Contoh polimer. Sifat mekanik khusus

Istilah "bahan polimer" adalah generik. Ini menggabungkan tiga kelompok besar plastik sintetis, yaitu: polimer; plastik dan variasi morfologinya - bahan komposit polimer (PCM) atau, sebagaimana disebut juga, plastik bertulang. Hal umum untuk grup yang terdaftar adalah bahwa bagian wajibnya adalah komponen polimer, yang menentukan deformasi termal utama dan sifat teknologi material. Komponen polimer adalah zat organik bermolekul tinggi yang diperoleh sebagai hasil reaksi kimia antara molekul zat bermolekul rendah awal - monomer.

Polimer merupakan kebiasaan untuk menyebut zat bermolekul tinggi (homopolimer) dengan aditif yang dimasukkan ke dalamnya, yaitu stabilisator, inhibitor, plasticizer, pelumas, antirad, dll. Secara fisik, polimer adalah bahan homofase, mereka mempertahankan semua fitur fisik dan kimia yang melekat pada homopolimer.

plastik disebut bahan komposit berdasarkan polimer yang mengandung pengisi tersebar atau serat pendek, pigmen dan komponen curah lainnya. Pengisi tidak membentuk fase kontinu. Mereka (media dispersi) terletak di matriks polimer (media dispersi). Secara fisik, plastik adalah bahan heterofase dengan sifat makro fisik isotropik (sama ke segala arah).
Plastik dapat dibagi menjadi dua kelompok utama - termoplastik dan termoset. Termoplastik adalah termoplastik yang, setelah dibentuk, dapat dilebur dan dicetak lagi; termoset, dicetak sekali, tidak lagi meleleh dan tidak dapat mengambil bentuk lain di bawah pengaruh suhu dan tekanan. Hampir semua plastik yang digunakan dalam kemasan adalah termoplastik, misalnya polietilen dan polipropilen, polistirena, polivinil klorida, polietilena tereftalat, nilon (nilon), polikarbonat, polivinil asetat, polivinil alkohol dan lain-lain.
Plastik juga dapat dikategorikan menurut metode yang digunakan untuk mempolimerisasinya menjadi polimer yang dihasilkan melalui mekanisme poliadisi atau polikondensasi. Polimer poliadisi diproduksi melalui mekanisme yang melibatkan radikal bebas atau ion, di mana molekul kecil dengan cepat ditambahkan ke rantai yang sedang tumbuh tanpa pembentukan molekul yang menyertainya. Polimer polikondensasi diproduksi dengan mereaksikan gugus fungsi dalam molekul satu sama lain sehingga, selangkah demi selangkah, rantai yang panjang polimer, dan biasanya pembentukan produk sampingan dengan berat molekul rendah, seperti air, terjadi selama setiap langkah reaksi. Kebanyakan polimer pengemasan, termasuk poliolefin, polivinil klorida dan polistirena, adalah polimer yang diperoleh melalui mekanisme poliadisi (polimerisasi).

Reaksi polimerisasi adalah penambahan berurutan molekul senyawa tak jenuh satu sama lain dengan pembentukan produk dengan berat molekul tinggi - polimer. Molekul alkena yang mengalami polimerisasi disebut monomer. Jumlah unit dasar yang berulang dalam makromolekul disebut derajat polimerisasi (dilambangkan dengan n). Tergantung pada derajat polimerisasi, satu dan monomer yang sama dapat digunakan untuk mendapatkan zat dengan: berbagai properti. Dengan demikian, polietilen rantai pendek (n = 20) adalah cairan dengan sifat pelumas. Polietilen dengan panjang rantai 1500-2000 tautan adalah bahan plastik yang keras tetapi fleksibel dari mana dimungkinkan untuk mendapatkan film, membuat botol dan peralatan lainnya, pipa elastis, dll. Akhirnya, polietilen dengan panjang target 5-6 ribu tautan adalah zat padat dari mana produk cor, pipa kaku, benang kuat dapat disiapkan.

Polimerisasi adalah reaksi berantai, dan untuk memulainya, perlu untuk mengaktifkan molekul monomer dengan bantuan yang disebut inisiator. Inisiator reaksi tersebut dapat berupa radikal bebas atau ion (kation, anion). Tergantung pada sifat inisiator, mekanisme polimerisasi radikal, kationik, atau anionik dibedakan.

Kimia dan properti fisik plastik ditentukan oleh komposisi kimianya, berat molekul rata-rata dan distribusi berat molekul, riwayat pemrosesan (dan penggunaan), dan keberadaan aditif.

Bahan komposit polimer merupakan salah satu jenis plastik. Mereka berbeda karena mereka menggunakan tidak tersebar, tetapi memperkuat, yaitu pengisi penguat (serat, kain, pita, kain kempa, kristal tunggal), yang membentuk fase kontinu independen di PCM. Varietas terpisah dari PCM semacam itu disebut plastik laminasi. Morfologi ini memungkinkan untuk memperoleh plastik dengan kekuatan deformasi yang sangat tinggi, kelelahan, elektrofisika, akustik dan karakteristik target lainnya yang sesuai dengan yang tertinggi. persyaratan modern.

Rumus struktur polimer secara singkat ditulis sebagai berikut: rumus satuan dasar diapit tanda kurung dan huruf n diletakkan di kanan bawah. Misalnya, rumus struktur polietilen adalah (-CH 2 -CH 2 -) n. Sangat mudah untuk menyimpulkan bahwa nama polimer terdiri dari nama monomer dan awalan poli-, misalnya, polietilen, polivinil klorida, polistirena, dll.

Polimer hidrokarbon yang paling umum adalah polietilen dan polipropilen.

Polietilen diperoleh dengan polimerisasi etilen. Polipropilena diperoleh dengan polimerisasi stereospesifik propilena (propena).
Polimerisasi stereospesifik adalah proses mendapatkan polimer dengan struktur spasial yang tertata dengan ketat.

Banyak senyawa lain yang mampu berpolimerisasi - turunan etilena memiliki: rumus umum CH 2 =CH-X, di mana X adalah atom atau kelompok atom yang berbeda.

Jenis polimer

Poliolefin adalah kelas polimer dengan sifat kimia yang sama (rumus kimia -(CH 2) - n) dengan struktur spasial rantai molekul yang beragam, termasuk polietilen dan polipropilena. Omong-omong, semua karbohidrat, misalnya, gas alam, gula, parafin, dan kayu, memiliki struktur kimia yang serupa. Secara total, 150 juta ton polimer diproduksi setiap tahun di dunia, dan poliolefin menyumbang sekitar 60% dari jumlah ini. Di masa depan, poliolefin akan mengelilingi kita jauh lebih besar daripada hari ini, jadi ada baiknya untuk melihat lebih dekat pada mereka.
Kompleks sifat poliolefin, termasuk seperti ketahanan terhadap ultraviolet, oksidan, sobek, tembus, susut panas dan sobek, bervariasi pada rentang yang sangat luas tergantung pada derajat peregangan orientasi molekul dalam proses memperoleh bahan dan produk polimer.
Terutama harus ditekankan bahwa poliolefin lebih ramah lingkungan daripada kebanyakan bahan yang digunakan oleh manusia. Dalam produksi, transportasi dan pengolahan kaca, kayu dan kertas, beton dan logam, banyak energi yang digunakan, produksi yang pasti mencemari lingkungan. Membuang bahan tradisional juga melepaskan zat berbahaya dan membuang energi. Poliolefin diproduksi dan dibuang tanpa emisi zat berbahaya dan dengan konsumsi energi minimal, dan saat membakar poliolefin, sejumlah besar panas bersih dilepaskan dengan produk sampingan dalam bentuk uap air dan karbon dioksida.

