L'utilisation de matériaux polymères. L'utilisation des polymères au quotidien

Imaginez la situation suivante. Vous quittez le magasin et êtes pressé de jeter rapidement le colis dans la voiture. C'est fait. Vous vérifiez rapidement votre téléphone et conduisez. En entrant dans votre appartement, vous vous essuyez les pieds sur un tapis en caoutchouc, sortez tout des colis : une poêle avec revêtement antiadhésif, des jouets pour un enfant, de la mousse à raser, une paire de chemises, du papier peint. Il semble qu'ils n'aient rien oublié. Vous prenez une bouteille d'eau avec vous et allez à l'ordinateur - il est temps de travailler. Tout ce qui est mentionné ci-dessus contient des polymères. Jusqu'au magasin.

Les polymères, qu'est-ce que c'est ?

Les polymères sont des matériaux constitués de longues chaînes de molécules répétitives. Ils possèdent propriétés uniques en fonction du type de molécules connectées et de la manière dont elles sont connectées. Certains d'entre eux se plient et s'étirent, comme le caoutchouc et le polyester. D'autres sont durs et résistants, comme les époxy et le plexiglas.

Le terme "polymère" est couramment utilisé pour décrire les plastiques qui sont des polymères synthétiques. Cependant, des polymères naturels existent aussi : par exemple, le caoutchouc et le bois sont des polymères naturels composés d'un simple hydrocarbure, l'isoprène. Les protéines sont aussi des polymères naturels, elles sont constituées d'acides aminés. Les acides nucléiques (ADN et ARN) sont des polymères de nucléotides - des molécules complexes constituées d'une base azotée, de sucre et d'acide phosphorique.

Qui a pensé à ça avant ?

Le père des polymères est Hermann Staudinger, professeur de chimie organique à l'École technique supérieure suisse de Zurich.

Hermann Staudinger. Source : Wikimédia

Ses études des années 1920. a ouvert la voie à des travaux ultérieurs avec des polymères naturels et synthétiques. Il a introduit deux termes essentiels à la compréhension des polymères : la polymérisation et la macromolécule. En 1953, Staudinger a reçu un prix bien mérité prix Nobel"Pour ses découvertes dans le domaine de la chimie macromoléculaire."

La polymérisation est une méthode de création de polymères synthétiques en combinant des molécules plus petites, des monomères, en une chaîne maintenue ensemble par des liaisons covalentes. Divers réactions chimiques telles que celles causées par la chaleur et la pression modifient les liaisons chimiques qui maintiennent les monomères ensemble. Le processus amène les molécules à se lier dans une structure linéaire, ramifiée ou spatiale, les convertissant en polymères. Ces chaînes de monomères sont également appelées macromolécules. Une macromolécule peut contenir des centaines de milliers de monomères.

Types de polymères

Le type de polymère dépend de sa structure. De ce qui précède, nous comprenons qu'il devrait y avoir trois de ces types.

Polymères linéaires. Ce sont des composés dans lesquels les monomères sont chimiquement inertes les uns par rapport aux autres et ne sont liés que par les forces de van der Waals (forces d'interaction intermoléculaire (et interatomique) d'une énergie de 10 à 20 kJ / mol. - Environ. ed.). Le terme "linéaire" ne signifie pas du tout l'arrangement rectiligne de molécules les unes par rapport aux autres. Au contraire, ils sont davantage caractérisés par une configuration en dents de scie ou en spirale, qui confère une résistance mécanique à de tels polymères.

Polymères ramifiés. Ils sont formés de chaînes à branches latérales (le nombre de branches et leur longueur sont différents). Les polymères ramifiés sont plus durables que les polymères linéaires.

Les polymères linéaires et ramifiés se ramollissent lorsqu'ils sont chauffés et se solidifient à nouveau lorsqu'ils sont refroidis. Cette propriété est appelée thermoplastique, et les polymères eux-mêmes sont thermoplastiques, ou thermoplastiques. Les liaisons entre les molécules de ces polymères peuvent être rompues et reconnectées. Cela signifie que les bouteilles en plastique peuvent être utilisées pour fabriquer d'autres articles contenant des polymères, des tapis aux vestes en polaire. Bien sûr, plus de bouteilles peuvent être fabriquées. Tout ce qui est nécessaire pour le traitement est une température élevée. Les polymères thermoplastiques peuvent non seulement fondre, mais aussi se dissoudre, car les liaisons de Van der Waals sont facilement rompues par l'action des réactifs. Les thermoplastiques comprennent le polychlorure de vinyle, le polyéthylène, le polystyrène, etc.

Si les macromolécules contiennent des monomères réactifs, lorsqu'elles sont chauffées, elles sont reliées par de nombreuses liaisons croisées et le polymère acquiert une structure spatiale. De tels polymères sont appelés plastiques thermoactifs ou thermodurcissables.

D'une part, les plastiques thermodurcissables ont des qualités positives : ils sont plus durs et plus résistants à la chaleur. En revanche, après la destruction des liaisons entre molécules de polymères thermoactifs, il ne sera pas possible de l'établir une seconde fois. Dans ce cas, le traitement est éliminé, ce qui est très mauvais. Les polymères les plus courants de ce groupe sont le polyester, l'ester vinylique et les époxydes.

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introduction

1. Composition des polymères

2. Classification des polymères

3. La structure des polymères

4. Propriétés des polymères

5. Application de polymères

introduction

Les polymères sont des substances de haut poids moléculaire, sans lesquelles il est difficile d'imaginer la science et la technologie, la commodité et le confort, dont les molécules consistent en des éléments structurels répétés - des liens reliés en chaînes par des liaisons chimiques, en quantité suffisante pour l'apparition de propriétés spécifiques . Les propriétés spécifiques incluent les capacités suivantes : capacité à des déformations hautement élastiques réversibles et mécaniques importantes ; à la formation de structures anisotropes ; à la formation de solutions très visqueuses lors de l'interaction avec un solvant ; à un changement brutal des propriétés avec l'ajout d'additifs insignifiants de substances de faible poids moléculaire. De tels matériaux remplacent dignement les métaux.

1. Composition des polymères

Les polymères sont des substances dont les macromolécules sont composées de nombreuses unités répétitives qui représentent le même groupe d'atomes. Le poids moléculaire des molécules varie de 500 à 1 000 000. Dans les molécules de polymère, on distingue une chaîne principale constituée d'un grand nombre d'atomes. Les chaînes latérales sont plus courtes.

Les polymères, dont la chaîne principale contient les mêmes atomes, sont appelés homochaîne, et si les atomes de carbone sont une chaîne carbonée. polymères, en Circuit principal qui contiennent des atomes différents sont appelés hétérochaîne.

Les macromolécules polymères sont divisées en forme linéaire, ramifiée, plate, en bandes, spatiale, comme le montre la figure 1.

Les molécules de polymère sont obtenues à partir des produits initiaux de faible poids moléculaire - les monomères - par polymérisation et polycondensation. Les polymères de type polycondensation comprennent les résines phénol-formaldéhyde, les polyesters, les polyuréthanes, les résines époxy. Les composés de haut poids moléculaire du type polymérisation comprennent le chlorure de polyvinyle, le polyéthylène, le polystyrène, le polypropylène. Les composés à haut polymère et à haut poids moléculaire sont à la base de la nature organique - les animaux et cellules végétales composé de protéines.

Figure 1 - Structures des molécules de polymère :

a) linéaire, b) ramifié, c) ruban, d) plat, e) spatial

2. Classification des polymères

Par origine, les polymères sont divisés en naturels (biopolymères), tels que les protéines, les acides nucléiques, les résines naturelles et synthétiques, tels que le polyéthylène, le polypropylène, les résines phénol-formaldéhyde. Des atomes ou groupes atomiques peuvent être localisés dans une macromolécule sous la forme : d'une chaîne ouverte ou d'une séquence étendue de cycles (polymères linéaires, par exemple caoutchouc naturel) ; chaînes ramifiées (polymères ramifiés tels que l'amylopectine), réseaux tridimensionnels (polymères réticulés tels que les époxy durcis). Les polymères dont les molécules sont constituées des mêmes unités monomères sont appelés homopolymères.

Des macromolécules de même composition chimique peuvent être construites à partir d'unités de configuration spatiale différente. Si les macromolécules sont constituées des mêmes ou de différents stéréoisomères, alternant dans la chaîne à une certaine périodicité, les polymères sont dits stéréoréguliers.

Les polymères dont les macromolécules contiennent plusieurs types d'unités monomères sont appelés copolymères. Les copolymères dans lesquels les unités de chaque type forment des séquences continues assez longues, se remplaçant les unes les autres au sein de la macromolécule, sont appelés copolymères séquencés. Des chaînes d'une autre structure peuvent être attachées aux liens internes d'une macromolécule d'une structure chimique. De tels copolymères sont appelés copolymères greffés.

Les polymères dans lesquels chacun ou certains des stéréoisomères d'une unité forment des séquences continues suffisamment longues, se remplaçant au sein d'une macromolécule, sont appelés copolymères stéréoblocs.

Selon la composition de la chaîne principale (principale), les polymères sont divisés en: hétérochaîne, dont la chaîne principale contient des atomes de divers éléments, le plus souvent carbone, azote, silicium, phosphore et homochaîne, dont les chaînes principales sont construites des mêmes atomes. Parmi les polymères à homochaîne, les plus courants sont les polymères à chaîne carbo, dont les chaînes principales ne sont constituées que d'atomes de carbone, par exemple le polyéthylène, le polyméthacrylate de méthyle et le polytétrafluoroéthylène. Des exemples de polymères à hétérochaîne sont les polyesters (polyéthylène téréphtalate, polycarbonates), les polyamides, les résines urée-formaldéhyde, les protéines et certains polymères organosiliciés. Les polymères, dont les macromolécules, ainsi que les groupes hydrocarbonés contiennent des atomes d'éléments inorganiques, sont appelés organoélément. Groupe séparé les polymères sont formés de polymères inorganiques, par exemple le soufre plastique, le chlorure de polyphosphonitrile.

3. La structure des polymères

Élastomères

Les élastomères sont des matériaux synthétiques aux propriétés élastiques. Ils changent facilement de forme ; si la tension est supprimée, ils reprennent leur forme d'origine. Les élastomères diffèrent des autres matériaux synthétiques élastiques en ce que leur élasticité dépend davantage de la température.

Les élastomères sont composés de macromolécules réticulées spatialement. Le réseau moléculaire des élastomères a de larges cellules. Lors du changement de forme, les cellules s'écartent sans détruire les points de connexion. Une fois la contrainte relâchée, les cellules, comme le caoutchouc, sont attirées vers leur position d'origine, le matériau synthétique reprend sa forme d'origine.

