Реакцияға қабілетті полимерлер түсінігі. Реакцияға қабілетті полимерлер синтездеу әдістері. Реакцияға қабілетті полимерлер классификациясы. Функционалды полимерлер.
Полимерлер-тасымалдаушылардың түрлері
Полимерлер-тасымалдаушылардың классификациясы. Тармақталған және блок сополимерлер түзетін реакцияға қабілетті полимерлер. Реакцияға қабілетті функционалды полимерлер. Полиэтилен және полипролилен туындылары. Полистирол және хлор метилденген полистирол.Целлюлозаның химиялық модификациясы. Силикатты шыны бетінде жүретін реакциялар және оларды модификациялау.
Термотұрақты полимерлі материалдар
Термотұрақты материалдардың полимерлі негізі. Отқатұрақты материалдардың полимерлі негізі. Термотұрақты және беріктілігі жоғары материалдарды жасауда қолданылатын полимерлердің химиялық құрылысы және оларды алу жолдары. Полимерлердің термотұрақтылығын анықтау әдістері: бос айналым ауытқу әдісі, термомеханикалық анализ. Термотұрақты полимерлі материалдардың критерийлері: деформациялық жылуға төзімділік, ысытуға төзімділік кластары, эксплуатациялық жылуға төзімділік, температуралық индекс. Термотұрақты лактар, үлдірлі материалдар, талшықтар. Отқатұрақты материалдардың жіктелуі: оңай жалынданатын, жанатын, өзінен өзі сөнетін, қиын жанатын, жанбайтын.
Беріктілігі жоғары полимерлі материалдар
Беріктілігі жоғары материалдардың полимерлі негізі. Ароматты полиэфирлер және полиамидтерді полимерлі материалдарға өңдеу (балқымадан қалыптау, ерітіндіден қалыптау, реакциялық қалыптау). Серпімділікке төзімді қасиеттер: үзу кезіндегі кернеу, үзу кезінде ұзаруы, сығуға төзімділік, ығысу кезінде төзімділік, созғандағы серпімділік модулі, қаттылығы.
Металполимерлі материалдар
Металлполимерлі жүйелердің классификациясы (матрицалық, каркастық, қатпарлы, дисперсті). Металлполимерлі жүйелерді құрудың негізгі принциптері. Металлполимерлі материалдарды құрудың үш кезеңі: I- бастапқы компоненттерді дайындау; II- компоненттерді біріктіру; III- жүйе қасиеттерін тұрақтандыру. Металлполимерлі жүйелерді алу әдістері және қасиеттері. Металлполимерлі материалдар. Металлполимерлі жүйелердегі кейбір әрекеттесу эффектілері.
Наноқұрылымды полимерлі материалдар
Наноқұрылымды полимерлі материалдар алуға пайдаланылатын полимерлер. Матрицалық нанокластерлерге металданған бейметалл, органикалық матрица және полимерлер жатады. Полимерлі наноқұрылымдыларға ақуыз және нуклеотидтер сияқты биополимерлер жатады. Бұл нысандардың құрылысы өте күрделі және әр түрлі аса бағалы қасиеттерімен ерекшеленеді. Полимер матрицасында нанокластерлер түзуге химиялық реакциялар жүретін нанокеуектер болады. Мұндай реакциялардың жылдамдығы макроскопиялық кеңістікте жүргізген реакцияның жылдамдығымен тең, бірақ кластер пішіні нанокеуектердің пішінімен теңеседі. Ерітіндідегі немесе қатты денедегі жабық кеуекте нанокластер түзе жүретін реакция, минималды пішінді кластер түзеді:
a — кластердің беткі энергиясының тығыздығы, r — кластерлердің тығыздығы, Dm — кластерлер түзілгендегі химиялық потенциалдың өзгерісі.
Кластердің нанокеуектегі максималды пішіні кластер түзетін нанокеуектегі атомдар мөлшерімен n0 анықталады:
Кеуектерінің мөлшері 10 нм-ге дейінгі материалдар кеуек мөлшеріне және бастапқы концентрациясына байланысты мөлшері 1-ден бірнеше нанометр болатын оқшауланған нанокластерлер түзеді. Тігу дәрежесіне сәйкес полимерлі материалдардың мөлшерін өзгертуге келетін ең ыңғайлы материалдар.
Макромолекулярлы және супрамолекулярлы наноқұрылымдар. Наноқұрылымды полимерлі материалдардың құрылысы. Наноқұрылымды макромолекуланы құруға қатысатын молекулалы блоктар: сызықты, тігілген, тармақталған, дендритті. Наноқұрылымды макромолекула пішіні: иілгіш бұдақ, қатты өзек, цикл, полиротаксан, әлсіз тігілгіен, тығыз тігілген, өзара енетін торлар, өздігінен тармақталған (қысқа тізбек), тармақталған (ұзын тізбек), қырлы тәртіпті тармақталған, жұлдызды тәртіпті тармақталған, өздігінен аса тармақталған, бақылана аса тармақталған, тәртәпті дендрон және дендример. Полимерлі матрицада бейорганикалық кластерлерді иммобилизациялау.