Polietilena
Sekitar 60% dari semua plastik yang digunakan untuk pengemasan adalah polietilen, yang digunakan secara luas terutama karena biayanya yang rendah, tetapi juga karena sifatnya yang sangat baik untuk banyak aplikasi.

Polietilen densitas tinggi (HDPE - tekanan rendah) memiliki struktur paling sederhana dari semua plastik, terdiri dari unit etilen berulang:
-(CH 2 -CH 2) - n polietilen densitas tinggi.

Polietilen densitas rendah (LDPE - tekanan tinggi) memiliki rumus kimia yang sama, tetapi berbeda karena strukturnya bercabang:
-(CH 2 -CHR) - n polietilen densitas rendah,
di mana R dapat berupa -H, -(CH 2) n , -CH 3 , atau percabangan sekunder yang lebih kompleks.

Polyethylene, karena bentuknya yang sederhana struktur kimia, mudah dilipat menjadi kisi kristal, dan karena itu cenderung memiliki derajat kristalinitas yang tinggi. Percabangan rantai mengganggu kemampuan untuk mengkristal ini, menghasilkan lebih sedikit molekul per satuan volume, dan karenanya densitas lebih rendah.

LDPE - polietilen bertekanan tinggi. Plastik, sedikit matte, seperti lilin saat disentuh, diproses dengan ekstrusi menjadi film tabung yang ditiup atau menjadi film datar melalui cetakan datar dan roller dingin. Film LDPE kuat dalam ketegangan dan kompresi, tahan terhadap benturan dan sobek, kuat pada suhu rendah. Memiliki fitur - cantik suhu rendah pelunakan (sekitar 100 derajat Celcius).

HDPE - polietilen tekanan rendah. Film HDPE tangguh, tahan lama, lebih sedikit lilin saat disentuh dibandingkan dengan film LDPE. Diperoleh dengan ekstrusi selongsong tiup atau ekstrusi selongsong datar. Suhu pelunakan 121°C memungkinkan sterilisasi uap. Ketahanan beku film ini sama dengan film HDPE. Ketahanan terhadap peregangan dan kompresi tinggi, dan ketahanan terhadap benturan dan sobek kurang dari film LDPE. Film dari HDPE adalah penghalang yang sangat baik untuk kelembaban. Tahan terhadap lemak, minyak.
Tas T-shirt "bergemerisik" tempat Anda mengemas pembelian Anda terbuat dari HDPE.
Ada dua jenis utama HDPE. Jenis "lebih tua", diproduksi pertama kali pada tahun 1930-an, berpolimerisasi pada suhu dan tekanan tinggi, kondisi yang cukup energik untuk memungkinkan laju reaksi berantai yang cukup besar yang menghasilkan percabangan rantai panjang dan pendek. . Jenis HDPE ini kadang-kadang disebut sebagai polietilen tekanan tinggi (LDPE, HD-HDPE, karena tekanan tinggi) jika ada kebutuhan untuk membedakannya dari polietilen tekanan rendah linier, jenis LDPE yang "lebih muda".

Pada suhu kamar, polietilen cukup lunak dan bahan fleksibel. Ini mempertahankan fleksibilitas ini dengan baik dalam kondisi dingin, sehingga berlaku dalam kemasan beku produk makanan. Namun, pada suhu tinggi, seperti 100 ° C, menjadi terlalu lunak untuk beberapa aplikasi. HDPE memiliki kerapuhan dan titik pelunakan yang lebih tinggi daripada LDPE, tetapi masih bukan wadah pengisian panas yang sesuai.

Salah satu kelemahan penggunaan HDPE dalam beberapa aplikasi adalah kecenderungannya untuk mengalami stress cracking, yang didefinisikan sebagai kegagalan wadah plastik di bawah kondisi tegangan dan kontak dengan produk, yang saja tidak mengakibatkan kegagalan. Retak tegangan lingkungan pada polietilen berhubungan dengan kristalinitas polimer.

LDPE adalah polimer kemasan yang paling banyak digunakan, mewakili sekitar sepertiga dari semua plastik kemasan. Karena kristalinitasnya yang rendah, ini adalah bahan yang lebih lembut dan lebih fleksibel daripada HDPE. Karena biayanya yang rendah, itu adalah bahan pilihan untuk tas dan tas. LDPE memiliki kejernihan yang lebih baik daripada HDPE, tetapi masih belum memiliki kejernihan kristal yang diinginkan untuk beberapa aplikasi pengemasan.

Polipropilena
Ini memiliki transparansi yang sangat baik pendinginan cepat dalam proses pembentukan), titik leleh tinggi, tahan bahan kimia dan air. PP memungkinkan uap air melewatinya, yang membuatnya sangat diperlukan untuk kemasan makanan "bernapas" (roti, rempah-rempah, bahan makanan), serta dalam konstruksi untuk insulasi hidro-angin. PP sensitif terhadap oksigen dan oksidan. Ini diproses dengan ekstrusi yang ditiup atau melalui cetakan datar dengan menuangkan ke drum atau mendinginkan dalam penangas air. Ini memiliki transparansi dan kilap yang baik, ketahanan kimia yang tinggi, terutama terhadap minyak dan lemak, tidak retak di bawah pengaruh lingkungan.

PVC
PADA bentuk murni jarang digunakan karena rapuh dan tidak elastis. Murah. Ini dapat diproses menjadi film dengan ekstrusi tiup atau ekstrusi slot datar. Lelehannya sangat kental. PVC tidak stabil secara termal dan korosif. Ketika terlalu panas dan terbakar, ia melepaskan senyawa klorin yang sangat beracun - dioksin. Tersebar luas di tahun 60-an dan 70-an. Itu digantikan oleh polypropylene yang lebih ramah lingkungan.

Sungguh menakjubkan betapa beragamnya benda-benda di sekitar kita dan bahan dari mana benda itu dibuat. Sebelumnya, sekitar abad 15-16, bahan utamanya adalah logam dan kayu, sedikit kemudian kaca, dan hampir selalu porselen dan faience. Tapi abad hari ini adalah waktu polimer, yang akan dibahas lebih lanjut.

Konsep polimer

Polimer. Apa itu? Anda dapat menjawab dari sudut pandang yang berbeda. Di satu sisi, ini bahan modern digunakan untuk pembuatan banyak barang-barang rumah tangga dan teknis.

Di sisi lain, dapat dikatakan bahwa ini adalah zat sintetis yang disintesis secara khusus yang diperoleh dengan sifat yang telah ditentukan untuk digunakan dalam berbagai spesialisasi.

Masing-masing definisi ini benar, hanya yang pertama dari sudut pandang rumah tangga, dan yang kedua - dari sudut pandang bahan kimia. Lain definisi kimia adalah sebagai berikut. Polimer adalah senyawa berdasarkan bagian pendek dari rantai molekul - monomer. Mereka diulang berkali-kali, membentuk rantai makro polimer. Monomer dapat berupa senyawa organik dan anorganik.

Karena itu, pertanyaannya adalah: "polimer - apa itu?" - membutuhkan jawaban rinci dan pertimbangan semua sifat dan bidang penerapan zat ini.

Jenis polimer

Ada banyak klasifikasi polimer menurut: berbagai fitur(sifat kimia, tahan panas, struktur rantai, dan sebagainya). Pada tabel di bawah ini, kami meninjau secara singkat jenis utama polimer.