Le caoutchouc est un produit de vulcanisation du caoutchouc. Le caoutchouc technique est un matériau composite qui peut contenir jusqu'à 15 à 20 ingrédients remplissant diverses fonctions. La principale différence entre le caoutchouc et les autres matériaux polymères est sa capacité à subir de grandes déformations hautement élastiques réversibles dans une large plage de températures, y compris les températures ambiantes et inférieures. La composante irréversible, ou plastique, de la déformation du caoutchouc est bien moindre que celle du caoutchouc, puisque les macromolécules du caoutchouc sont liées dans le caoutchouc par des liaisons chimiques réticulées (maille de vulcanisation). Le caoutchouc (un produit de vulcanisation du caoutchouc) surpasse le caoutchouc en propriétés de résistance, résistance à la chaleur et au gel, résistance à l'action environnements agressifs et etc.

Plastiques

Les plastiques sont des matériaux organiques à base de polymères capables de se ramollir lorsqu'ils sont chauffés et de prendre une certaine forme stable sous pression. Les plastiques simples sont composés uniquement de polymères chimiques. Les plastiques complexes comprennent des additifs : charges, plastifiants, colorants, durcisseurs, catalyseurs. Les plastiques sont produits monolithiques - sous la forme d'une structure cellulaire thermoplastique et thermodurcissable, remplie de gaz.

Les plastiques thermoplastiques comprennent le polyéthylène basse pression, le polypropylène, polystyrène choc, polychlorure de vinyle, fibre de verre, polyamides, etc.

À plastiques thermodurcissables comprennent : les mousses rigides de polyuréthane, les aminoplastes, etc.

Les plastiques remplis de gaz comprennent les mousses de polyuréthane - ultralégères remplies de gaz materiel de construction.

propriété chimique du polymère

4. Propriétés des polymères

Les polymères linéaires ont un ensemble spécifique de propriétés physico-chimiques et mécaniques. Les plus importantes de ces propriétés : la capacité à former des fibres et des films anisotropes hautement orientés à haute résistance, la capacité à de grandes déformations réversibles à long terme ; la capacité de gonfler dans un état hautement élastique avant de se dissoudre ; haute viscosité des solutions. Ce complexe de propriétés est dû au poids moléculaire élevé, à la structure des chaînes et à la flexibilité des macromolécules. Avec le passage des chaînes linéaires aux grilles tridimensionnelles ramifiées et éparses et, enfin, aux structures réticulaires denses, ce complexe de propriétés devient de moins en moins prononcé. Les polymères fortement réticulés sont insolubles, infusibles et incapables de déformation hautement élastique.

Propriétés des plastiques

Les plastiques se caractérisent par une faible densité, une conductivité électrique et thermique extrêmement faible et une résistance mécanique peu élevée. Ils se décomposent lorsqu'ils sont chauffés. Insensible à l'humidité, résistant aux acides et bases forts. Physiologiquement presque inoffensif.

Les propriétés des plastiques peuvent être modifiées par des méthodes de copolymérisation ou de polymérisation stéréospécifique, en combinant différents plastiques entre eux ou avec d'autres matériaux tels que la fibre de verre, fabrication de textile, l'introduction de charges et de colorants, de plastifiants, ainsi que de diverses matières premières, par exemple, l'utilisation de produits appropriés.

Pour conférer des propriétés particulières au plastique, des plastifiants (silicone, etc.), des retardateurs de flamme, des antioxydants (hydrocarbures insaturés) y sont ajoutés.

Propriétés du caoutchouc

Une propriété importante du caoutchouc est l'élasticité, la capacité à de grandes déformations réversibles dans une large plage de températures. Au niveau moléculaire, cela s'explique par le fait que, lors de la déformation, les chaînes de molécules s'étirent et glissent les unes par rapport aux autres ; après avoir enlevé la charge, les chaînes moléculaires, sous l'influence du mouvement thermique, reprennent leur position précédente, correspondant à l'initiale, mais néanmoins ils sont légèrement déplacés. Ce changement dans les positions des chaînes moléculaires caractérise la déformation permanente. Le caoutchouc a une grande élasticité et une grande déformabilité. Le caoutchouc a une faible dureté, qui est déterminée par la teneur en charges et plastifiants, ainsi que par le degré de vulcanisation. Le caoutchouc a une bonne résistance à l'usure, une excellente isolation thermique et phonique. Ce sont de bons diamagnétiques et diélectriques. Il existe des caoutchoucs avec de l'huile, de l'essence, de l'eau, de la vapeur, une résistance à la chaleur, ainsi qu'une résistance aux fluides agressifs et à la fatigue (propriétés mécaniques réduites).

5. Application de polymères

Les polymères sont utilisés dans toutes les sphères de la vie humaine :

L'utilisation active de polymères dans agriculture permet de ne pas perdre la récolte à cause des intempéries, mais de l'augmenter d'environ 30%. Par exemple les serres.

Dans le sport, où il est traditionnellement d'usage de jouer sur du gazon (football, tennis, croquet), les polymères sont indispensables, ils sont utilisés pour produire du gazon artificiel.

Cependant, le principal consommateur de presque tous les matériaux produits dans notre pays, y compris les polymères, est l'industrie. L'utilisation de matériaux polymères en génie mécanique se développe à un rythme sans précédent dans toute l'histoire de l'humanité. Par exemple, en 1976 1. la construction mécanique de notre pays a consommé 800 000 tonnes de plastiques et en 1960 - seulement 116 000. Il est intéressant de noter qu'il y a encore dix ans, 37 à 38 % de tous les produits produits dans notre pays étaient envoyés à la construction mécanique, aux matières plastiques et, en 1980, la part de la construction mécanique dans l'utilisation des matières plastiques est tombée à 28 %. Et le point ici n'est pas que le besoin puisse diminuer, mais que d'autres industries économie nationale a commencé à utiliser de manière encore plus intensive des matériaux polymères dans l'agriculture, la construction, l'industrie légère et alimentaire.

Liste de la littérature utilisée

1. Science des matériaux : Manuel pour les universités / B.N. Arzamasov, V.I. Makarova, G.G. Moukhine et autres; Sous le total. Éd. B.N. Arzamasova, G.G. Moukhina. - 7e éd., Stéréotype. - M. : Maison d'édition de MSTU im. N.E. Bauman, 2005 .-- 648 p. : ill.

2. Gorchakov G.I., Bajenov Yu.M. Matériaux de construction / G.I. Sondeur V.I. "La chimie en route vers le troisième millénaire". - 1979. Ratinov AM, Ivanov DP "Chimie dans la construction". Annuaire.

3. Vasyutin D.O. soviétique "Polymères".

4. Dictionnaire encyclopédique.

5.http: //www.e-reading-lib.org/chapter.php/99301/51/Buslaeva_-_Materialovedenie._Shpargalka.html

6.http: //museion.ru/1.5/rezina.html

7. Encyclopédie Wikipédia gratuite.

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Matériaux polymères. L'utilisation de matériaux polymères dans la vie quotidienne

Teneur

Introduction.

Classification des matériaux polymères. L'utilisation de polymères.

La structure et les propriétés chimiques des polymères.

Types de dégradation des polymères.

Libération de produits toxiques par les polymères sous diverses influences et dans le temps.

introduction

MATÉRIAUX POLYMÈRES - des matériaux à base de composés de haut poids moléculaire ; généralement à plusieurs composants et à plusieurs phases. Les matériaux polymères sont la classe la plus importante matériaux modernes, largement utilisé dans toutes les branches de la technologie et de la technologie, dans l'agriculture et dans la vie quotidienne. Ils se distinguent par de larges possibilités de régulation de la composition, de la structure et des propriétés. Les principaux avantages des matériaux polymères : faible coût, simplicité comparative, haute performance, faible consommation d'énergie et faible gaspillage de méthodes de production et de traitement, faible densité, haute résistance aux milieux agressifs, effets atomiques et radiatifs et charges de choc, faible conductivité thermique, haute ingénierie optique, radio et électrique. propriétés, bonnes propriétés adhésives. Inconvénients des matériaux polymères : faible résistance à la chaleur et à la chaleur, dilatation thermique élevée, tendance au fluage et à la relaxation des contraintes ; pour de nombreux matériaux polymères - inflammabilité.

Les principaux types de matériaux polymères :

Plastiques et matériaux composites (composites), caoutchoucs, peintures et vernis et peintures et vernis, adhésifs, composés polymères, mastics, béton polymère, films fibreux et matériaux en feuille (fibres, tissus, non-tissés, films polymères, cuir artificiel, papier, etc. .).

Selon leur objectif, les matériaux polymères sont divisés en: 1. structurel et fonctionnel à usage général - par exemple. frictionnel et antifriction,

2. isolation thermique et électrique,

3.électriquement conducteur,

4.thermoindicateur,

5. piézoélectrique,

6.optiquement actif,

7.magnétique,

8.photorésistance,

9.Anti-corrosion.

De par la nature de la phase principale (polymère) (liant polymère ou filmogène), les matériaux polymères peuvent être naturels (naturels) et chimiques (artificiels ou synthétiques).

De par la nature des transformations physiques et chimiques se produisant dans la phase polymère aux stades de la production et de la transformation, les matériaux polymères, comme les plastiques, sont subdivisés en thermoplastiques et thermodurcissables.

Dans la production de matériaux polymères thermodurcissables à partir de polymères naturels, les dérivés de la cellulose sont les plus largement utilisés, à partir de dérivés synthétiques - une large classe d'homopolymères à chaînes carbo et hétéro, de copolymères statistiques, alternés, séquencés et greffés, leurs mélanges et alliages.

Dans la production de matériaux polymères thermodurcissables, les plus largement utilisés sont les monomères, les oligomères, les prépolymères, les huiles et les résines contenant des insaturés et cycliques. groupes qui réagissent sans libération de substances de faible poids moléculaire et avec un retrait volumétrique relativement faible, poly- et oligoesters insaturés, oligomères et résines époxy, oligoisocyanates, bismaléinimides, spirocycliques. les monomères et oligomères et similaires. Leur composition et leur structure, le type et la quantité de durcisseur, agent de réticulation, initiateur et catalyseur, accélérateur ou inhibiteur sont déterminés par le type de matériau polymère (masse plastique, plastique renforcé, matériau de peinture et de vernis, colle, etc.) et la exigences pour sa technologie et ses propriétés.

Macro- ou microhétérogène est largement utilisé comme phase polymère ou comme matériau polymère indépendant. compositions polymère-polymère (mélanges et alliages de polymères ; copolymères séquencés et greffés, y compris les réseaux réticulés interpénétrés ; polymères expansés ou poreux, tels que les mousses. Parmi eux, les plus courants sont les systèmes élastifiés dispersés constitués de phases élastiques vitreuses et dispersées continues. , par exemple le polystyrène résistant aux chocs, le plastique ABS, les compositions durcies modifiées avec des caoutchoucs, ainsi que les élastomères thermoplastiques, les réseaux élastiques interpénétrés et les ionomères.

