SYNTHETISCHE POLYMEREN: EIGENSCHAPPEN, SOORTEN EN VOORBEELDEN - CHEMIE - 2025

De synthetische polymeren zijn polymeren die door de menselijke hand op laboratorium- of industriële weegschaal worden geproduceerd. Structureel bestaan ​​ze uit de vereniging van kleine eenheden, monomeren genaamd, die zich verbinden om een ​​zogenaamde polymeerketen of netwerk te vormen.

De onderste bovenste illustreert de polymere structuur van het "spaghetti" -type. Elke zwarte stip staat voor een monomeer, verbonden met een ander door een covalente binding. De opeenvolging van punten resulteert in de groei van de polymeerketens, waarvan de identiteit zal afhangen van de aard van het monomeer.

Bovendien is de overgrote meerderheid van zijn monomeren afgeleid van aardolie. Dit wordt bereikt door een reeks processen die bestaan ​​uit het verkleinen van koolwaterstoffen en andere organische soorten om kleine en synthetisch veelzijdige moleculen te verkrijgen.

Eigendommen

Net zoals de mogelijke structuren van polymeren divers zijn, zijn hun eigenschappen dat ook. Deze gaan hand in hand met lineariteit, vertakking (afwezig in het beeld van de ketens), de bindingen en het molecuulgewicht van de monomeren.

Ondanks het feit dat er structurele patronen zijn die de eigenschap van een polymeer - en dus het type - bepalen, hebben de meeste echter enkele eigenschappen en kenmerken gemeen. Enkele hiervan zijn:

- Ze hebben relatief lage productiekosten, maar hoge recyclingkosten.

- Vanwege het grote volume dat hun structuren kunnen innemen, zijn het niet erg dichte materialen en ook mechanisch zeer resistent.

- Ze zijn chemisch inert of voldoende om de aantasting van zure (HF) en basische (NaOH) stoffen te weerstaan.

- Gebrek aan geleidingsbanden; daarom zijn ze slechte geleiders van elektriciteit.

Soorten

Polymeren kunnen worden geclassificeerd op basis van hun monomeren, hun polymerisatiemechanisme en hun eigenschappen.

Een homopolymeer is een homopolymeer dat bestaat uit monomere eenheden van een enkel type:

100A => AAAAAAA …

Hoewel een copolymeer een copolymeer is dat bestaat uit twee of meer verschillende monomere eenheden:

20A + 20B + 20C => ABCABCABC…

De bovenstaande chemische vergelijkingen komen overeen met polymeren die via toevoeging zijn gesynthetiseerd. Hierin groeit de polymeerketen of het netwerk naarmate meer monomeren eraan binden.

Aan de andere kant, voor polymeren via condensatie, gaat de monomeerbinding gepaard met het vrijkomen van een klein molecuul dat "condenseert":

A + A => AA + p

AA + A => AAA + p…

Bij veel polymerisaties p = H ₂ O, zoals gebeurt met polyfenolen gesynthetiseerd met formaldehyde (HC ₂ = O).

Volgens hun eigenschappen kunnen synthetische polymeren worden geclassificeerd als:

Thermoplasten

Het zijn lineaire of licht vertakte polymeren, waarvan de intermoleculaire interacties kunnen worden overwonnen door het effect van temperatuur. Dit resulteert in hun verzachting en vorming, en maakt ze gemakkelijker te recyclen.

Thermostabiel

In tegenstelling tot thermoplasten hebben thermohardende polymeren veel vertakkingen in hun polymeerstructuren. Hierdoor zijn ze bestand tegen hoge temperaturen zonder te vervormen of te smelten, vanwege hun sterke intermoleculaire interacties.

Elastomeren

Het zijn die polymeren die in staat zijn om een ​​externe druk te weerstaan ​​zonder te breken, te vervormen maar dan terug te keren naar hun oorspronkelijke vorm.

Dit komt doordat hun polymeerketens zijn verbonden, maar de intermoleculaire interacties daartussen zijn zwak genoeg om onder druk te bezwijken.

Wanneer dit gebeurt, heeft het vervormde materiaal de neiging om zijn kettingen in een kristallijne opstelling te rangschikken, waardoor de beweging die wordt veroorzaakt door druk wordt "vertraagd". Wanneer dit verdwijnt, keert het polymeer terug naar zijn oorspronkelijke amorfe rangschikking.