Klasifikasi polimer

Prinsip	jenis	Definisi	Contoh
Menurut asal (asal)	Alami (alami)	Mereka yang terjadi secara alami, di alam. Dibuat oleh alam.	DNA, RNA, protein, pati, amber, sutra, selulosa, karet alam
	Sintetis	Diperoleh di laboratorium oleh manusia, tidak berhubungan dengan alam.	PVC, polietilen, polipropilen, poliuretan, dan lainnya
	palsu	Dibuat oleh manusia di laboratorium, tetapi berdasarkan	Seluloid, selulosa asetat, nitroselulosa
Dari sudut pandang sifat kimia	alam organik	Sebagian besar dari semua polimer yang dikenal. Berdasarkan monomer bahan organik (terdiri dari atom C, dimungkinkan untuk memasukkan atom N, S, O, P dan lainnya).	Semua polimer sintetis
	alam anorganik	Basis terdiri dari unsur-unsur seperti Si, Ge, O, P, S, H dan lain-lain. Sifat polimer: tidak elastis, tidak membentuk rantai makro.	Polysilanes, polydichlorophosphazene, polygermanes, asam polisilicic
	sifat organoelemen	Campuran polimer organik dan anorganik. Rantai utama adalah anorganik, rantai samping adalah organik.	Polisiloksan, polikarboksilat, poliorganosiklofosfazen.
Perbedaan rantai utama	rantai homo	Rantai utamanya adalah karbon atau silikon.	Polysilanes, polystyrene, polyethylene dan lain-lain.
Perbedaan rantai utama	rantai hetero	Bingkai utama terdiri dari atom yang berbeda.	Contoh polimer adalah poliamida, protein, etilen glikol.

Polimer struktur linier, jaringan dan bercabang juga dibedakan. Dasar polimer memungkinkan mereka menjadi termoplastik atau termoset. Mereka juga memiliki perbedaan dalam kemampuan mereka untuk berubah bentuk dalam kondisi normal.

Sifat fisik bahan polimer

Dua keadaan utama karakteristik agregasi polimer adalah:

amorf;
kristal.

Masing-masing dicirikan oleh seperangkat propertinya sendiri dan sangat penting secara praktis. Misalnya, jika suatu polimer berada dalam keadaan amorf, maka ia dapat berupa cairan kental, zat seperti kaca, dan senyawa yang sangat elastis (karet). Ia menemukan aplikasi luas dalam industri kimia, konstruksi, teknik, produksi barang industri.

Keadaan kristal dari polimer agak bersyarat. Sebenarnya status yang diberikan diselingi dengan bagian rantai yang amorf, dan secara umum seluruh molekul ternyata sangat nyaman untuk mendapatkan serat elastis, tetapi pada saat yang sama berkekuatan tinggi dan keras.

Titik leleh untuk polimer berbeda. Banyak amorf meleleh pada suhu kamar, dan beberapa kristal sintetis dapat menahan suhu yang cukup tinggi (plexiglass, fiberglass, poliuretan, polipropilena).

Polimer dapat diwarnai dalam berbagai warna, tanpa batasan. Karena strukturnya, mereka mampu menyerap cat dan memperoleh warna paling terang dan paling tidak biasa.

Sifat kimia polimer

Sifat kimia polimer berbeda dengan zat dengan berat molekul rendah. Ini dijelaskan oleh ukuran molekul, keberadaan berbagai gugus fungsi dalam komposisinya, dan total cadangan energi aktivasi.

Secara umum, ada beberapa jenis utama reaksi karakteristik polimer:

Reaksi ditentukan oleh gugus fungsi. Artinya, jika polimer mengandung gugus OH, yang merupakan ciri khas alkohol, maka reaksi yang memasukkannya akan identik dengan reaksi oksidasi, reduksi, dehidrogenasi, dan sebagainya).
Interaksi dengan NMS (senyawa dengan berat molekul rendah).
Reaksi polimer satu sama lain dengan pembentukan jaringan makromolekul yang saling terkait (jaringan polimer, bercabang).
Reaksi antara gugus fungsi dalam satu makromolekul polimer.
Peluruhan makromolekul menjadi monomer (penghancuran rantai).

Semua reaksi di atas ada dalam praktik sangat penting untuk mendapatkan polimer dengan sifat yang telah ditentukan dan ramah manusia. Kimia polimer memungkinkan untuk membuat bahan tahan panas, asam dan alkali, yang pada saat yang sama memiliki elastisitas dan stabilitas yang cukup.

Penggunaan polimer dalam kehidupan sehari-hari

Penggunaan senyawa ini ada di mana-mana. Seseorang hampir tidak dapat mengingat bidang industri, ekonomi nasional, ilmu pengetahuan dan teknologi di mana polimer tidak diperlukan. Apa itu - ekonomi polimer dan penggunaan luas, dan apa yang terbatas?

Industri kimia (produksi plastik, tanin, sintesis senyawa organik terpenting).
Teknik mesin, pembuatan pesawat, kilang minyak.
Kedokteran dan farmakologi.
Memperoleh pewarna dan pestisida dan herbisida, insektisida pertanian.
Industri konstruksi (paduan baja, struktur insulasi suara dan panas, bahan bangunan).
Industri mainan, piring, pipa, jendela, barang-barang rumah tangga dan peralatan rumah tangga.

Kimia polimer memungkinkan untuk mendapatkan lebih banyak dan lebih baru, bahan yang sepenuhnya universal dalam sifat mereka, yang tidak ada bandingannya baik di antara logam, atau di antara kayu atau kaca.

Contoh produk yang terbuat dari bahan polimer

Sebelum memberi nama produk tertentu yang terbuat dari polimer (tidak mungkin untuk mendaftar semuanya, keragamannya terlalu besar), pertama-tama Anda perlu mencari tahu apa yang diberikan polimer. Material yang didapat dari TNI Angkatan Laut akan menjadi dasar untuk produk-produk masa depan.

Bahan utama yang terbuat dari polimer adalah:

plastik;
polipropilena;
poliuretan;
polistiren;
poliakrilat;
resin fenol-formaldehida;
resin epoksi;
capron;
viscose;
kaus kaki panjang nilon;
perekat;
film;
tanin dan lain-lain.

Ini hanya daftar kecil dari variasi yang ditawarkan kimia modern. Nah, di sini sudah menjadi jelas benda dan produk apa yang terbuat dari polimer - hampir semua barang rumah tangga, obat-obatan, dan area lainnya ( jendela plastik, pipa, piring, peralatan, furnitur, mainan, film, dll.).

Polimer dalam berbagai cabang ilmu pengetahuan dan teknologi

Kami telah menyentuh pertanyaan tentang area di mana polimer digunakan. Contoh yang menunjukkan pentingnya mereka dalam sains dan teknologi dapat diberikan sebagai berikut:

lapisan antistatik;
layar elektromagnetik;
kasing hampir semua peralatan rumah tangga;
transistor;
LED dan sebagainya.

Tidak ada batasan imajinasi tentang penggunaan bahan polimer di dunia modern.

Produksi polimer

Polimer. Apa itu? Hampir semua yang ada di sekitar kita. Di mana mereka diproduksi?

Industri petrokimia (pengilangan minyak bumi).
Pabrik khusus untuk produksi bahan polimer dan produk darinya.

Ini adalah basis utama yang menjadi dasar bahan polimer diperoleh (disintesis).