Pour contrôler les propriétés technologiques et (ou) opérationnelles de la phase polymère des matériaux polymères, des modificateurs chimiquement inertes ou actifs-solvants, plastifiants ou adoucissants, diluants, épaississants ou lubrifiants, structurants, colorants, retardateurs de flamme, antioxydants y sont introduits à des l'étape de synthèse des polymères ou de création de matériaux, antiozonants, antioxydants, stabilisants thermiques et photosensibles, antiradicalaires, charges et tensioactifs ; pour obtenir des matériaux polymères poreux, en plus, des agents porogènes sont introduits.

La structure et les propriétés des matériaux polymères sont régulées non seulement par la modification de leur composition et de la nature de la distribution des composants et des phases, mais également par les conditions d'action thermique et mécanique lors de la formation.

Les méthodes et conditions de traitement des matériaux polymères sont déterminées par le type de matériau (thermoplastique ou thermodurcissable) et son état initial, c'est-à-dire le type de produit semi-fini (poudre fusible, granulés, solutions ou fondus, dispersions), ainsi que le type de charges, fils, faisceaux, rubans, tissus, papiers, films et leurs combinaisons avec la phase polymère.

Structure et propriétés chimiques des polymères

Caractéristiques de la structure.

Le mot "polymère" signifie littéralement - de nombreux segments (du grec polusmuch et terospart, segments).

Ce terme couvre toutes les substances dont les molécules sont construites à partir de nombreux éléments, ou liaisons. Ces éléments comprennent à la fois des atomes individuels et (plus souvent) de petits groupes d'atomes reliés par des liaisons chimiques. Un exemple de polymère avec des éléments constitués d'atomes élémentaires est ce qu'on appelle le "soufre plastique". Il est obtenu en versant du soufre fondu (à une température appropriée) dans de l'eau froide. La structure du soufre polymère peut être représentée comme une chaîne d'atomes liés les uns aux autres par des liaisons chimiques

Dans cet état, les propriétés physiques du soufre sont différentes de celles du soufre cristallin ou rocheux ordinaire - elles sont plus typiques des polymères caoutchouteux. Doux, très élastique et translucide, contrairement aux substances cristallines, il n'a pas un certain point de fusion. Au fur et à mesure que la température augmente, le soufre se ramollit d'abord puis s'écoule sous la forme d'un liquide très visqueux. Cependant, le soufre du polymère n'est pas stable et, à température ambiante, retrouve sa forme pulvérulente ou cristalline habituelle au bout de quelques jours.

Pour la plupart des polymères, un élément de structure répétitif est constitué de petits groupes d'atomes connectés d'une certaine manière. L'un des plus simples du point de vue de la structure chimique des polymères - le polyéthylène a un groupe CH2 comme élément répétitif.

La molécule d'origine à partir de laquelle le polymère est formé est appelée unité monomère (du grec monos - single). Comme le montre cet exemple, l'unité monomère n'est pas toujours une unité répétitive dans la chaîne.

Cependant, les maillons de la chaîne ne sont pas toujours identiques. De nombreux polymères sont formés par l'interaction de deux types différents d'unités monomères ou de composés chimiques. Il en résulte une structure comme

dans lequel les maillons [A] et [B] alternent régulièrement sur toute la longueur de la chaîne.

Dans d'autres types de polymères (appelés copolymères), le rapport des deux unités différentes [A] et [B] n'est pas constant, et leur disposition dans la chaîne est généralement aléatoire, par exemple

Cette disposition est typique pour de nombreux caoutchoucs synthétiques.

L'un des liens, disons B, peut se connecter à A non seulement aux extrémités, mais également au troisième point. Cela permet aux chaînes de se diversifier :

Un tel polymère peut « croître » à partir de chaque point de ramification pour former une structure tridimensionnelle complexe hautement ramifiée.

Jusqu'à présent, nous ne nous sommes pas penchés sur la question du nombre d'unités élémentaires dans une molécule nécessaire pour qu'une substance soit classée comme polymère. Quel est ce nombre qui compose le concept de lot ?

Il n'y a pas de réponse exacte à cette question. D'une manière générale, tout nombre de deux ou plus correspond à un polymère. Cependant, les polymères contenant plusieurs unités sont généralement appelés dimères, trimmers, tétramères, etc., selon le nombre de molécules de départ ou d'unités monomères qu'ils contiennent, et le terme polymère (plus précisément, haut polymère) fait référence au cas où le nombre d'unités incluses dans la chaîne assez grand. Le nombre minimum d'unités monomères à haut polymère est d'environ 100. Le nombre maximum d'unités n'est pas théoriquement limité.

Propriétés chimiques des polymères.

La résistance chimique des polymères est déterminée de différentes manières, mais le plus souvent par la variation de poids lorsque l'échantillon est conservé dans un milieu ou réactif approprié. Ce critère n'est cependant pas universel et ne reflète pas la nature des changements chimiques (destruction). Même dans les normes (GOST 1202066), seules des évaluations qualitatives lui sont fournies à l'aide d'un système de points. Ainsi, les polymères qui changent de masse de 3 ... 5% en 42 jours sont considérés comme stables, de 5 ... 8% relativement stables, de plus de 8 ... 10% instables. Bien entendu, ces limites dépendent du type de produit et de sa destination.
Les polymères se caractérisent par une résistance élevée aux réactifs inorganiques et inférieure aux réactifs organiques. En principe, tous les polymères sont instables dans des environnements aux propriétés oxydantes prononcées, mais parmi eux, il y a ceux dont la résistance chimique est supérieure à celle de l'or et du platine. Par conséquent, les polymères sont largement utilisés comme conteneurs pour les réactifs et l'eau de haute pureté, la protection et l'étanchéité des composants radio, et en particulier des dispositifs à semi-conducteurs et des circuits intégrés.
Une autre caractéristique des polymères est qu'ils ne sont pas étanches au vide par nature. Des molécules de substances gazeuses et liquides, en particulier de l'eau, peuvent pénétrer dans les microvides formés lors du mouvement de segments individuels du polymère, même si sa structure est sans défaut.
Pour une évaluation qualitative des processus de sorption-diffusion dans les polymères, trois paramètres sont utilisés : coefficient de diffusionré , m2 / s; coefficient de solubilité 5, kg / (m3 * Pa); coefficient de perméabilitéR, kg / (m * Pa * s), etp = DS. Ainsi, pour l'eau dans le polyéthylène D = 0,8-10-12 m2 / s, S = 10-3 kg (m3 Pa) et p = 8 * 10-16 kg / (m * Pa * s).
Les polymères jouent le rôle de protection des surfaces métalliques contre la corrosion dans les cas où :

l'épaisseur de la couche est grande

le polymère a un effet de passivation sur les centres actifs (défectueux) du métal, supprimant ainsi l'effet corrosif de l'humidité pénétrant à la surface du métal.

Comme on peut le voir, les capacités d'étanchéité des polymères sont limitées, et leur action passivante n'est pas universelle. Par conséquent, le scellement polymère est utilisé dans des produits non critiques exploités dans des conditions favorables.
La plupart des polymères se caractérisent parvieillissement changement irréversible de la structure et des propriétés, entraînant une diminution de leur résistance. L'agrégat procédés chimiques, conduisant sous l'influence de milieux agressifs (oxygène, ozone, solutions d'acides et d'alcalis) à une modification de la structure et du poids moléculaire, est appelé un produit chimiquedestruction. Son type le plus courant est la destruction thermo-oxydante, qui se produit sous l'action d'oxydants pendant température élevée... Lors de la destruction, toutes les propriétés ne se dégradent pas de la même manière : par exemple, lors de l'oxydation des polymères organosiliciés, leurs paramètres diélectriques se dégradent de manière non significative, puisque Si s'oxyde en un oxyde, qui est un bon diélectrique.

Toxicité et autres propriétés négatives des matériaux polymères

Lors de l'évaluation du respect de l'environnement des matériaux de construction polymères, les exigences de base suivantes sont respectées :
les matériaux polymères ne doivent pas créer d'odeur spécifique persistante dans la pièce;
émettre des substances volatiles dans l'air à des concentrations dangereuses pour l'homme ;
stimuler le développement de la microflore pathogène à sa surface;
aggraver le microclimat des locaux;
doit être accessible à la désinfection humide ;
l'intensité du champ d'électricité statique à la surface des matériaux polymères ne doit pas dépasser 150 V / cm (à humidité relative air intérieur 60-70%)
De nombreuses études ont montré que presque tous les matériaux de construction et de finition polymères à base de composés de faible poids moléculaire peuvent libérer (migrer) des composants volatils toxiques pendant l'utilisation, ce qui, avec une exposition prolongée, peut nuire aux organismes vivants, y compris la santé humaine.
Le Centre international de recherche sur le cancer (CIRC) attire l'attention sur les risques cancérigènes des polymères dérivés du pétrole et charbon, et l'Agence pour l'enregistrement des substances toxiques et des maladies (ATSDR) déclare que la production de plastique utilise des substances figurant sur la liste des vingt substances toxiques les plus dangereuses.
Voici les caractéristiques de certains matériaux de construction et de finition polymères capables d'émettre des substances toxiques.

Matériaux à base de résines d'urée
Les panneaux de particules (panneaux de particules) émettent du formaldéhyde 2, 5 à 3 fois et plus que le niveau autorisé. A l'état libre, le formaldéhyde est un gaz irritant à toxicité générale. Il supprime l'action d'un certain nombre d'enzymes vitales dans le corps, entraînant des maladies du système respiratoire et du système nerveux central.

Matériaux à base de résines phénol-formaldéhyde (FFS)
Panneaux de fibres de bois (panneaux de fibres), panneaux de particules (panneaux de particules) et bois stratifié (panneaux de particules). Le phénol et le formaldéhyde sont libérés dans l'air intérieur. La concentration de formaldéhyde dans les locaux résidentiels équipés de meubles et de structures de bâtiments contenant des panneaux de particules peut dépasser le MPC de 5 à 10 fois. Un dépassement particulièrement élevé du niveau admissible est constaté dans les maisons en panneaux préfabriqués. La toxicité des substances émises dépend en grande partie de la marque de résine.

Matériaux à base de résines époxy.
Comme d'autres types de résines : urée, phénoliques, furanes et polyuréthanes, les résines époxy contiennent des substances toxiques volatiles : formaldéhyde, phtalate de dibutyle, érichlorhydine, etc. Par exemple, le béton polymère (PB) à base de résine époxy Ed-6 avec l'introduction du le plastifiant MGF-9 réduit les émissions d'ECH et ne peut être recommandé que pour les bâtiments industriels et publics.

Matériaux en polychlorure de vinyle (PVC)
PVC - les linoléums ont une toxicité générale, pendant le fonctionnement, ils peuvent créer un champ électrique statique à leur surface avec une intensité allant jusqu'à 2000-3000 V / cm. Lors de l'utilisation de dalles en polychlorure de vinyle, des phtalates et des substances bromées sont détectés dans l'air intérieur. Une propriété très négative des carreaux est leur faible protection thermique, ce qui conduit au froid. Recommandé uniquement dans les pièces auxiliaires et les couloirs.