Vezels

Het zijn polymeren met een lage elasticiteit en rekbaarheid dankzij de symmetrie van hun polymeerketens en de grote affiniteit daartussen. Door deze affiniteit kunnen ze sterk interageren en een lineaire kristallijne opstelling vormen die bestand is tegen mechanisch werk.

Dit type polymeer wordt gebruikt bij de vervaardiging van weefsels zoals katoen, zijde, wol, nylon, enz.

Voorbeelden

Nylon

Nylon is een perfect voorbeeld van een vezelachtig polymeer, dat veel wordt gebruikt in de textielindustrie. De polymeerketen bestaat uit een polyamide met de volgende structuur:

Deze ketting komt overeen met de structuur van nylon 6,6. Als je de koolstofatomen (grijs) telt, beginnend en eindigend met die aan de rode bol, zijn er zes.

Evenzo zijn er zes koolstofatomen die de blauwe bollen scheiden. Aan de andere kant komen de blauwe en rode bollen overeen met de amidegroep (C = ONH).

Deze groep is in staat om via waterstofbruggen in wisselwerking te staan ​​met andere ketens, die dankzij hun regelmatigheden en symmetrieën ook een kristallijne opstelling kunnen aannemen.

Met andere woorden, nylon heeft alle eigenschappen die nodig zijn om als vezel te kwalificeren.

Polycarbonaat

Het is een transparant kunststof polymeer (voornamelijk thermoplastisch) waarmee ramen, lenzen, plafonds, wanden etc. worden gemaakt. De afbeelding hierboven toont een kas gemaakt met polycarbonaten.

Hoe is de polymere structuur en waar komt de naam polycarbonaat vandaan? In dit geval verwijst het niet strikt naar het anion CO ₃ ^2- , maar naar deze groep die deelneemt aan covalente bindingen binnen een moleculaire keten:

R kan dus elk type molecuul zijn (verzadigd, onverzadigd, aromatisch, enz.), Wat resulteert in een brede familie van polycarbonaatpolymeren.

Polystyreen

Het is een van de meest voorkomende polymeren in het dagelijks leven. De plastic bekers, speelgoed, computer- en televisieartikelen en het hoofd van de mannequin in de afbeelding hierboven (evenals andere objecten) zijn gemaakt van polystyreen.

De polymere structuur bestaat uit de vereniging van n styrenen, die een ketting vormen met een hoog aromatisch bestanddeel (de zeshoekige ringen):

Polystyreen kan worden gebruikt om andere copolymeren te synthetiseren, zoals SBS (Poly (styreen-butadieen-styreen)), dat wordt gebruikt in die toepassingen die een resistent rubber vereisen.

Polytetrafluorethyleen

Ook bekend als Teflon, het is een polymeer dat in veel keukengerei aanwezig is met een antikleefwerking (zwarte pannen). Hierdoor kan voedsel worden gebakken zonder dat er boter of ander vet hoeft te worden toegevoegd.

Zijn structuur bestaat uit een polymeerketen die aan beide zijden is "bedekt" met F-atomen. Deze F's werken zeer zwak samen met andere deeltjes, zoals vette deeltjes, waardoor ze niet aan het oppervlak van de pan blijven plakken.

Referenties

1. Charles E.Carraher Jr. (2018). Synthetische polymeren. Opgehaald op 7 mei 2018, van: chemistryexplained.com
2. Wikipedia. (2018). Lijst met synthetische polymeren. Opgehaald op 7 mei 2018, van: en.wikipedia.org
3. Carnegie Mellon Universiteit. (2016). Natuurlijke versus synthetische polymeren. Opgehaald op 7 mei 2018, van: cmu.edu
4. Polymer Science Learning Center. (2018). Synthetische polymeren. Opgehaald op 7 mei 2018, van: pslc.ws
5. Yassine Mrabet. (29 januari 2010). Nylon 3D. . Opgehaald op 7 mei 2018, van: commons.wikimedia.org
6. Educatieve portal. (2018). Eigenschappen van polymeren. Opgehaald op 7 mei 2018, van: portaleducativo.net
7. Wetenschappelijke teksten. (23 juni 2013). Synthetische polymeren. Opgehaald op 7 mei 2018, van: textscientificos.com