Polimer, atau makromolekul, adalah molekul yang sangat besar yang dibentuk oleh ikatan banyak molekul kecil, yang disebut unit penyusun, atau monomer. Molekul begitu besar sehingga sifat mereka tidak berubah secara signifikan ketika beberapa unit ini ditambahkan atau dihilangkan. Istilah "bahan polimer" adalah generik. Ini menggabungkan tiga kelompok besar plastik sintetis, yaitu: polimer; plastik dan variasi morfologinya - bahan komposit polimer (PCM) atau, sebagaimana disebut juga, plastik bertulang. Hal umum untuk grup yang terdaftar adalah bahwa bagian wajibnya adalah komponen polimer, yang menentukan deformasi termal utama dan sifat teknologi material. Komponen polimer adalah zat organik bermolekul tinggi yang diperoleh sebagai hasil reaksi kimia antara molekul zat bermolekul rendah awal - monomer.

Polimer biasanya disebut zat molekul tinggi (homopolimer) dengan aditif yang dimasukkan ke dalamnya, yaitu stabilisator, inhibitor, plasticizer, pelumas, antirad, dll. Secara fisik, polimer adalah bahan homofase, mereka mempertahankan semua fitur fisik dan kimia yang melekat pada homopolimer.

Plastik adalah bahan komposit berdasarkan polimer yang mengandung pengisi tersebar atau serat pendek, pigmen dan komponen massal lainnya. Pengisi tidak membentuk fase kontinu. Mereka (media dispersi) terletak di matriks polimer (media dispersi). Secara fisik, plastik adalah bahan heterofase dengan sifat makro fisik isotropik (sama ke segala arah).

Plastik dapat dibagi menjadi dua kelompok utama - termoplastik dan termoset. Termoplastik adalah termoplastik yang, setelah dibentuk, dapat dilebur dan dicetak lagi; termoset, dicetak sekali, tidak lagi meleleh dan tidak dapat mengambil bentuk lain di bawah pengaruh suhu dan tekanan. Hampir semua plastik yang digunakan dalam kemasan adalah plastik termoplastik, seperti polietilen dan polipropilen (anggota keluarga poliolefin), polistirena, polivinil klorida, polietilen tereftalat, nilon (nilon), polikarbonat, polivinil asetat, polivinil alkohol dan lain-lain.

Plastik juga dapat dikategorikan menurut metode yang digunakan untuk mempolimerisasinya, menjadi polimer yang diperoleh dengan penambahan polikondensasi. Polimer adisi diproduksi melalui mekanisme yang melibatkan radikal bebas atau ion, di mana molekul kecil dengan cepat ditambahkan ke rantai yang sedang tumbuh tanpa pembentukan molekul yang menyertainya. Polimer polikondensasi diproduksi dengan mereaksikan gugus fungsi dalam molekul satu sama lain sehingga rantai polimer yang panjang terbentuk langkah demi langkah dan produk bersama dengan berat molekul rendah seperti air biasanya terbentuk selama setiap langkah reaksi. Sebagian besar polimer pengemasan, termasuk poliolefin, polivinil klorida, dan polistirena, adalah polimer adisi.

Sifat kimia dan fisik plastik ditentukan oleh komposisi kimianya, berat molekul rata-rata dan distribusi berat molekul, riwayat pemrosesan (dan penggunaan), dan keberadaan aditif.

Bahan yang diperkuat polimer adalah jenis plastik. Mereka berbeda karena mereka menggunakan tidak tersebar, tetapi memperkuat, yaitu pengisi penguat (serat, kain, pita, kain kempa, kristal tunggal), yang membentuk fase kontinu independen di PCM. Varietas terpisah dari PCM semacam itu disebut plastik laminasi. Morfologi ini memungkinkan untuk memperoleh plastik dengan kekuatan deformasi yang sangat tinggi, kelelahan, elektrofisika, akustik, dan karakteristik target lainnya yang memenuhi persyaratan modern tertinggi.

Reaksi polimerisasi adalah penambahan berurutan molekul senyawa tak jenuh satu sama lain dengan pembentukan produk dengan berat molekul tinggi - polimer. Molekul alkena yang mengalami polimerisasi disebut monomer. Jumlah unit dasar yang berulang dalam makromolekul disebut derajat polimerisasi (dilambangkan dengan n). Tergantung pada derajat polimerisasi, zat dengan sifat yang berbeda dapat diperoleh dari monomer yang sama. Dengan demikian, polietilen rantai pendek (n = 20) adalah cairan dengan sifat pelumas. Polietilen dengan panjang rantai 1500-2000 tautan adalah bahan plastik yang keras tetapi fleksibel dari mana dimungkinkan untuk mendapatkan film, membuat botol dan peralatan lainnya, pipa elastis, dll. Akhirnya, polietilen dengan panjang target 5-6 ribu tautan adalah zat padat dari mana produk cor, pipa kaku, benang kuat dapat disiapkan.

Jika sejumlah kecil molekul mengambil bagian dalam reaksi polimerisasi, maka zat bermolekul rendah terbentuk, misalnya, dimer, trimer, dll. Kondisi terjadinya reaksi polimerisasi sangat berbeda. Dalam beberapa kasus katalis dan tekanan tinggi diperlukan. Tetapi faktor utama adalah struktur molekul monomer. Senyawa tak jenuh (unsaturated) memasuki reaksi polimerisasi karena pemutusan ikatan rangkap. Rumus struktur polimer secara singkat ditulis sebagai berikut: rumus satuan dasar diapit tanda kurung dan huruf n diletakkan di kanan bawah, misalnya rumus struktur polietilen adalah (-CH2-CH2-) n. Sangat mudah untuk menyimpulkan bahwa nama polimer terdiri dari nama monomer dan awalan poli-, misalnya, polietilen, polivinil klorida, polistirena, dll.

Polimer hidrokarbon yang paling umum adalah polietilen dan polipropilen.

Polietilen diperoleh dengan polimerisasi etilena: Polipropilena diperoleh dengan polimerisasi stereospesifik propilena (propena). Polimerisasi stereospesifik adalah proses mendapatkan polimer dengan struktur spasial yang tertata dengan ketat. Banyak senyawa lain yang mampu berpolimerisasi - turunan etilena, memiliki rumus umum CH2 = = CH-X, di mana X adalah berbagai atom atau kelompok atom.

Jenis polimer:

Kompleks sifat poliolefin, termasuk seperti ketahanan terhadap ultraviolet, oksidan, sobek, tembus, susut panas dan sobek, bervariasi pada rentang yang sangat luas tergantung pada derajat peregangan orientasi molekul dalam proses memperoleh bahan dan produk polimer.

Terutama harus ditekankan bahwa poliolefin lebih ramah lingkungan daripada kebanyakan bahan yang digunakan oleh manusia. Dalam produksi, transportasi dan pengolahan kaca, kayu dan kertas, beton dan logam, banyak energi yang digunakan, produksi yang pasti mencemari lingkungan. Membuang bahan tradisional juga melepaskan zat berbahaya dan membuang energi. Poliolefin diproduksi dan dibuang tanpa emisi zat berbahaya dan dengan konsumsi energi minimal, dan saat membakar poliolefin, sejumlah besar panas bersih dilepaskan dengan produk sampingan dalam bentuk uap air dan karbon dioksida. Polietilena

Sekitar 60% dari semua plastik yang digunakan untuk kemasan adalah polietilen, terutama karena biayanya yang rendah, tetapi juga karena sifatnya yang sangat baik untuk banyak aplikasi. Polietilen densitas tinggi (HDPE - tekanan rendah) memiliki struktur paling sederhana dari semua plastik, terdiri dari unit etilen berulang. -(CH2CH2)n- polietilen densitas tinggi. Polietilen densitas rendah (LDPE - tekanan tinggi) memiliki rumus kimia yang sama, tetapi berbeda karena strukturnya bercabang. -(CH2CHR) n- polietilen densitas rendah Dimana R dapat berupa -H, -(CH2)nCH3, atau percabangan sekunder yang lebih kompleks.