Caoutchouc linoléum (relin)
Quelle que soit la durée du séjour dans la chambre, il dégage une odeur spécifique désagréable. Les linoléums en caoutchouc contenant du styrène émettent du styrène. À sa surface, le relin, comme tous les plastiques, accumule des charges importantes d'électricité statique. V salons il n'est pas recommandé de couvrir le sol avec un relais.

Nitrolinoléum.
Libère du phtalate de dibutyle et du phénol au-delà des niveaux acceptables.

Revêtements en acétate de polyvinyle (PVA)
En cas de ventilation insuffisante, du formaldéhyde et du méthanol sont émis dans l'air des locaux en quantité dépassant le MPC de 2 fois ou plus.

Peintures et vernis.
Les plus dangereux sont les solvants et les pigments (plomb, cuivre, etc.). De plus, les revêtements de peinture et de vernis polluent l'air des locaux d'habitation avec du toluène, du xylène, du méthacrylate de butyle, etc. mastics bitumineux, fabriqués à base de substances synthétiques, contiennent un faible poids moléculaire et d'autres composés toxiques volatils.
Les scientifiques de l'Institute for Building Ecology en Suède incluent les isocyanates, le cadmium et les retardateurs de flamme parmi les composés chimiques les plus dangereux libérés dans l'atmosphère d'une maison par les matériaux de construction polymères.
Isocyantes - composés toxiques dangereux qui pénètrent dans les locaux d'habitation à partir de matériaux en polyuréthane (joints, joints, etc.). Selon les experts suédois, la mousse de polyuréthane est très pratique à travailler, mais elle peut s'avérer dangereuse pour la future maison. Les effets nocifs des isocyanants, conduisant à l'asthme, aux allergies et à d'autres maladies, sont intensifiés lorsque les matériaux en polyuréthane sont chauffés. rayons de soleil ou la chaleur des batteries de chauffage. L'éventuelle libération d'isocyanants dans l'atmosphère nécessite une surveillance constante, cependant, selon les experts suédois de l'Institute of Building Ecology, les méthodes existantes sont insuffisantes et de nouvelles sont encore en cours de développement.
Très dangereuxcadmium - le métal lourd contenu dans les peintures et vernis, les tuyaux en plastique, les revêtements de sol, etc. Une fois dans le corps humain, il provoque des modifications irréversibles du squelette, entraînant des maladies rénales et de l'anémie.
Une autre menace environnementale posée par les matériaux de construction polymères est les substances anti-incendie - les retardateurs de flamme contenus dans les plastiques non combustibles. Un lien a été établi entre les substances nocives qui en sont émises et avec la maladie de la population souffrant d'allergies, d'asthme bronchique, etc.
Réalisée en dernières années des études détaillées ont montré que les matériaux de construction polymères peuvent être une source d'émission de substances nocives telles que le benzène, le toluène, le xylène, les amines, les acrylates, etc.
La migration de ces substances toxiques et d'autres à partir de matériaux polymères se produit en raison de leur destruction chimique, c'est-à-dire du vieillissement à la fois sous l'influence de facteurs chimiques et physiques (oxydation, changements de température, insolation, etc.) et en raison d'une pureté écologique insuffisante de la matière première, la violation de la technologie de leur production ou leur utilisation à d'autres fins. Le niveau d'émission de substances toxiques gazeuses augmente sensiblement avec une augmentation de la température à la surface des matériaux polymères et de l'humidité relative de l'air dans la pièce.
L'une des sources possibles de dégradation de l'état écologique des locaux d'habitation est la dispersion de la microflore (champignons, mousses, bactéries, etc.) à la surface des matériaux polymères. Certains des plastiques ont un effet néfaste sur les micro-organismes, tandis que d'autres, au contraire, ont un effet stimulant sur eux, contribuant à une reproduction intensive. La dangerosité de cette propriété peut être jugée par le temps de conservation à la surface des sols en matériaux polymères d'agents pathogènes:
diphtérie - 150 jours, typhoïde et dysenterie - plus de 120 jours
A cet égard, dans hôpitaux et dans les bâtiments publics, seuls sont utilisés des matériaux polymériques ayant des propriétés bactéricides, par exemple des sols à base d'émulsion d'acétate de polyvinyle.
Non moins dangereuse est la capacité des matériaux de construction polymères à accumuler des charges d'électricité statique sur leur surface. Ce problème est extrêmement urgent, étant donné la probabilité d'un effet combiné sur le corps de l'électrification des polymères et d'autres facteurs négatifs.
En particulier, il a été constaté que l'électrification des polymères a un effet stimulant sur le développement de la microflore pathogène, et contribue également à la pénétration plus facile des substances toxiques volatiles qui ont reçu une charge électrique dans le corps.
Les surfaces des linoléums à base de PVC et autres sols à base de plastique se distinguent par un degré d'électrification particulièrement élevé (plus de 65 V/cm²).
Un agent antistatique, c'est-à-dire un composé chimique qui neutralise les charges d'électricité statique, forme un film caoutchouteux à la surface du matériau polymère. À ces fins, on utilise divers composés nitrés (amines, amides, etc.), des polyglycols et leurs dérivés, des acides sulfoniques, des acides contenant du phosphore, etc.. Le choix d'un agent antistatique est déterminé par le but et le type de matériau polymère. . Récemment, lors de la préparation et de la pose du polymère matériaux de parement l'élimination des charges électrostatiques de leur surface est également réalisée à l'aide de neutraliseurs d'électricité statique - NES / A, etc.
Le dégagement de substances toxiques gazeuses résultant de la combustion de matériaux de construction polymères est un autre danger très grave associé à leur utilisation. Les produits gazeux (NH3, HCI, CI2, SO2, HCN), solubles dans l'eau, sont absorbés par la cavité nasale.

Les produits insolubles dans l'eau (CO) pénètrent dans les poumons, où il y a un échange gazeux intense avec le sang.

L'hopkalite est un mélange de 60 % de MnO2 et de 40 % de CuO (remplissage de cartouche dans un masque à gaz pour une oxydation supplémentaire du CO).

(CO + MnO2 CO2 + MnO)

(2MnO + O2 (v- N.-É.) 2MnO2)]

Les produits de combustion solides pénètrent également dans les voies respiratoires (bronches, poumons).

Produits de combustion toxiques : CO, CO2, NH3, Br2, CI2, COCI2, HCN, H2S, SO2, HCI, HBr, HF, COF2, CH3CI, C2H5Br, CH2 = CHCI, HCOH, CH3COH, etc. Leur effet toxique augmente avec la diminution de la concentration d'O2 dans l'atmosphère.

Oxygène - dans l'air 21%, Bp. = --185 оС; à 14% - vertiges, maux de tête, fatigue; à 6% - mort dans les 6-8 minutes. CO2 (dans l'air 0,05-0,04 %).

Action narcotique. A 9% - après 4 heures, chute de pression et mort.

CO - légèrement soluble dans l'eau. Il s'avère que lorsque combustion incomplète organiques. Le CO pénètre facilement à travers les matériaux poreux. La liaison de l'hémoglobine avec le CO est plus forte qu'avec l'O2. L'inhalation de 5 % de CO dans un mélange d'air pendant 5 à 10 minutes est mortelle.

HCl - odeur piquante, facilement soluble dans l'eau. Irrite les muqueuses des yeux et du nez. Formé par combustion de polymères contenant du Cl -. Provoque la corrosion des métaux, la destruction du béton, du ciment.

Le PVC brûle. Dans le même temps, du dioxyde de carbone, de la vapeur d'eau, des particules solides sous forme de fumée et partiellement de la vapeur de HCI sont libérés.

HF - odeur piquante, facilement soluble dans l'eau (acide fluorhydrique). Formé lors de la combustion de polymères fluorés. Irrite gravement les voies respiratoires supérieures d'une personne. Corrosif pour les métaux.

H2S - l'odeur des œufs pourris. Il s'accumule au fond des puits, etc. Combustible. Formé en brûlant de la laine, du caoutchouc, etc. En petites quantités, il provoque des brûlures, des larmoiements, une photophobie. A fortes concentrations, convulsions et mort par arrêt respiratoire. Les hydrocarbures renforcent son action.

Le SO2 est une odeur piquante caractéristique. Irrite les muqueuses, blesse les poumons. Toux sèche, brûlure et mal de gorge, larmoiement, saignement.

Le HCN est un liquide incolore hautement immobile. Tkip. = 25,7°C Plus léger que l'air. Dissolvons bien dans l'eau. En présence d'humidité et d'alcalis, il s'hydrolyse en NH3 et HCOOH, polymérise partiellement. Combustible. Pénètre bien, agit sur le système nerveux. Les fibres textiles et les matériaux poreux absorbent facilement les vapeurs (100 g de paille humide - jusqu'à 126,3 mg de HCN).

De l'acide cyanhydrique peut se former lorsque le celluloïd brûle. Des traces de cet acide se retrouvent dans la fumée de tabac.

NON - pendant la combustion, des polymères contenant de l'azote se forment. Agit sur le sang. Le NO2 est du gaz brun. Irritation des muqueuses. dème pulmonaire.

NH3 - l'ammoniac se forme lors de la combustion de polymères azotés. A une odeur piquante. Dissolvons bien dans l'eau. Combustible. Effet irritant.

COCI2 - L'odeur de fruits pourris ou de foin. Plus lourd que l'air. Il se dissout bien dans la matière organique, mal dans l'eau froide. Lorsqu'il est chauffé, il peut se décomposer :

COCI2 = CO + CI2.

S'hydrolyse rapidement dans l'eau :

COCI2 + H2O = HCI + CO2.

Chlore - affecte les poumons.

Habituellement, un mélange de produits de combustion agit sur une personne. Une augmentation de la température et de l'humidité, une diminution de la pression partielle d'O2 augmentent l'effet toxique des poisons.

Flamme, température élevée, produits de combustion toxiques, fumées, teneur réduite en oxygène, flux de chaleur radiante, perte de visibilité sont des facteurs d'incendie dangereux, car à certains niveaux ils deviennent dommageables pour l'organisme ou rendent impossible l'organisation du processus d'évacuation. Leurs valeurs normalisées sont données dans le tableau. 1.

Tableau 1. Concentrations de substances toxiques volatiles libérées lors d'un incendie et leurs effets

12% vol.

20% vol.

Perte de connaissance, mort en quelques minutes.

Perte de conscience immédiate et mort.

Chlorure d'hydrogène, chlorure d'hydrogène, HCl

Réduit la possibilité d'orientation d'une personne : au contact d'un globe oculaire humide, il se transforme en acide chlorhydrique.

Provoque des spasmes respiratoires, un œdème inflammatoire et, par conséquent, une insuffisance respiratoire.Formé par combustion de polymères chlorés, en particulier de PVC.

2000-3000 mg/m 3

Concentration mortelle sur l'action pendant plusieurs minutes.

