Доктора Волласа Каротерза в фирме Du Pont разработала материал, состоящий из водорода, азота, кислорода и углерода. Ученые пытались найти материал, аналогичный по качественным характеристикам шелку. Открытие было сделано случайно: разогрев смесь каменноугольной смолы, воды и этилового спирта, ученые обнаружили, что получилось "нечто" — волокно, похожее на шелк, прозрачное и очень прочное. Название этого волокна появилось позже, в 1939 году на Всемирной ярмарке в Нью Йорке - "NYlon" ("нейлон" или "найлон") - по первым буквам названия города New York.

• 
  Слайд 15

  Светоизлучающие полимеры

  Компания Frost & Sullivan в своем исследовании прогнозирует, что мировой рынок органических светоизлучающих полимеров (СИП), светящихся разными цветами под воздействием тока невысокого напряжения, вырастет с текущего уровня в 3 млн долларов до 700 млн к 2005. Огромный потенциал СИП в производстве гибких и практичных ультратонких пластиковых дисплеев сейчас изучается производителями дисплеев и полимеров.

• 
  Слайд 16

  Линейные неполярные полимеры

• 
  Слайд 17
  

  К неполярным полимерам с малыми диэлектрическими потерями относятся полиэтилен, полистирол, политетрафторэтилен, получаемые полимеризацией. Мономерные звенья макромолекул этих полимеров не обладают дипольным моментом. Эти полимеры имеют наибольшее техническое значение из материалов, получаемых полимеризацией.

• 
  Слайд 18

  Линейные полярные полимеры

  По сравнению с неполярными полимерами материалы этой группы обладают большими значениями диэлектрической проницаемости ( =3 - 6) и повышенными диэлектрическими потерями (tg =1.10-2 - 6.10-2 на частоте 1МГц). Такие свойства обусловливаются асимметричностью строения элементарных звеньев макромолекул, благодаря чему в этих материалах возникает дипольно-релаксационная поляризация. Удельное поверхностное сопротивление этих материалов сильно зависит от влажности окружающей среды. К числу этих полимеров относятся поливинилхлорид, фторолон-3 (политрифторхлорэтилен), полиамидные смолы. Для электротехнических целей эти полимеры применяются в основном как изоляционные и конструкционные в диапазоне низких частот

• 
  Слайд 19
  
• 
  Слайд 20
  

  Полимеры, получаемые поликонденсацией. В зависимости от особенностей проведения реакции поликонденсации могут быть получены полимеры как с линейной, так и с пространственной или сетчатой структурой молекул. В связи с тем, что при поликонденсации происходит выделение низкомолекулярных побочных продуктов, которые не всегда могут быть полностью удалены из полимера, диэлектрические параметры поликонденсационнных полимеров несколько ниже, чем у получаемых с помощью полимеризации. Однако поликонденсационные полимеры могут быть получены с рядом ценных свойств, обусловливающих их широкое применение для материалов, применяемых в электротехнических целях. Так, линейные поликонденсационные полимеры имеют высокую прочность и большое удлинение при разрыве. Многие из них способны вытягиваться в тонкие нити, из которых можно получать электроизоляционные ткани, пряжу. Некоторые полимеры применяются для изготовления пленочных матриалов. Поликонденсационные полимеры с линейной структурой макромолекул, которым присущи свойства термопластичных материалов в исходной стадии, являются в своей конечной стадии термореактивными и широко применяются как связующее в пластмассах в качестве лаковой основы и в производстве слоистых пластиков.

• 
  Слайд 21

  Эпоксидная диановая смола

• 
  Слайд 22

  Линейный кремнийорганический полимер

• 
  Слайд 23

  Фенолформальдегидная смола

• 
  Слайд 24
  

  Полианилин и некоторые другие органические полимеры обладают важной особенностью –— они проводят ток. Уже было опубликовано много работ, посвященных возможности применений таких проводящих полимеров (в том числе и одномерных) в оптике и электронике. Однако разработка простой технологии получения нанопроводов из водорастворимых полимеров с управляемой морфологией остается еще нерешенной проблемой.

• 
  Слайд 25
  

  Что представляют собой полипептиды и белки? В чем их сходство и различие?

  Полипептиды и белки – полимеры, получаемые конденсацией a-аминокислот. При конденсации отщепляются молекулы воды и образуются пептидные связи С(О)–NH. Полипептиды относительно простые образования по сравнению с белками. В белках, как и в полипептидах, остатки аминокислот соединены в определенной последовательности – это первичная структура белков. А вот вторичная и третичная структуры, определяющие расположение молекулы в пространстве, характерны только для белков.

• 
  Слайд 26
  

  Отметьте пептидные связи и определите, сколько остатков аминокислот входит в состав полипептида:

  Пептидные связи отмечены «галочками» .В нашем полипептиде содержится четыре пептидные связи и пять остатков аминокислот:

• 
  Слайд 27
  

  Реакция конденсации – это взаимодействие органических соединений, при котором наряду с главным продуктом реакции образуется побочное неорганическое вещество (H2O, NH3, HCl) или спирт (СН3ОН, С2Н5ОН). Напишите две реакции конденсации аминокислот глицина и аланина

• 
  Слайд 28
  

  Природные волокна растительного происхождения хлопок и лен общей формулы (С6Н10О5)n представляют собой полимеры на основе глюкозы и образуются по схеме:nC6H12O6 (C6H10O5)n + nH2O.Относят ли эти волокна к высокомолекулярным соединениям? Что здесь является мономером, полимером, структурным звеном?

  Высокомолекулярными соединениями называют вещества полимерной природы, состоящие из множества (n) повторяющихся групп атомов – структурных звеньев. Хлопок и лен (С6Н10О5)n – высокомолекулярные соединения. Мономер здесь – глюкоза С6Н12О6, полимеры – целлюлозные молекулы волокон хлопка и льна, структурное звено – С6Н10О5. Степень полимеризации n – переменная величина: в целлюлозе значение n колеблется от 600 до 6000.

• 
  Слайд 29
  

  Какие из следующих синтетических волокон: получают реакцией полимеризации, а какие – поликонденсацией? Напишите уравнения реакций.

• 
  Слайд 30
  
• 
  Слайд 31
  

  Какое из синтетических волокон – капрон или лавсан – является полиэфирным волокном, а какое – полиамидным? Лавсан – полиэфирное волокно, а капрон – полиамидное

• 
  Слайд 32
  

  Где применяют капрон и лавсан? Из капрона делают корд (основу) авто- и авиапокрышек, пластмассовые детали машин, ткани. Капрон по прочности на разрыв уступает лишь природному волокну, по эластичности превосходит хлопковое волокно, по устойчивости к стиранию не имеет себе равных среди волокон. Лавсан добавляют к шерсти для изготовления немнущихся тканей, из него делают транспортерные ленты, ремни, паруса.

• 
  Слайд 33
  

  Искусственные волокна получают модификацией уже готового природного волокна (обычно целлюлозы). При получении синтетических волокон высокомолекулярные соединения образуются из низкомолекулярных. Реакция превращения целлюлозы в триацетилцеллюлозу – источник ацетатного волокна: . Искусственные волокна – вискозное, медно-аммиачное, ацетатное – получают химической обработкой природного волокна целлюлозы. Чем по способу получения искусственные волокна отличаются от синтетических?