Polietilen, karena struktur kimianya yang sederhana, mudah terlipat menjadi kisi kristal, dan karena itu cenderung memiliki tingkat kristalinitas yang tinggi. Percabangan rantai mengganggu kemampuan untuk mengkristal ini, menghasilkan lebih sedikit molekul per satuan volume, dan karenanya densitas lebih rendah.

LDPE - polietilen bertekanan tinggi. Plastik, sedikit matte, seperti lilin saat disentuh, diproses dengan ekstrusi menjadi film tabung yang ditiup atau menjadi film datar melalui cetakan datar dan roller dingin. Film LDPE kuat dalam ketegangan dan kompresi, tahan terhadap benturan dan sobek, kuat pada suhu rendah. Ini memiliki fitur - suhu pelunakan yang agak rendah (sekitar 100 derajat Celcius).

Ada dua jenis utama HDPE. Jenis "lebih tua", diproduksi pertama kali pada tahun 1930-an, berpolimerisasi pada suhu dan tekanan tinggi, kondisi yang cukup energik untuk memungkinkan terjadinya reaksi berantai yang mengarah pada pembentukan cabang, baik rantai panjang maupun pendek. Jenis HDPE ini kadang-kadang disebut sebagai polietilen tekanan tinggi (LDPE, HD-HDPE, karena tekanan tinggi) jika perlu untuk membedakannya dari polietilen tekanan rendah linier, jenis LDPE yang "lebih muda". Pada suhu kamar, polietilen adalah bahan yang cukup lunak dan fleksibel. Ini mempertahankan fleksibilitas ini dengan baik dalam kondisi dingin, sehingga berlaku dalam kemasan makanan beku. Namun, pada suhu tinggi, seperti 100 ° C, menjadi terlalu lunak untuk beberapa aplikasi. HDPE memiliki kerapuhan dan titik pelunakan yang lebih tinggi daripada LDPE, tetapi masih bukan wadah pengisian panas yang sesuai.

Sekitar 30% dari semua plastik yang digunakan untuk kemasan adalah HDPE. Ini adalah plastik botol yang paling banyak digunakan, karena biayanya yang rendah, kemudahan pencetakan, dan kinerja yang sangat baik dalam banyak aplikasi. Dalam bentuk alaminya, HDPE memiliki tampilan putih susu, tembus pandang, dan karenanya tidak cocok untuk aplikasi yang membutuhkan transparansi luar biasa. Salah satu kelemahan penggunaan HDPE dalam beberapa aplikasi adalah kecenderungannya untuk mengalami stress cracking, yang didefinisikan sebagai kegagalan wadah plastik di bawah kondisi tegangan dan kontak dengan produk, yang saja tidak mengakibatkan kegagalan. Retak tegangan lingkungan pada polietilen berhubungan dengan kristalinitas polimer.

LDPE adalah polimer kemasan yang paling banyak digunakan, terhitung sekitar sepertiga dari semua plastik kemasan. Karena kristalinitasnya yang rendah, ini adalah bahan yang lebih lembut dan lebih fleksibel daripada HDPE. Ini adalah bahan pilihan untuk film dan tas karena biayanya yang rendah. LDPE memiliki kejernihan yang lebih baik daripada HDPE, tetapi masih belum memiliki kejernihan kristal yang diinginkan untuk beberapa aplikasi pengemasan.

PP - polipropilen. Kejernihan yang sangat baik (dengan pendinginan cepat selama pembentukan), titik leleh tinggi, tahan bahan kimia dan air. PP memungkinkan uap air melewatinya, yang membuatnya sangat diperlukan untuk kemasan makanan "anti-fogging" (roti, rempah-rempah, bahan makanan), serta dalam konstruksi untuk insulasi hidro-angin. PP sensitif terhadap oksigen dan oksidan. Ini diproses dengan ekstrusi yang ditiup atau melalui cetakan datar dengan menuangkan ke drum atau mendinginkan dalam penangas air. Ini memiliki transparansi dan kilap yang baik, ketahanan kimia yang tinggi, terutama terhadap minyak dan lemak, tidak retak di bawah pengaruh lingkungan.

PVC - polivinil klorida. Dalam bentuknya yang murni, jarang digunakan karena rapuh dan tidak elastis. Murah. Ini dapat diproses menjadi film dengan ekstrusi tiup atau ekstrusi slot datar. Lelehannya sangat kental. PVC tidak stabil secara termal dan korosif. Ketika terlalu panas dan terbakar, ia melepaskan senyawa klorin yang sangat beracun - dioksin. Tersebar luas di tahun 60-an dan 70-an. Itu digantikan oleh polypropylene yang lebih ramah lingkungan.

Identifikasi polimer

Konsumen film polimer sangat sering menghadapi tugas praktis untuk mengenali sifat bahan polimer dari mana mereka dibuat. Sifat utama bahan polimer, seperti diketahui, ditentukan oleh komposisi dan struktur rantai makromolekulnya. Oleh karena itu, jelas bahwa, dalam pendekatan pertama, mungkin cukup untuk memperkirakan gugus fungsi yang membentuk makromolekul untuk mengidentifikasi film polimer. Beberapa polimer, karena adanya gugus hidroksil (-OH), cenderung menjadi molekul air. Ini menjelaskan higroskopisitas tinggi, misalnya, film selulosa dan perubahan nyata dalam karakteristik kinerja ketika dibasahi. Polimer lain (polietilen tereftalat, polietilen, polipropilen, dll.) tidak memiliki kelompok seperti itu sama sekali, yang menjelaskan ketahanan airnya yang cukup baik.

Kehadiran gugus fungsi tertentu dalam polimer dapat ditentukan berdasarkan metode penelitian instrumental yang ada dan dibuktikan secara ilmiah. Namun, penerapan praktis dari metode ini selalu dikaitkan dengan biaya waktu yang relatif besar dan disebabkan oleh ketersediaan jenis alat uji yang cukup mahal yang memerlukan kualifikasi yang sesuai untuk penggunaannya. Namun, ada yang cukup sederhana dan "cepat" cara-cara praktis pengenalan sifat film polimer. Metode ini didasarkan pada fakta bahwa film polimer yang dibuat dari berbagai bahan polimer berbeda satu sama lain dalam sifat mereka. tanda-tanda luar, sifat fisik dan mekanik, serta dalam kaitannya dengan pemanasan, sifat pembakaran dan kelarutannya dalam pelarut organik dan anorganik.

Dalam banyak kasus, sifat bahan polimer dari mana film polimer dibuat dapat ditentukan oleh fitur eksternal, dalam studi yang Perhatian khusus fitur berikut harus diperhatikan: kondisi permukaan, warna, kilap, transparansi, kekakuan dan elastisitas, ketahanan sobek, dll. Misalnya, film non-orientasi yang terbuat dari polietilen, polipropilen dan polivinil klorida mudah diregangkan. Film yang terbuat dari poliamida, selulosa asetat, polistirena, polietilen berorientasi, polipropilen, polivinil klorida tidak meregang dengan baik. Film selulosa asetat tidak tahan sobek, mudah terbelah dalam arah tegak lurus dengan orientasinya, dan juga berdesir saat dihancurkan. Lebih banyak film poliamida dan lavsan (polietilen tereftalat) yang tahan sobek, yang juga berdesir saat dihancurkan. Pada saat yang sama, film yang terbuat dari polietilen densitas rendah, polivinil klorida plastis tidak berdesir saat dihancurkan dan memiliki ketahanan sobek yang tinggi. Hasil mempelajari fitur eksternal dari film polimer yang dipelajari harus dibandingkan dengan fitur karakteristik yang diberikan pada Tabel. 1, setelah itu beberapa kesimpulan awal sudah dapat ditarik.