Cyanure d'hydrogène, (cyanure d'hydrogène, acide cyanhydrique), HCN

Il provoque une violation de la respiration des tissus en raison de la suppression de l'activité des enzymes contenant du fer responsables de l'utilisation de l'oxygène dans les processus oxydatifs. Provoque une paralysie des centres nerveux.Il se dégage lors de la combustion de matériaux azotés (laine, polyacrylonitrile, mousse de polyuréthane, plastiques laminés, polyamides, etc.)

240-360 mg/m 3

420-500 mg/m 3

Mort en 5 à 10 minutes

Une mort rapide

Fluorure d'hydrogène, (fluorure d'hydrogène, HF)

Provoque la formation d'ulcères sur les muqueuses des yeux et voies respiratoires, saignements de nez, spasme du larynx et des bronches, atteinte du système nerveux central, foie. Il y a une insuffisance cardiovasculaire.Il est libéré lors de la combustion de matériaux polymères fluorés.

45-135 mg/m 3

Danger de mort après quelques minutes d'exposition

Dioxyde d'azote, NON 2

Lorsqu'il pénètre dans la circulation sanguine, des nitrites et des nitrates se forment, qui convertissent l'oxyhémoglobine en méthémoglobine, ce qui provoque une carence en oxygène dans le corps en raison de dommages aux voies respiratoires.On suppose qu'en cas d'incendie dans les bâtiments résidentiels, il n'y a pas de conditions nécessaires pour une combustion intensive. Cependant, il existe un cas connu de décès en masse de personnes dans un hôpital clinique en raison de la combustion d'un film radiographique. .

510-760 mg/m 3

950 mg/m 3

En cas d'inhalation dans les 5 minutes, une bronchopneumonie se développe.

Œdème pulmonaire

Ammoniac, NH 3

Il a un fort effet irritant et cautérisant sur les muqueuses. Provoque un larmoiement abondant et des douleurs oculaires, un étouffement, des quintes de toux sévères, des étourdissements, des vomissements, un gonflement des cordes vocales et des poumons.Formé en brûlant de la laine, de la soie, du polyacrylonitrile, du polyamide et du polyuréthane.

375 mg/m 3

1400 mg/m 3

Autorisé pendant 10 minutes

Concentration mortelle

Acroléine (aldéhyde acrylique, CH 2 = CH-CHO)

Vertiges légers, bouffées vasomotrices, nausées, vomissements, pouls lent, perte de conscience, œdème pulmonaire. Des vertiges sévères et de la confusion sont parfois notés.Sources d'émission de vapeur - polyéthylène, polypropylène, bois, papier, produits pétroliers.

13 mg/m 3

75-350 mg/m 3

Transportable pas plus de 1 min

Concentration mortelle

Dioxyde de soufre (dioxyde de soufre, dioxyde de soufre, SO 2 )

Sur une surface humide, les muqueuses se transforment successivement en acide sulfureux et sulfurique. Provoque de la toux, des saignements de nez, des bronchospasmes, perturbe les processus métaboliques, favorise la formation de méthémoglobine dans le sang, agit sur les organes hématopoïétiques.Il est libéré lors de la combustion de laine, feutre, caoutchouc, etc.

250-500 mg/m 3

1500-2000 mg/m 3

Concentration dangereuse

Concentration mortelle en cas d'exposition pendant plusieurs minutes.

Sulfure d'hydrogène. H 2 S

Irritant pour les yeux et les voies respiratoires. L'apparition de convulsions, la perte de conscience.Formé lors de la combustion de matériaux contenant du soufre.

700 mg/m 3

1000 mg/m 3

Intoxication grave

Mort en quelques minutes

Fumée, complexe vapeur-gaz-aérosol

Il contient des particules solides de suie, des particules liquides de résine, de l'humidité, des aérosols de condensation qui assurent une fonction de transport des substances toxiques lors de la respiration. De plus, les particules de fumée adsorbent l'oxygène à leur surface, réduisant sa teneur en phase gazeuse. De grosses particules (> 2,5 m) se déposent dans les voies respiratoires supérieures, provoquant une irritation mécanique et chimique de la muqueuse. De petites particules pénètrent dans les bronchioles et les alvéoles. Si pris en grand nombre, le blocage des voies respiratoires est possible.

Actuellement, les valeurs limites des facteurs de danger d'incendie, considérés indépendamment les uns des autres, sont normalisées. Les données modernes montrent qu'avec l'apport simultané de produits de combustion dans le corps humain, un effet complexe d'exposition conjointe est observé. On distingue trois types d'effets : sommation/additivité (le résultat final de l'action simultanée de plusieurs poisons est égal à la somme des effets de chacun d'eux), potentialisation/synergie (le résultat final est supérieur à la somme arithmétique des effets) et l'antagonisme (une diminution de l'effet de l'action combinée des poisons par rapport à la somme estimée des effets individuels ), tab. 2.

Tableau 2. Exemples de différents types d'influence des facteurs dangereux d'incendie émis lors de la combustion

Produits à base de polychlorure de vinyle (PVC), tels que les garnitures de linoléum, certains emballages 3 , les jouets, les articles en similicuir, les tissus recouverts d'un film polymère, les restes d'un câble électrique isolé, etc. lors de la combustion forment de nombreux toxiques.

Si la combustion se produit à des températures inférieures à 1100°C, les polymères chlorés sont transformés en hydrocarbures aromatiques chlorés (HAP), qui comprennent des substances hautement toxiques et cancérigènes telles que les dioxines 4 et les dibenzofuranes. Brûler du polychlorure de vinyle à 6000 C dans des conditions de manque d'oxygène crée pratiquement conditions idéales pour la formation de cette dioxine et d'autres. Dans les mêmes conditions, une petite quantité de chlorure de carbonyle (COCl 2 ), mieux connu sous le nom de phosgène. Ce ne sont là que quelques-uns des gaz formés à la suite de la combustion du PVC - au total, au moins 75 substances potentiellement toxiques sont formées.

A des températures de combustion très basses, inférieures à 600°C, les mousses de polyuréthane n'émettent pas de cyanure, mais produisent au contraire une fumée jaune dense et suffocante qui contient des isocyanates, dont le toluène diisocyanate, un allergène très puissant et irritant. Si vous faites un feu à partir de meubles avec un rembourrage en polyuréthane, surtout par temps froid et humide, vous obtiendrez un gros nuage de fumée jaune épaisse, qui se propage largement et reste dans l'air pendant très longtemps.

Matériaux synthétiques qui sont des hydrocarbures purs tels que le polyéthylène, le polypropylène et le polystyrène ne font pas beaucoup de mal s'ils brûlent à haute température - ils se transforment simplement en dioxyde de carbone et en vapeur d'eau. Mais la température du feu ne suffit pas pour cela - ces matériaux couvent le plus souvent lentement, formant une fumée noire dense contenant des hydrocarbures aromatiques cancérigènes et des irritants tels que l'acroléine.

Récemment, les panneaux de particules, les panneaux de fibres et le contreplaqué ont de plus en plus pris feu. Ils contiennent de grandes quantités de résines de formaldéhyde, qui libèrent des cyanures et des formaldéhydes lorsqu'elles sont brûlées.

Une alternative à la simple incinération est le traitement thermique des matériaux polymères dans des chambres spéciales pour en obtenir des matériaux secondaires.
En conclusion, il convient de souligner que dans la construction, pour des raisons de sécurité environnementale, seuls les matériaux et produits polymères (revêtements de parement, moulures, adhésifs, mastic, etc.) peuvent être utilisés qui répondent aux exigences des GOST, TU et ont des indicateurs sanitaires et hygiéniques satisfaisants.
Par exemple, les types de revêtements PVC suivants sont recommandés pour les revêtements de sol : sur une base calorifuge (GOST 18108-80), sur une base en tissu (GOST 7251-77), sans base (GOST 14632-79) et tuiles PVC pour le sol (GOST 16475-81), ainsi que le linoléum en mousse (TU 21-29-102-84), le decolin (TU 21-29-103-84), la moquette (TU 400-1-184-79).
Pour l'installation de cloisons et de revêtements de sol ont été autorisés plaques d'aggloméré sur un liant organo-minéral (TU 110-028-90), ainsi que des panneaux de particules - sur un liant phénol-formaldéhyde (TU 0 et TU 674045-90) produit par le Krasnoyarsk Combine. Le reste des panneaux n'a pas été autorisé à être utilisé dans des locaux résidentiels en raison de leur toxicité.
Actuellement, la publication de la « Liste des matériaux et produits polymères approuvés pour une utilisation dans la construction » a été interrompue. Chaque type de nouveaux matériaux et produits de construction en polymère nécessite désormais GOST et un certificat d'hygiène distinct. L'utilisation de matériaux polymériques situés dans l'épaisseur des structures et ne communiquant avec l'air des locaux que par des joints et des fissures, ainsi que des adhésifs et autres matériaux peu toxiques utilisés en petites quantités, n'est ni réglementé ni limité. Cette disposition ne s'applique pas aux substances hautement toxiques, par exemple, comme les isocyanants libérés par les joints en polyuréthane, qui, même à très faibles doses, peuvent entraîner des maladies respiratoires et des allergies.
Parallèlement à la réglementation et à la certification en matière d'hygiène, le développement de nouveaux types de matériaux de construction et de produits polymères non toxiques est d'une grande importance pour augmenter le niveau de sécurité environnementale des matériaux utilisés. L'écologisation du processus technologique de leur fabrication est également importante, un contrôle strict de la qualité des composants initiaux des matières premières.
D'un point de vue environnemental, la tendance générale lors de l'utilisation de matériaux polymères dans la construction devrait être la suivante : il est nécessaire d'utiliser le plus possible des matériaux non toxiques, de limiter l'utilisation de matériaux peu toxiques et d'éviter les matériaux toxiques.

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Les matériaux polymères (plastiques, plastiques) sont, en règle générale, des compositions composites durcies, dans lesquelles les polymères et les oligomères servent de liant. Ils ont reçu le nom répandu de "plastiques" (ce qui n'est pas tout à fait correct) car ils sont dans un état plastique (fluide) lorsqu'ils sont transformés en produits. Par conséquent, les noms scientifiquement fondés sont "matériaux polymères", "matériaux composites à base de polymères".

Les polymères (du grec poly - beaucoup, meres - parties) sont des composés chimiques de poids moléculaire élevé, dont les molécules sont constituées d'un grand nombre d'unités élémentaires répétitives de la même structure. Ces molécules sont appelées macromolécules. Selon la disposition des atomes et des groupes atomiques (liaisons élémentaires) qu'ils contiennent, ils peuvent avoir une structure linéaire (en chaîne), ramifiée, réticulaire et spatiale (tridimensionnelle), qui détermine leurs propriétés physico-mécaniques et chimiques. La formation de ces molécules est possible du fait que les atomes de carbone sont facilement et fermement connectés les uns aux autres et à de nombreux autres atomes.

Il existe également des formopolymères (prépolymères, prépolymères), qui sont des composés contenant des groupements fonctionnels et capables de participer aux réactions de croissance ou de réticulation de la chaîne polymérique avec formation de polymères linéaires et en réseau de haut poids moléculaire. Tout d'abord, ce sont également des produits polyols liquides avec un excès de polyisocyanates ou d'autres composés dans la fabrication de produits à partir de polyuréthanes.