Резина өндірісінде қолданылатын полимерлер
Резина өндірісінде қолданылатын полимерлер түрлері. Полимерлерді өңдеу: пластиктеу, төлдеу қоспасын дайындау, қайта вальцтеу, араластыру. Резина бұйымдарының алуан түрлілігі. Резина қоспаларын құру. Термопластты, изоляциялық, дөңгелек өнеркәсібінде қолданылатын полимерлер. Полимерлердің және каучуктің арнайы қолданылуы: электротехника және электроника, ауыл шаруашылығы және сат өнеркәсібінде, тұрмыс техникасында, медицина және медикобиологиялық, спорт.
Арнайы қолданылатын шайырлар
Шайырлар: табиғи, синтетикалық. Шайырлардың кемшіліктері. Шайырлардың беріктілігі. Сыртқы факторлардың ыдырау процесіне әсері. Полимерлі шайырлардың теориялық, шекті және реалды беріктілігі. Бутадиен және акрилонитрил сополимерлері негізіндегі май- және бензотұрақты шайырлар. Полиуретанды шайырлар. Желім өнеркәсібінде қолданылдатын шайырлар.
Электрөткізетін полимерлер
Электрөткізетін полимерлер құрылысының ерекшеліктері. Электрөткізетін қоспалары бар полимерлі материалдардың электрөткізу механизмі туралы. Электрөткізетін полимерлі материалдардың құрылысы. Электрөткізетін полимерлі материалдардың лак-бояу жабындысы ретінде қолданылуы. Диэлектрлік қасиеттері.
Акустикалық қасиетті полимерлі материалдар
Негізгі акустикалық сипаттамалар: дыбыс сіңіру, сөну коэффициенті (), шекті дыбыс тербелісінің таралу жылдамдығы (С). Акустикалық полимерлі материалдар. Полимерлі материалдардың виброакустикалық сипаттамаларын арттыратын қоспалар: кальций карбонаты, күйе, мырыш оксиді, шыны талшық, диатомит, слюда. Виброакустикалық қасиетті пластмассалар: сотопласттар және пенопласттар.
Биоыдырайтын полимерлер
Кіріспе.
Қазіргі жаңа техникада қолданғанда көп уақыт қасиеттерін өзгертпейтін полимерлер алуды талап етеді. Қоршаған ортаның әсері (су, ауа, күн сәулесі және биологиялық нысандар: микробтар, грибоктар, жәндіктер) полимерлі материалдардың қолдану уақытын қысқартады. Осыған байланысты, арнайы тұрақтандырғыштарды және биопротекторларды қолдануды қажет етеді.
Полимерлерді утилиздеу жолдары.
Қоршаған ортаның полимерлерден ластануын азайтудың бір жолы — өзінің жарамды мерзімін өтеген полимерлі материалдарды екіншілік өңдеу. Бұл сондай жеңіл жол емес. Себебі қалдықтар кір, лас болатындықтан, екіншілік өңделген полимерлі материалдардың қасиеттері бірінші материалға қарағанда әлдеқайда төмен болады. Екіншілік өңдеу дөңгелек өнеркәсібінде жақсы дамыған. Вулканизациялау арқылы қасиеттері жоғарғы дөңгелектерді алуға болады. Мүлдем жарамсыз резеңкені жол жасауда қолданылады. Екінші жолы — биоыдырайтын полимерлер құру. Қолданылатын полимерлер, пластмассалар және үлдірлер қолданылғаннан кейін қоршаған орта факторларының әсерінен тез биодеградациялануы тиіс: химиялық (ауа, су), физикалық (күн сәулесі, температура) және биологиялық (микробтар, грибоктар, жәндіктер). Бұл факторлар полимерді төменгі молекулалы заттарға дейін (Н2О, СО2, СН4) ыдыратады. Табиғи полимерлер (целлюлоза, крахмал, хитин, полипептидтер және т.б.) микроорганизмдердің әсерінен оңай кіші молекулалы заттарға ыдырайды. Ферменттер — полимердің негізгі тізбегінің ыдырауын оңайлататын катализатордың ролін атқарады. Мысалы, амилаза крахмал молекуласын ыдыратады. Синтетикалық полимерлерді деструкциялайтын ферменттер табиғатта жоқ. Кейінгі кезде табиғи полимерлер негізінде жасалған материалдарға (крахмал, хитин) қызығушылық артуда. Мұндай материалдарды жасауда табиғи полимерлерді қолдану экономикалық тиімді.
Табиғи полимер крахмалдың құрылысы және қасиеттері.