Tabel 1. Tanda-tanda eksternal

Jenis polimer	Tanda-tanda mekanis	Kondisi permukaan saat disentuh	Warna	Transparansi	Bersinar
	Lembut, elastis, tahan air mata	Lembut, halus	Tanpa warna	transparan
		Sedikit berminyak, halus, manis	Tanpa warna	tembus cahaya
	Kaku, sedikit elastis, tahan sobek	Kering, halus	Tanpa warna	tembus atau transparan
	Tangguh, tahan air mata	Kering, halus	Tanpa warna	transparan
	Lembut, tahan air mata	Kering, halus	Tanpa warna	transparan
	Kaku, tahan sobek		Tanpa warna	transparan
		Kering, halus	Tidak berwarna atau kuning muda	tembus cahaya
	Kaku, tahan sobek lemah	Kering, halus, sangat gemerisik	Tidak berwarna atau dengan semburat kebiruan	transparan
	Kaku, tahan sobek lemah	Kering, halus, sangat gemerisik	Tidak berwarna, dengan warna kekuningan atau kebiruan	sangat transparan
	Kaku, tidak tahan sobek	Kering, halus	Tanpa warna	sangat transparan
Kertas kaca	Kaku, tidak tahan sobek	Kering, halus	Tanpa warna	sangat transparan

Namun, karena mudah dipahami dari analisis data yang diberikan pada Tabel. 2, tidak selalu mungkin untuk secara jelas menetapkan sifat polimer dari mana film dibuat dengan tanda-tanda eksternal. Dalam hal ini, perlu untuk mencoba mengukur beberapa karakteristik fisik dan mekanik dari sampel film polimer yang ada. Seperti dapat dilihat, misalnya, dari data yang diberikan pada Tabel. 2, kepadatan beberapa bahan polimer (LDPE, HDPE, PP) kurang dari satu, dan, oleh karena itu, sampel film ini harus "mengambang" dalam air. Untuk memperjelas jenis bahan polimer dari mana film dibuat, kepadatan sampel yang ada harus ditentukan dengan mengukur beratnya dan menghitung atau mengukur volumenya. Data eksperimental tentang karakteristik fisik dan mekanik seperti kekuatan tarik dan ekstensi relatif di bawah tegangan uniaksial, serta suhu leleh (Tabel 2). Selain itu, seperti yang dapat dilihat dari analisis data yang diberikan pada Tabel. 2, permeabilitas film polimer terhadap berbagai media juga sangat tergantung pada jenis bahan dari mana mereka dibuat.

Tabel 2. Karakteristik fisik dan mekanik pada 20°C

Jenis polimer	Massa jenis kg / m 3	Kekuatan tarik, MPa	Perpanjangan putus, %	Permeabilitas uap air, g/m 2 selama 24 jam	Permeabilitas oksigen, cm 3 / (m 2 hatm) selama 24 jam	Permeabilitas terhadap CO 2, cm 3 / (m 2 ham) dalam 24 jam	Titik lebur, 0










Kertas kaca

Selain dari fitur khas dalam karakteristik fisik dan mekanik, perbedaan yang ada dalam fitur karakteristik berbagai polimer selama pembakarannya juga harus diperhatikan. Fakta ini memungkinkan untuk digunakan dalam praktik apa yang disebut metode termal identifikasi film polimer. Ini terdiri dari fakta bahwa sampel film dibakar dan disimpan di api terbuka selama 5-10 detik, sambil memperbaiki sifat-sifat berikut: kemampuan untuk membakar dan sifatnya, warna dan sifat nyala api, bau produk pembakaran, dll. Ciri ciri pembakaran paling jelas diamati pada saat penyalaan sampel. Untuk menentukan jenis bahan polimer dari mana film dibuat, perlu untuk membandingkan hasil pengujian dengan data tentang fitur karakteristik perilaku polimer selama pembakaran, yang diberikan dalam Tabel. 3.

Tabel 3. Karakteristik pembakaran. Ketahanan kimia

Jenis polimer	hal mudah terbakar	Pewarnaan api	Bau produk pembakaran	Kimia tahan asam	Kimia tahan alkali
		Di dalam kebiruan, tidak ada jelaga	membakar parafin	Bagus sekali
	Terbakar dalam nyala api dan ketika dikeluarkan	Di dalam kebiruan, tidak ada jelaga	membakar parafin	Bagus sekali
	Terbakar dalam nyala api dan ketika dikeluarkan	Di dalam kebiruan, tidak ada jelaga	membakar parafin	Bagus sekali
		Kehijauan dengan jelaga	hidrogen klorida
	Sulit untuk menyala dan padam	Kehijauan dengan jelaga	Hidrogen klorida	Bagus sekali	Bagus sekali
	Menyala dan terbakar habis	Kekuningan dengan jelaga yang kuat	Manis, tidak menyenangkan	Bagus sekali
	Luka bakar dan padam sendiri	Biru, kekuningan di sekitar tepinya	Tanduk atau bulu yang terbakar
	Sulit untuk menyala dan padam	Berpendar	Agak manis	Bagus sekali	Bagus sekali
	Sulit untuk menyala dan padam	Kekuningan dengan jelaga	Kertas terbakar
	Terbakar dalam nyala api	berkilau	Asam asetat
Kertas kaca	Terbakar dalam nyala api		Kertas terbakar

Seperti dapat dilihat dari data yang diberikan dalam tabel. 3, sesuai dengan sifat pembakaran dan bau produk pembakaran, poliolefin (polietilen dan polipropilen) menyerupai parafin. Ini cukup bisa dimengerti, sejak SD komposisi kimia zat ini adalah sama. Hal ini membuat sulit untuk membedakan antara polietilen dan polipropilen. Namun, dengan keterampilan tertentu, polipropilen dapat dibedakan dengan bau yang lebih tajam dari produk pembakaran dengan tanda-tanda karet terbakar atau lilin segel yang terbakar.

Dengan demikian, hasil penilaian yang komprehensif dari sifat individu film polimer sesuai dengan metode yang diuraikan di atas memungkinkan dalam banyak kasus untuk menetapkan jenis bahan polimer dari mana sampel yang dipelajari dibuat dengan cukup andal. Jika ada kesulitan dalam menentukan sifat bahan polimer dari mana film dibuat, perlu untuk melakukan studi tambahan tentang sifat-sifatnya. metode kimia. Untuk melakukan ini, sampel dapat mengalami dekomposisi termal (pirolisis), sedangkan keberadaan atom karakteristik (nitrogen, klorin, silikon, dll.) atau kelompok atom (fenol, gugus nitro, dll.) rentan terhadap reaksi spesifik, seperti hasil dari mana efek indikator yang terdefinisi dengan baik terdeteksi. Di atas metode praktis definisi jenis bahan polimer dari mana film polimer dibuat adalah subjektif sampai batas tertentu, dan, oleh karena itu, tidak dapat menjamin identifikasi 100% mereka. Jika kebutuhan seperti itu tetap muncul, maka Anda harus menggunakan layanan khusus laboratorium penguji, yang kompetensinya dikonfirmasi oleh dokumen pengesahan yang relevan.