Par origine, les polymères peuvent être naturels, artificiels et synthétiques.

Les polymères naturels sont principalement des biopolymères - substances protéiques, amidon, résines naturelles (colophane de pin), cellulose, caoutchouc naturel, bitume, etc. Beaucoup d'entre eux se forment au cours du processus de biosynthèse dans les cellules d'organismes vivants et végétaux. Cependant, dans l'industrie, dans la plupart des cas, des polymères artificiels et synthétiques sont utilisés.

Les principales matières premières pour la production de polymères sont les sous-produits des industries du charbon et du pétrole, la production d'engrais, de gaz naturel, de cellulose et d'autres substances. La formation de telles macromolécules et du polymère dans son ensemble est provoquée par l'effet sur la substance initiale (monomère) d'un flux de rayons lumineux, décharges électriques courants haute fréquence, échauffement, pression, etc.

Selon le mode d'obtention des polymères, ils peuvent être subdivisés en polymérisation, polycondensation et polymères naturels modifiés. Le processus d'obtention de polymères par addition séquentielle d'unités monomères les unes aux autres à la suite de l'ouverture de liaisons multiples (insaturées) est appelé réaction de polymérisation. Au cours de cette réaction, une substance peut passer d'un état gazeux ou liquide à un état liquide ou solide très épais. Dans ce cas, la réaction ne s'accompagne pas de la séparation d'éventuels sous-produits de faible poids moléculaire. Le monomère et le polymère sont caractérisés par la même composition élémentaire. La réaction de polymérisation produit du polyéthylène à partir de l'éthylène, du polypropylène à partir du propylène, du polyisobutylène à partir de l'isobutylène et de nombreux autres polymères.

Au cours de la réaction de polycondensation, les atomes de deux ou plusieurs monomères sont réarrangés et des sous-produits de faible poids moléculaire (par exemple, de l'eau, des alcools ou d'autres substances de faible poids moléculaire) sont libérés de la sphère de réaction. La réaction de polycondensation produit des polyamides, polyesters, époxy, phénol-formaldéhyde, organosilicium et autres polymères synthétiques, également appelés résines.

En fonction de l'attitude vis-à-vis du chauffage et des solvants, les polymères, comme les matériaux à base d'eux, sont divisés en thermoplastiques et thermodurcissables.

Les polymères thermoplastiques (thermoplastiques) lors de la transformation en produits peuvent passer à plusieurs reprises du solide état agrégé dans un fluide visqueux (fondre) et se solidifier à nouveau lors du refroidissement. Ils ne le font généralement pas haute température transition vers un état d'écoulement visqueux, sont bien traités par moulage par injection, extrusion et pressage. La formation de produits à partir d'eux est un processus physique qui consiste en la solidification d'un matériau liquide ou ramolli lorsqu'il est refroidi et qu'aucun changement chimique ne se produit. La plupart des thermoplastiques sont également solubles dans des solvants appropriés. Les polymères thermoplastiques ont des macromolécules linéaires ou légèrement ramifiées. Il s'agit notamment de certains types de polyéthylène, de polychlorure de vinyle, de plastiques fluorés, de polyuréthanes, de bitume, etc.

Les plastiques thermodurcissables (thermodurcissables) comprennent les polymères dont la transformation en produits s'accompagne d'une réaction chimique de formation d'un polymère réticulé ou tridimensionnel (durcissement, réticulation de chaînes) et le passage d'un état liquide à un solide se produit de manière irréversible. Leur état durci est thermiquement stable et ils perdent la capacité de re-transition vers un état d'écoulement visqueux (par exemple, polymères phénoliques, polyester, époxy, etc.).

Classification et propriétés des matériaux polymères

Les matériaux polymères, en fonction de la composition ou du nombre de composants, sont subdivisés en matériaux non chargés, représentés par un seul liant (polymère) - verre organique, dans la plupart des cas film de polyéthylène; rempli, qui peut inclure des charges, des plastifiants, des stabilisants, des durcisseurs, des pigments - fibre de verre, textolite, linoléum et rempli de gaz (mousse et plastiques cellulaires) - mousse de polystyrène, mousse de polyuréthane, etc. pour obtenir l'ensemble de propriétés requis.

Selon la condition physique avec température normale et viscoélastiques, les matériaux polymères sont rigides, semi-rigides, souples et élastiques.

Les rigides sont des matériaux durs et élastiques de structure amorphe avec un module d'élasticité supérieur à 1000 MPa. Ils se cassent fragiles avec un allongement négligeable à la rupture. Ceux-ci comprennent les phénoplastiques, les aminoplastes, les plastiques à base de glyphthalique et d'autres polymères.

La densité des matériaux polymères est le plus souvent de l'ordre de 900,1800 kg / m3, c'est-à-dire ils sont 2 fois plus légers que l'aluminium et 5,6 fois plus légers que l'acier. Dans le même temps, la densité des matériaux polymères poreux (plastiques en mousse) peut être de 30 à 15 kg / m3 et dense - dépasser 2 000 kg / m3.

La résistance à la compression des matériaux polymères dépasse dans la plupart des cas de nombreux matériaux de construction traditionnels (béton, brique, bois) et est d'environ 70 MPa pour les polymères non chargés, plus de 200 MPa pour les plastiques renforcés, 100-150 MPa pour les matériaux de traction avec une charge en poudre, pour les matériaux en fibre de verre - 276,414 MPa et plus.

La conductivité thermique de ces matériaux dépend de leur porosité et de la technologie de production. Pour les mousses et les plastiques poreux, il est de 0,03.0.04 W/m-K, pour le reste - 0.2.0.7 W/mK, soit 500.600 fois moins que pour les métaux.

L'inconvénient de nombreux matériaux polymères est leur faible résistance à la chaleur. Par exemple, la plupart d'entre eux (à base de polystyrène, de polychlorure de vinyle, de polyéthylène et d'autres polymères) ont une résistance à la chaleur de 60,80°C. A base de résines phénol-formaldéhyde, la résistance à la chaleur peut atteindre 200 ° C, et uniquement sur les polymères de silicone - 350 ° C.

En tant que composés hydrocarbonés, de nombreux matériaux polymères sont combustibles ou ont une faible résistance au feu. Les produits à base de polyéthylène, polystyrène, dérivés cellulosiques sont inflammables et combustibles avec une émission abondante de suies. Les produits à base de polychlorure de vinyle, de fibre de verre polyester, de plastiques phénoliques, qui ne se carbonisent qu'à des températures élevées, sont difficiles à brûler. Les matériaux non combustibles sont des matériaux polymères à haute teneur en chlore, fluor ou silicium.

Lors du traitement, de la combustion et même du chauffage, de nombreux matériaux polymères émettent des substances dangereuses pour la santé, telles que le monoxyde de carbone, le phénol, le formaldéhyde, le phosgène, l'acide chlorhydrique, etc. à proximité de l'acier.

Les matériaux polymères se caractérisent par un retrait lors du durcissement, atteignant 5,8%. La plupart d'entre eux ont un faible module d'élasticité, bien inférieur à celui des métaux. Sous des charges à long terme, ils présentent un fluage élevé. Avec l'augmentation de la température, le fluage augmente encore plus, ce qui conduit à des déformations indésirables.

A base de polymères, on obtient des fibres, des films, des caoutchoucs, des vernis, des adhésifs, des plastiques et des matériaux composites (composites).

Fibre est obtenu en forçant des solutions ou des polymères fondus à travers de minces trous (matrices) dans une plaque, suivi d'une solidification. Les polymères formant des fibres comprennent les polyamides, les polyacrylonitriles, etc.

Films polymères sont obtenus à partir de masses fondues de polymère en forçant à travers des matrices avec des trous oblongs, ou en appliquant des solutions de polymère à une bande en mouvement, ou par calandrage de polymère. Les films sont utilisés comme isolants électriques et matériaux d'emballage, comme base pour les bandes magnétiques, etc.

calandrage–Traitement de polymères sur des calandres, constituées de deux ou plusieurs rouleaux situés en parallèle et tournant l'un vers l'autre.

Chanceux- des solutions de substances filmogènes dans des solvants organiques. En plus des polymères, les vernis contiennent des substances qui augmentent la plasticité (plastifiants), des colorants solubles, des durcisseurs, etc. Ils sont utilisés pour les revêtements isolants électriques, ainsi que comme base pour un apprêt et des émaux de peinture et de vernis.

Adhésifs- des compositions capables de se connecter divers matériaux en raison de la formation de liaisons fortes entre leurs surfaces et la couche adhésive. Les adhésifs organiques synthétiques sont à base de monomères, d'oligomères, de polymères ou de mélanges de ceux-ci. La composition de la composition comprend des durcisseurs, des charges, des plastifiants, etc. Les adhésifs sont divisés en thermoplastique, thermodurcissable et caoutchouc. Adhésifs thermoplastiques former une liaison avec la surface à la suite de la solidification lors du refroidissement du point d'écoulement à température ambiante ou évaporation de solvant. Adhésifs thermodurcissables former une liaison avec la surface par durcissement (réticulation), adhésifs en caoutchouc - à la suite de la vulcanisation.

Plastiques- il s'agit de matériaux contenant un polymère qui, lors de la formation d'un produit, se trouve dans un état visqueux d'écoulement, et lors de son fonctionnement - dans un état vitreux. Tous les plastiques sont classés comme thermodurcissables et thermoplastiques. Lors du moulage thermodurcissables une réaction de durcissement irréversible se produit, qui consiste en la formation d'une structure en réseau. Les thermodurcissables comprennent des matériaux à base de phénol-formaldéhyde, d'urée-formaldéhyde, d'époxy et d'autres résines. Thermoplastiques sont capables de passer à plusieurs reprises dans un état d'écoulement visqueux lorsqu'ils sont chauffés et vitreux lorsqu'ils sont refroidis. Les thermoplastiques comprennent des matériaux à base de polyéthylène, de polytétrafluoroéthylène, de polypropylène, de chlorure de polyvinyle, de polystyrène, de polyamides et d'autres polymères.

Élastomères- ce sont des polymères et des composites à base de ceux-ci, pour lesquels la plage de température de transition vitreuse - point d'écoulement est suffisamment élevée et couvre les températures ordinaires.

En plus des polymères, les plastiques et les élastomères contiennent des plastifiants, des colorants et des charges. Les plastifiants - par exemple le phtalate de dioctyle, le sébaçate de dibutyle, la paraffine chlorée - abaissent la température de transition vitreuse et augmentent la fluidité du polymère. Les antioxydants ralentissent la dégradation des polymères. Les charges améliorent les propriétés physiques et mécaniques des polymères. Les poudres (graphite, suie, craie, métal, etc.), le papier, le tissu sont utilisés comme charges.