Крахмал – бұл полисахарид. Негізгі алынатын көзі картоп, бидай, жүгері және күріш. Крахмал екі полимерлі компоненттен тұрады: амилоза (30%) және амилопектин (70%). Амилоза — a-(1,4)-D-глюкопиранозидтен тұратын сызықты полимер. Орташа молекулалық массасы – 100-1000 кг*моль-1. Амилопектин — a-(1,4)- және a-(1,6)- байланысқан глюкозид қалдықтарынан тұрады. Молекулалық массасы шамамен 100000 кг*моль-1. Крахмал гидрофильді полимер. А және В типті крахмал сумен әр түрлі байланысады. В-комплексіндегі су полимерге оңай кіріп, шыға алады. А — типті кристаллитте су қабатты құрылым түзіп, амилозаның қоршаған қос спиралімен берік байланысқан. Крахмал суда шекті ісінеді. Температураны өсірген сайын крахмалдың ерігіштігі артады. Биоыдырайтын полимер алу мақсатында табиғи полимерлерді синтетикалық полимерлермен әрекеттестіріп, тәжірибелер алынған. Көбінесе крахмалды полиэтиленмен модифицирлейді. Модифицирленген материал тез ыдырайтын, тамақты орауға, медицинаға қолданылады. Крахмал бұл материалдарда ыдырауды тездететін қоспа ретінде пайдаланылады. Термопластты полимерлерді алу үшін глицеринмен және сумен пластифицирленген крахмалды қолданады. Көбінесе крахмалмен қоспа ретінде этиленнің винил ацетатпен (ЭВА) сополимерін қолданады. Осы қоспадан созылған талшықтар ылғалға сезімталдығы және құрамындағы крахмалдың мөлшері 70 % ферменттер қатысында бастапқы биодеградация жылдамдығының өте төмен
Синтетикалық полимерлер негізіндегі биоыдырайтын полимерлер. Табиғи және жасанды полимерлер негізіндегі биоыдырайтын полимерлер. Пластмассалардың биоыдырауы. Лак – бояу материалдарының биоыдырауы. Медицинада қолданылатын биоыдырайтын полимерлер.
Полимерлі энергияны түрлендіргіштер
Энергияны түрлендіру процесіне полимерлі материалдарды қолдану. Химиялық энергияны механикалық энергияға түрлендіргіштер ретінде полимерлерді қолдану. Жылу энергиясын механикалық энергияға түрлендіргіштер ретінде полимерлерді қолдану. Жарық энергиясын механикалық энергияға түрлендіргіштер ретінде полимерлерді қолдану. Жарық энергиясын электрлік энергияға түрлендіргіштер ретінде полимерлерді қолдану. Фотосинтезді модельдеу. Бұлшық еттің жұмыс істеу механизмі.
Сезімтал полимерлер және гельдер
Температураға сезімтал полимерлер. Реакция ортасына сезімтал полимерлер. Сезімтал полимерлер және гельдер түзу шарттары.
Полимерлі жүйелерде тасымалдау құбылысы
Полимерлі үлдірлерді қолдану. Мембраналық ену теориясы. Полимерлер қатысында тасымалдау процестері. Полимерлі үлдірлердің газ өткізгіштігі. Полимерлі үлдірлер арқылы сұйықтықтардың өтуі. Тасымалдау механизмі. Ион тасымалдағыштар.
Полимерлер және қоршаған орта
Полимерлер және қоршаған орта. Полимерлі ластау көздері. Жылдам ыдырайтын полимерлер. Прлимерлерді қайта өңдеу: біріншілік, екіншілік, үшіншілік, төртіншілік. Негізгі полимерлі ластағыштар: ПЭНП, ПЭВП, ПП, ПС, ПЭТ, ПВХ.
Қазіргі таңда әр түрлі мақсатқа қолданылатын көптеген полимерлі материалдарды және олардан жасалған бұйымдарды арнайы жарамды уақыты аяқталғаннан кейін жерге көмеді немесе жағып тастайды. Жерге көмілген қалдықтар сондағы тірі жәндіктерді, су ағыны арқылы көрші аудандарды, бөлінген газдың әсерінен ауаны ластайды. Қалдықтарды жаққанда – атмосфераға көп мөлшерде СО2 бөлінеді, ал ол ауаны ластайды. Одан басқа бөлінген көптеген улы газдар тек ауаны емес, су мен жерді ластайды. Мысалы поливинилхлоридті жаққанда көптеген органикалық хлорланған заттар бөлінеді. Олардың токсикологиялық әсері өте жоғары және онкологиялық ауру туғызатын қабілеті болады. Бөлінген газ күйіндегі хлорлы сутек суда еріп, тұз қышқылын береді. Ол адамдардың тамағын ашытып, қышқыл дәм береді. Ал пластмасса технологиясында қолданылатын әр түрлі қоспалар, бояғыштар, пигменттер және катализаторлардың әсері өте қауіпті.