Indeks aliran leleh

Indeks aliran lelehan suatu bahan polimer adalah massa polimer dalam gram yang diekstrusi melalui suatu kapiler pada temperatur tertentu dan penurunan tekanan tertentu dalam waktu 10 menit. Penentuan nilai indeks aliran lelehan dilakukan pada alat khusus yang disebut viskometer kapiler. Dimensi kapiler distandarisasi: panjang 8.000±0,025 mm; diameter 2,095±0,005 mm; diameter dalam silinder viskometer adalah 9,54±0,016 mm. Nilai non-bilangan bulat dari ukuran kapiler dihubungkan dengan fakta bahwa untuk pertama kalinya metode untuk menentukan indeks aliran lelehan muncul di negara-negara dengan sistem pengukuran Inggris. Kondisi yang direkomendasikan untuk menentukan indeks aliran lelehan diatur oleh standar yang relevan. GOST 11645-65 merekomendasikan beban 2,16 kg, 5 kg, dan 10 kg serta suhu dalam kelipatan 10°C. ASTM 1238-62T (AS) merekomendasikan suhu dari 125°C hingga 275 °C dan beban dari 0,325 kg hingga 21,6 kg. Paling sering, indeks aliran lelehan ditentukan pada suhu 190 ° C dan beban 2,16 kg.

Nilai indeks aliran untuk berbagai bahan polimer ditentukan pada berbagai beban dan suhu. Oleh karena itu, harus diingat bahwa nilai absolut dari indeks aliran hanya dapat dibandingkan untuk bahan yang sama. Jadi, misalnya, Anda dapat membandingkan nilai indeks aliran lelehan polietilen densitas rendah dengan nilai yang berbeda. Perbandingan nilai laju aliran polietilen densitas tinggi dan rendah tidak memungkinkan untuk membandingkan aliran kedua bahan secara langsung. Karena yang pertama ditentukan dengan beban 5 kg, dan yang kedua dengan beban 2,16 kg.

Perlu dicatat bahwa viskositas lelehan polimer tergantung secara signifikan pada beban yang diterapkan. Karena indeks aliran bahan polimer tertentu diukur hanya pada satu nilai beban, indeks ini hanya mencirikan satu titik pada seluruh kurva aliran di wilayah tegangan geser yang relatif rendah. Oleh karena itu, polimer yang agak berbeda dalam percabangan makromolekul atau berat molekul, tetapi dengan indeks aliran lelehan yang sama, dapat berperilaku berbeda tergantung pada kondisi pemrosesan. Namun, meskipun demikian, dalam hal laju aliran lelehan untuk banyak polimer, batas-batas parameter teknologi yang direkomendasikan dari proses pemrosesan ditetapkan. Distribusi yang cukup besar dari metode ini dijelaskan oleh kecepatan dan ketersediaannya. Proses ekstrusi film membutuhkan viskositas lelehan yang tinggi; oleh karena itu, digunakan grade bahan baku dengan laju aliran lelehan yang rendah.

Menurut bahan perusahaan "Plastik NPL"

Polimer adalah zat organik dan anorganik, yang dibagi menjadi: berbagai jenis dan pandangan. Apa itu polimer dan bagaimana klasifikasinya?

Karakteristik umum polimer

Polimer disebut zat makromolekul, molekul yang terdiri dari unit struktural berulang yang dihubungkan satu sama lain oleh ikatan kimia. Polimer dapat berupa zat organik dan anorganik, amorf atau kristal. Polimer selalu mengandung sejumlah besar unit monomer, jika jumlah ini terlalu kecil, maka ini bukan lagi polimer, tetapi oligomer. Jumlah tautan dianggap cukup jika properti tidak berubah ketika tautan monomer baru ditambahkan.

Beras. 1. Struktur polimer.

Zat dari mana polimer diperoleh disebut monomer.

Molekul polimer dapat memiliki struktur linier, bercabang atau tiga dimensi. Berat molekul polimer konvensional berkisar dari 10.000 hingga 1.000.000.

Reaksi polimerisasi adalah karakteristik dari banyak zat organik di mana terdapat ikatan rangkap atau rangkap tiga.

Sebagai contoh: reaksi pembentukan polietilen:

nCH 2 \u003d CH 2 -\u003e [-CH 2 -CH 2 -] n

di mana n adalah jumlah molekul monomer yang saling berhubungan selama polimerisasi, atau derajat polimerisasi.

Polietilen diperoleh dari suhu tinggi dan tekanan tinggi. Polietilen stabil secara kimiawi, kuat secara mekanis dan oleh karena itu banyak digunakan dalam pembuatan peralatan di berbagai industri. Ini memiliki sifat isolasi listrik yang tinggi dan juga digunakan sebagai kemasan makanan.

Beras. 2. Bahannya adalah polietilen.

Satuan struktural adalah kelompok atom yang berulang kali dalam makromolekul.

Jenis polimer

Menurut asalnya, polimer dapat dibagi menjadi tiga jenis:

alami. Polimer alami atau alami dapat ditemukan di alam dalam kondisi alami. Kelompok ini mencakup, misalnya, amber, sutra, karet, pati.

Beras. 3. Karet.

sintetis. Polimer sintetis diperoleh di laboratorium, mereka disintesis oleh seseorang. Polimer tersebut termasuk PVC, polietilen, polipropilen, poliuretan. zat ini tidak ada hubungannya dengan alam.
palsu. Polimer buatan berbeda dari yang sintetis karena disintesis, meskipun dalam kondisi laboratorium, tetapi berdasarkan polimer alami. Polimer buatan termasuk seluloid, selulosa asetat, nitroselulosa.

Dilihat dari sifat kimianya, polimer dibagi menjadi organik, anorganik dan organoelemen. Kebanyakan dari semua polimer yang dikenal adalah organik. Ini termasuk semua polimer sintetis. Dasar dari zat-zat yang bersifat anorganik adalah unsur-unsur seperti S, O, P, H dan lain-lain. Polimer semacam itu tidak elastis dan tidak membentuk rantai makro. Ini termasuk polisilan, asam polisilik, poligerman. Polimer elektroorganik termasuk campuran polimer organik dan anorganik. Rantai utama selalu anorganik, rantai sampingnya organik. Contoh polimer adalah polisiloksan, polikarboksilat, poliorganosiklofosfazen.

Semua polimer bisa berbeda keadaan agregasi. Mereka bisa berupa cairan (pelumas, pernis, perekat, cat), bahan elastis (karet, silikon, busa), serta plastik keras (polietilen, polipropilena).

Kata pengantar

Semua jenis bahan polimer adalah zat di mana setiap molekul adalah rantai dari puluhan atau ratusan ribu kelompok atom identik yang dihubungkan secara seri, dan kelompok atom yang sama berulang secara ritmis berkali-kali.

Isi

Bahan polimer utama adalah resin dan plastik. Tergantung pada apakah itu polimer termoplastik atau bahan termoset, bahan tersebut dapat melunak dan mengeras berulang kali, atau berubah menjadi padat dengan satu pemanasan dan kehilangan kemampuannya untuk meleleh secara permanen. Bahan polimer modern yang paling umum digunakan adalah dispersi, lateks dan perekat.

Apa yang membangun bahan polimer?