Fibres et cristaux de renforcement peut être métallique, polymérique, inorganique (par exemple, verre, carbure, nitrure, borique). Les charges de renforcement déterminent en grande partie les propriétés mécaniques, thermophysiques et électriques des polymères. De nombreux matériaux polymères composites ne sont pas inférieurs en résistance aux métaux. Les composites à base de polymères renforcés de fibres de verre (fibre de verre) ont une résistance mécanique élevée (résistance à la traction 1300-2500 MPa) et de bonnes propriétés d'isolation électrique. Les composites à base de polymères renforcés de fibres de carbone (plastiques renforcés de fibres de carbone) combinent une résistance élevée et une résistance aux vibrations avec une conductivité thermique et une résistance chimique accrues. Les boroplastiques (charges - fibres de bore) ont une résistance élevée, une dureté et un faible fluage.

Matériaux compositesà base de polymères sont utilisés comme isolants structurels, électriques et thermiques, résistants à la corrosion, antifriction dans l'automobile, les machines-outils, l'électricité, l'aviation, la radiotechnique, l'exploitation minière, la technologie spatiale, le génie chimique et la construction.

Rédoxite. Les polymères à propriétés redox - les redoxites (à groupements redox, ou redoxionites) - sont largement utilisés.

L'utilisation de polymères. Actuellement, un grand nombre de polymères différents avec des propriétés physiques et chimiques différentes sont largement utilisés.

Considérons certains polymères et composites à base d'eux.

Polyéthylène[-CH2-CH2-] n est un thermoplastique obtenu par polymérisation radicalaire à des températures allant jusqu'à 320°C et une pression de 120-320 MPa (polyéthylène haute pression) ou à des pressions jusqu'à 5 MPa en utilisant des catalyseurs complexes (polyéthylène basse pression). Le polyéthylène basse pression a une résistance, une densité, une élasticité et un point de ramollissement plus élevés que le polyéthylène haute pression. Le polyéthylène est chimiquement résistant dans de nombreux environnements, mais vieillit sous l'influence des oxydants. Le polyéthylène est un bon diélectrique, il peut être utilisé dans la plage de température de –20 à +100 0 C. L'irradiation peut augmenter la résistance à la chaleur du polymère. Les tuyaux, les produits électriques, les pièces d'équipements radio, les films isolants et les gaines de câbles (haute fréquence, téléphonique, électrique), les films, les matériaux d'emballage, les substituts de récipients en verre sont en polyéthylène.

Polypropylène[-CH (CH 3) -CH 2 -] n est un thermoplastique cristallin obtenu par polymérisation stéréospécifique. Il a une résistance à la température plus élevée (jusqu'à 120–140 0 C) que le polyéthylène. A une résistance mécanique élevée (voir tableau. 14.2), une résistance à la flexion et à l'abrasion répétées, élastique. Il est utilisé pour la fabrication de tuyaux, de films, de réservoirs de stockage, etc.

polystyrène - thermoplastique obtenu par polymérisation radicalaire du styrène. Le polymère est résistant aux oxydants, mais pas aux acides forts, il se dissout dans les solvants aromatiques, a une résistance mécanique et des propriétés diélectriques élevées et est utilisé comme matériau isolant électrique de haute qualité, ainsi que comme matériau de finition structurelle et décorative dans la fabrication d'instruments , génie électrique, génie radio et appareils électroménagers. Le polystyrène élastique flexible étiré à chaud est utilisé pour le gainage des câbles et des fils. La mousse de polystyrène est également produite à base de polystyrène.

Chlorure de polyvinyle[-CH 2 -CHCl-] n - thermoplastique fabriqué par polymérisation de chlorure de vinyle, résistant aux acides, aux alcalis et aux oxydants; soluble dans la cyclohexanone, le tétrahydrofurane, limité dans le benzène et l'acétone; ignifuge, mécaniquement durable; les propriétés diélectriques sont pires que celles du polyéthylène. Appliqué comme matériau isolant qui peuvent être assemblés par soudage. Des disques, des imperméables, des pipes et d'autres objets en sont fabriqués.

Polytétrafluoroéthylène (fluoroplastique)[-CF 2 -CF 2 -] n est un thermoplastique obtenu par le procédé de polymérisation radicalaire du tétrafluoroéthylène. Possède une résistance chimique exceptionnelle aux acides, aux alcalis et aux oxydants ; excellent diélectrique; a une très large plage de température de fonctionnement (de -270 à +260 0 C). A 400 0 C, il se décompose avec libération de fluor, n'est pas mouillé avec de l'eau. Le fluoroplastique est utilisé comme matériau structurel résistant aux produits chimiques dans l'industrie chimique. En tant que meilleur diélectrique, il est utilisé dans des conditions où une combinaison de propriétés isolantes électriques et de résistance chimique est requise. De plus, il est utilisé pour l'application de revêtements antifriction, hydrophobes et protecteurs et de revêtements pour casseroles.

Polyméthacrylate de méthyle (plexiglas)

- thermoplastique obtenu par polymérisation du méthacrylate de méthyle. Mécaniquement durable; résistant aux acides; imperméabiliser; se dissout dans le dichloroéthane, les hydrocarbures aromatiques, les cétones, les esters ; incolore et optiquement transparent. Il est utilisé en génie électrique comme matériau de structure, ainsi que comme base pour les adhésifs.

Polyamide- les thermoplastiques contenant le groupe amido -NHCO- dans la chaîne principale, par exemple le poly-ε-capron [-NH- (CH 2) 5 -CO-] n, le polyhexaméthylène adipinamide (nylon) [-NH- (CH 2) 5 -NH-CO-(CH 2) 4 -CO-] n; polydodécanamide [-NH- (CH 2 ) 11 -CO-] n, etc. Ils sont obtenus à la fois par polycondensation et par polymérisation. La densité des polymères est de 1,0 1,3 g/cm 3. Ils se caractérisent par une résistance élevée, une résistance à l'usure et des propriétés diélectriques; résistant aux huiles, à l'essence, aux acides dilués et aux alcalis concentrés. Ils sont utilisés pour obtenir des fibres, des films isolants, des produits d'isolation structurelle, antifriction et électrique.

Polyuréthanes- les thermoplastiques contenant des groupes -NH (CO) O- dans la chaîne principale, ainsi que l'éther, le carbamate, etc. Ils sont obtenus par interaction d'isocyanants (composés contenant un ou plusieurs groupes NCO) avec des polyalcools, par exemple, avec glycols et glycérol. Résistant aux acides et alcalis minéraux dilués, aux huiles et aux hydrocarbures aliphatiques. Ils sont produits sous forme de mousses de polyuréthane (caoutchouc mousse), d'élastomères, font partie de vernis, colles, mastics. Ils sont utilisés pour l'isolation thermique et électrique, comme filtres et matériaux d'emballage, pour la fabrication de chaussures, de cuir artificiel, de produits en caoutchouc.

Polyesters- les polymères de formule générale HO [-RO-] n H ou [-OC-R-COO-R"-O-] n. Obtenus soit par polymérisation d'oxydes cycliques, par exemple l'oxyde d'éthylène, de lactones (esters d'hydroxyacides ), ou par polycondensation glycols, diesters et autres composés.Les polyesters aliphatiques sont résistants à l'action des solutions alcalines, des polyesters aromatiques - ainsi qu'à l'action des solutions d'acides minéraux et de sels. Appliqués dans la production de fibres, vernis et émaux, films , coagulants et photoréactifs, composants de fluides hydrauliques, etc.

Caoutchoucs synthétiques (élastomères) obtenir une émulsion ou une polymérisation stéréospécifique. Une fois vulcanisés, ils se transforment en caoutchouc, qui se caractérise par une grande élasticité. L'industrie produit un grand nombre de caoutchoucs synthétiques (CK) différents, dont les propriétés dépendent du type de monomères. De nombreux caoutchoucs sont fabriqués en copolymérisant deux ou plusieurs monomères. Faites la distinction entre CK à usage général et spécial. Le CK à usage général comprend le butadiène [-CH 2 -CH = CH-CH 2 -] n et le styrène-butadiène [-CH 2 -CH = CH-CH 2 -] n - - [-CH 2 -CH (C 6 H 5 ) -] n. Les caoutchoucs à base de ceux-ci sont utilisés dans des produits de grande consommation (pneus, gaines de protection de câbles et fils, rubans, etc.). L'ébonite, largement utilisée en électrotechnique, est également obtenue à partir de ces caoutchoucs. Les caoutchoucs obtenus à partir de CK à des fins spéciales, en plus de l'élasticité, sont caractérisés par certaines propriétés spéciales, par exemple, la résistance au benzo et à l'huile (butadiène-nitrile CK [-CH 2 -CH = CH-CH 2 -] n - [-CH 2 -CH (CN) -] n), résistance au benzo-, à l'huile et à la chaleur, incombustibilité (chloroprène CK [-CH 2 -C (Cl) = CH-CH 2 -] n), résistance à l'usure (polyuréthane, etc. ), résistance à la chaleur, à la lumière, à l'ozone (caoutchouc butyle) [-C (CH 3) 2 -CH 2 -] n - [- CH 2 C (CH 3) = CH-CH 2 -] m. Les plus utilisés sont le styrène butadiène (plus de 40 %), le butadiène (13 %), l'isoprène (7 %), les caoutchoucs chloroprène (5 %) et le caoutchouc butyl (5 %). La part principale des caoutchoucs. (60 - 70%) va à la production de pneus, environ 4% - à la fabrication de chaussures

Polymères organosiliciés (silicones)- contiennent des atomes de silicium dans les unités élémentaires des macromolécules. Une grande contribution au développement des polymères organosiliciés a été apportée par le scientifique russe K. A. Andrianov. Caractéristique ces polymères ont une résistance élevée à la chaleur et au gel, une élasticité; ils ne sont pas résistants aux alcalis et se dissolvent dans de nombreux solvants aromatiques et aliphatiques. Les polymères organosiliciés sont utilisés pour produire des vernis, des adhésifs, des plastiques et du caoutchouc. Les caoutchoucs organosiliciés [-Si(R2)-O-]n, par exemple le diméthylsiloxane et le méthylvinylsiloxane, ont une densité de 0,96 - 0,98 g/cm 3 , une température de transition vitreuse de 130 0 C. Soluble dans les hydrocarbures, les hydrocarbures halogénés, les éthers . Vulcanisé avec des peroxydes organiques. Les caoutchoucs peuvent être utilisés à des températures de -90 à +300 0 C, ont une résistance aux intempéries, des propriétés d'isolation électrique élevées. Ils sont utilisés pour les produits fonctionnant dans des conditions de grandes différences de température, par exemple, pour les revêtements de protection des engins spatiaux, etc.

Résines phénoliques et aminoformaldéhydes obtenu par polycondensation du formaldéhyde avec du phénol ou des amines. Ce sont des polymères thermodurcissables dans lesquels, à la suite de la réticulation, une structure spatiale réticulée est formée qui ne peut pas être convertie en structure linéaire, c'est à dire. le processus est irréversible. Ils sont utilisés comme base pour les colles, les vernis, les échangeurs d'ions, les plastiques.

Les plastiques à base de résines phénol-formaldéhyde sont appelés phénoplastes , à base de résines urée-formaldéhyde - aminoplastes ... Les charges pour les phénols et les aminoplastes sont le papier ou le carton (getinax), le tissu (textolite), le bois, la farine de quartz et de mica, etc. Les phénoplastes sont résistants à l'eau, aux solutions acides, aux sels et bases, aux solvants organiques, difficilement combustibles, résistants aux intempéries et sont de bons diélectriques. Utilisé en fabrication cartes de circuits imprimés, boîtiers de produits d'ingénierie électrique et radio, diélectriques revêtus d'une feuille.

Aminoplastes Ils se caractérisent par des propriétés diélectriques et physico-mécaniques élevées, résistent à la lumière et aux rayons UV, sont difficilement inflammables, résistants aux acides et bases faibles et à de nombreux solvants. Ils peuvent être peints dans n'importe quelle couleur. Ils sont utilisés pour la fabrication de produits électriques (boîtiers d'appareils et appareils, interrupteurs, stores, matériaux d'isolation thermique et acoustique, etc.).

Actuellement, environ 1/3 de tous les plastiques sont utilisés en génie électrique, électronique et mécanique, 1/4 - dans la construction et environ 1/5 - pour l'emballage. L'intérêt croissant pour les polymères peut être illustré par l'exemple de l'industrie automobile. De nombreux experts évaluent le niveau de perfection d'une voiture en fonction de la proportion de polymères qui la composent. Par exemple, la masse des matériaux polymères est passée de 32 kg pour le VAZ-2101 à 76 kg pour le VAZ-2108. A l'étranger, le poids moyen des plastiques est de 75 ÷ 120 kg par voiture.

Ainsi, les polymères trouvent extrêmement large application sous forme de plastiques et de composites, de fibres, d'adhésifs et de vernis, et l'échelle et la portée de leur utilisation sont en constante augmentation.

Questions pour la maîtrise de soi :

1. Que sont les polymères ? Leurs types.

2. Qu'est-ce qu'un monomère, un oligomère ?

3. Quelle est la méthode d'obtention des polymères par polymérisation ? Donne des exemples.

4. Quelle est la méthode d'obtention des polymères par polycondensation ? Donne des exemples.

5. Qu'est-ce que la polymérisation radicalaire ?

6. Qu'est-ce que la polymérisation ionique ?

7. Qu'est-ce que la polymérisation en masse (bloc) ?

8. Qu'est-ce que la polymérisation en émulsion ?

9. Qu'est-ce que la polymérisation en suspension ?

10. Qu'est-ce que la polymérisation gazeuse ?

11. Qu'est-ce que la polycondensation en fusion ?

12. Qu'est-ce que la polycondensation en solution ?

13. Quelle est la polycondensation à l'interface ?

14. Quelle est la forme et la structure des macromolécules polymères ?

15. Qu'est-ce qui caractérise l'état cristallin des polymères ?

16. Quelles sont les caractéristiques de l'état physique des polymères amorphes ?

17. Quelles sont les propriétés chimiques des polymères ?

18. Quelles sont les propriétés physiques des polymères ?

19. Quels matériaux sont obtenus à base de polymères ?

20. Quelles sont les utilisations des polymères dans diverses industries ?

Questions pour travail indépendant:

1. Les polymères et leurs applications.

2. Risque d'incendie polymères.

Littérature:

1. Semenova E. V., Kostrova V. N., Fedyukina U. V. Chimie. - Voronej : Livre scientifique - 2006, 284 p.

2. Artimenko A.I. Chimie organique. - M. : Supérieur. shk. - 2002, 560 p.

3. Korovine N.V. Chimie générale. - M. : Supérieur. shk. - 1990, 560 p.

4. Glinka N.L. Chimie générale. - M. : Supérieur. shk. - 1983, 650 p.

5. Glinka N.L. Recueil de problèmes et exercices de chimie générale. - M. : Supérieur. shk. - 1983, 230 p.

6. Akhmetov NS Chimie générale et inorganique. M. : Lycée. - 2003, 743 p.

Cours 17 (2h)

Thème 11. Identification chimique et analyse des substances

Objectif du cours : se familiariser avec l'analyse qualitative et quantitative des substances et donner caractéristiques générales méthodes utilisées dans ce cas

Questions à l'étude :

11.1. Analyse qualitative de la substance.

11.2. Analyse quantitative de la substance. Méthodes chimiques d'analyse.

11.3. Méthodes d'analyse instrumentale.

11.1. Analyse qualitative des substances

En pratique, il est souvent nécessaire d'identifier (détecter) une substance particulière, ainsi que de quantifier (mesurer) son contenu. La science qui traite de l'analyse qualitative et quantitative est appelée chimie analytique ... L'analyse est effectuée par étapes: d'abord, l'identification chimique de la substance est effectuée (analyse qualitative), puis la quantité de substance dans l'échantillon (analyse quantitative).

Identification chimique (détection)- il s'agit de l'établissement du type et de l'état des phases, molécules, atomes, ions et autres constituants d'une substance sur la base d'une comparaison des données expérimentales et de référence correspondantes pour des substances connues. L'identification est l'objectif de l'analyse qualitative. Au cours de l'identification, un ensemble de propriétés des substances est généralement déterminé : couleur, état de phase, densité, viscosité, points de fusion, d'ébullition et de transition de phase, solubilité, potentiel d'électrode, énergie d'ionisation et (ou) etc. Pour faciliter l'identification, des banques de données chimiques et physico-chimiques ont été créées. Lors de l'analyse de substances à plusieurs composants, des instruments universels (spectromètres, spectrophotomètres, chromatographes, polarographes, etc.) sont souvent utilisés, équipés d'ordinateurs, dans la mémoire desquels se trouvent des informations chimiques et analytiques de référence. Sur la base de ces installations universelles un système automatisé d'analyse et de traitement de l'information est en cours de création.

Les analyses élémentaires, moléculaires, isotopiques et de phase sont distinguées selon le type de particules à identifier. C'est pourquoi valeur la plus élevée avoir des méthodes de détermination classées par la nature de la propriété à déterminer, ou par la méthode d'enregistrement du signal analytique :

1) méthodes chimiques une analyse , qui reposent sur l'utilisation de réactions chimiques. Ils s'accompagnent d'effets externes (formation de sédiments, dégagement gazeux, apparition, disparition ou décoloration) ;

2) méthodes physiques, qui reposent sur une certaine relation entre les propriétés physiques d'une substance et ses composition chimique;

3) méthodes physico-chimiques , qui reposent sur des phénomènes physiques accompagnant des réactions chimiques. Ils sont les plus courants en raison de leur grande précision, de leur sélectivité (sélectivité) et de leur sensibilité. Les analyses élémentaires et moléculaires seront abordées en premier.

Selon la masse de matière sèche ou le volume de la solution d'analyte, une distinction est faite entre méthode macro (0,5 - 10 g ou 10 - 100 ml), semi-microméthode (10 - 50 mg ou 1 - 5 ml), microméthode (1-5 Hmg ou 0,1 - 0,5 ml) et ultramicrométhode (inférieures à 1 mg ou 0,1 ml) identifications.

L'analyse qualitative se caractérise par limite de détection (minimum détecté) matière sèche, c'est-à-dire la quantité minimale d'une substance identifiable de manière fiable et la concentration limite de la solution. L'analyse qualitative utilise uniquement les réactions avec une limite de détection d'au moins 50 g.

Certaines réactions permettent de détecter telle ou telle substance ou ion en présence d'autres substances ou d'autres ions. De telles réactions sont appelées spécifique ... Un exemple de telles réactions peut être la détection d'ions NH 4 + par action d'alcali ou par chauffage

NH 4 Cl + NaOH = NH 3 + H 2 O + NaCl

ou la réaction de l'iode avec l'amidon (couleur bleu foncé), etc.

Cependant, dans la plupart des cas, les réactions pour la détection d'une substance ne sont pas spécifiques, par conséquent, les substances interférant avec l'identification sont précipitées, un composé faiblement dissociant ou complexe. L'analyse d'une substance inconnue est effectuée dans une certaine séquence, dans laquelle telle ou telle substance est identifiée après détection et élimination, interférant avec l'analyse d'autres substances, c'est-à-dire ils utilisent non seulement la réaction de détection des substances, mais aussi la réaction de les séparer les unes des autres.

Par conséquent, une analyse qualitative d'une substance dépend de sa teneur en impuretés, c'est-à-dire de sa pureté. Si des impuretés sont présentes en très faible quantité, elles sont appelées « traces ». Les termes correspondent à des fractions molaires en % : "traces" 10 -3 10 -1, "Microtraces"- 10 -6 ÷ 10 -3, "Ultramicrotraces"- 10 -9 ÷ 10 -6, sous-microtraces- moins de 10 -9. La substance est dite de haute pureté lorsque la teneur en impuretés n'est pas supérieure à 10 -4 10 -3% (fraction molaire) et surtout pure (extrêmement clair) lorsque la teneur en impuretés est inférieure à 10 -7% (fraction molaire). Il existe une autre définition des substances hautement pures, selon laquelle elles contiennent des impuretés en quantités qui n'affectent pas les propriétés spécifiques de base des substances. Cependant, ce n'est pas n'importe quelle impureté qui compte, mais des impuretés qui affectent les propriétés d'une substance pure. De telles impuretés sont appelées limiter ou contrôler.

Lors de l'identification de substances inorganiques, une analyse qualitative des cations et des anions est effectuée. Les méthodes d'analyse qualitative sont basées sur des réactions ioniques, qui permettent d'identifier des éléments sous la forme de certains ions. Comme pour tout type d'analyse qualitative, au cours des réactions des composés peu solubles, des composés complexes colorés se forment, une oxydation ou une réduction se produit avec un changement de couleur de la solution. Pour l'identification par la formation de composés peu solubles, des précipitateurs de groupe et individuels sont utilisés.

Lors de l'identification des cations de substances inorganiques NaCl sert de précipitateurs de groupe pour les ions Ag +, Pb 2+, Hg 2+; pour les ions Ca 2+, Sr 2+, Ba 2+ - (NH 4) 2 CO 3, pour les ions Al 3+, Cr 3+, Fe 2+, Fe 3+, Mn 2+, Co 2+, Ni 2 +, Zn 2+, etc. - (NH 4) 2 S.

Si plusieurs cations sont présents, effectuer analyse fractionnaire , dans lequel tous les composés peu solubles sont précipités, puis les cations restants sont détectés par une méthode ou une autre, ou une addition progressive du réactif est effectuée, dans laquelle d'abord les composés avec la plus faible valeur PR sont précipités, puis le composés avec une valeur PR plus élevée. Tout cation peut être identifié à l'aide d'une réaction spécifique si d'autres cations qui interfèrent avec cette identification sont éliminés. Il existe de nombreux réactifs organiques et inorganiques qui forment des précipités ou des composés complexes colorés avec des cations (tableau 9).