Apa itu bahan polimer dan bagaimana penggunaannya dalam konstruksi? Semua jenis bahan polimer adalah zat di mana setiap molekul adalah rantai dari puluhan atau ratusan ribu kelompok atom identik yang dihubungkan secara seri, dan kelompok atom yang sama berulang secara ritmis berkali-kali.

Jenis utama bahan polimer dibagi menjadi termoplastik dan termoset. Polimer termoplastik mampu berulang kali melunak dan mengeras dengan perubahan suhu, serta mudah mengembang dan larut dalam pelarut organik. Ini termasuk resin dan plastik polistirena, polietilen dan polivinil klorida (polivinilklorida).

Properti utama bahan polimer termoset adalah transisi ke keadaan padat yang tidak larut ketika dipanaskan dan hilangnya kemampuan untuk meleleh secara permanen. Polimer tersebut termasuk fenol-formaldehida dan urea-formaldehida, poliester dan resin epoksi.

Jenis bahan polimer tertentu dalam konstruksi di bawah pengaruh panas, cahaya, dan oksigen udara mengubah sifatnya seiring waktu: mereka kehilangan fleksibilitas, elastisitas, dengan kata lain, mereka menua.

Untuk mencegah penuaan bahan polimer bangunan modern, digunakan stabilisator khusus (agen anti-penuaan), yaitu berbagai senyawa organologam timbal, barium, kadmium, dll. Misalnya, tinuvine P digunakan sebagai penstabil.

Apa itu bahan polimer, dan apa karakteristik utamanya, Anda akan belajar di halaman ini.

Bahan plastik polimer dan sifat-sifatnya

Salah satu jenis utama bahan polimer adalah plastik. Mereka adalah kelompok bahan organik, yang didasarkan pada zat bermolekul tinggi resin sintetis atau alami yang mampu dicetak di bawah pemanasan dan tekanan, secara stabil mempertahankan bentuk yang diberikan kepadanya.

Bahan plastik polimer memiliki sifat isolasi termal dan listrik yang baik, ketahanan korosi dan daya tahan. Kepadatan rata-rata plastik - 15-2200 kg/m3; kekuatan tekan - 120-160 MPa. Plastik diberkahi dengan sifat isolasi listrik dan termal yang baik, ketahanan korosi dan daya tahan. Beberapa dari mereka transparan dan sangat lengket, dan cenderung membentuk film tipis dan lapisan pelindung. Karena sifatnya, bahan polimer ini banyak digunakan dalam konstruksi, terutama dalam kombinasi dengan bahan pengikat, logam, dan batu.

Plastik terbuat dari bahan pengikat- polymer, filler, plasticizer dan curing accelerator. Dalam pembuatan plastik berwarna, pewarna mineral juga digunakan.

Sebagai pengisi dalam pembuatan jenis bahan polimer ini, bubuk organik dan mineral, asbes, serat kayu dan kaca, kertas, kaca dan kain katun digunakan, veneer kayu, karton asbes, dll. Pengisi tidak hanya mengurangi biaya bahan, tetapi juga meningkatkan sifat individu plastik: meningkatkan kekerasan, kekuatan, ketahanan asam, dan ketahanan panas. Mereka harus inert secara kimia, tidak mudah menguap dan tidak beracun. Pemlastis dalam pembuatan plastik adalah asam seng, aluminium stearat dan lain-lain, yang memberikan bahan plastisitas yang lebih besar. Katalis (akselerator) digunakan dalam plastik untuk mempercepat proses curing. Contoh katalis adalah kapur atau urotropin, yang digunakan untuk menyembuhkan polimer fenol-formaldehida.

Bahan polimer sintetis dan aplikasinya

Menurut metode produksinya, bahan polimer sintetik dibagi menjadi dua kelas: kelas A - polimer yang diperoleh dengan polimerisasi rantai; kelas B - polimer yang diperoleh dengan polikondensasi dan polimerisasi bertahap.

Proses polimerisasi adalah kombinasi dari molekul yang sama dan berbeda. Produk sampingan selama polimerisasi tidak terbentuk.

Proses polikondensasi adalah kombinasi dari sejumlah besar molekul polireaktif yang identik dan berbeda dari zat dengan berat molekul rendah, menghasilkan pembentukan zat dengan berat molekul tinggi. Selama proses polikondensasi, air, hidrogen klorida, amonia, dan zat lainnya dilepaskan.

resin silikon adalah kelompok khusus senyawa makromolekul. Keunikan bahan bangunan polimer ini adalah bahwa mereka memiliki sifat zat organik dan anorganik.

Karakteristik fisik dan mekanik dari bahan polimer ini praktis tidak tergantung pada fluktuasi suhu dibandingkan dengan resin konvensional, selain itu, mereka memiliki hidrofobisitas dan ketahanan panas yang tinggi. Resin silikon digunakan untuk mendapatkan berbagai produk tahan terhadap suhu tinggi (400-500 °C).

Area utama penerapan bahan polimer sintetik ini adalah pembuatan beton dan mortar untuk meningkatkan daya tahannya. Mereka juga digunakan dalam bentuk lapisan pelindung pada bahan batu alam dan buatan (beton, batu kapur, travertine, marmer, dll). Impregnasi memiliki efek perlindungan selama 6-10 tahun, setelah itu harus diperbarui.

Untuk permukaan impregnasi produk yang terbuat dari: batu alam dan lain-lain struktur bangunan cairan organosilikon hidrofobik (GCL) digunakan, yang larut sebelum digunakan Pelarut organik, serta emulsi 50% berair (susu- warna putih), yang dicampur dengan air dengan perbandingan 1:10 sebelum digunakan.

Dispersi polivinil asetat (PVA) adalah produk polimerisasi vinil asetat dalam media berair dengan adanya inisiator dan koloid pelindung. Ini adalah cairan kental berwarna putih, homogen, tanpa jeritan dan inklusi asing.

PVA, tergantung pada viskositasnya, diproduksi dalam tiga tingkatan: H - viskositas rendah, C - viskositas sedang, B - viskositas tinggi. Ini digunakan dalam pembuatan mortar semen polimer, damar wangi, pasta, yang digunakan dalam pekerjaan menghadap.

Lateks sintetis SKS-65GP- produk polimerisasi bersama butadiena dengan stirena dalam perbandingan 35:65 (berat) dalam emulsi berair menggunakan sabun nekal dan natrium sebagai asam lemak sintetis sebagai pengemulsi. Lateks SKS-65GP digunakan dalam pembuatan beton polimer, cat emulsi, damar wangi dan pasta yang digunakan dalam pekerjaan permukaan. Lateks juga digunakan dalam aplikasi berbagai pelapis.

Sifat fisika-kimia polimer ini bahan bangunan lateks SKS-65GP:

kandungan bahan kering, %, tidak kurang dari 47;
kandungan stirena tidak terpolimerisasi, %, tidak lebih dari 0,08;
konsentrasi ion hidrogen (pH), tidak kurang dari 11;
tegangan permukaan, dyne/cm2, tidak lebih dari 40;
viskositas, s - 11-15;
kadar abu, %, tidak lebih dari 1,5.

Lateks sintetis SKS-ZOSHR adalah produk polimerisasi bersama butadiena dengan stirena dalam emulsi berair, digunakan sebagai bahan pengikat atau perekat dalam pekerjaan permukaan.

Sifat fisika dan kimia lateks SKS-ZOSHR:

kandungan bahan kering, %, tidak kurang dari 33;
suhu gelatinisasi, °С, tidak lebih tinggi dari 14;
kandungan alkali bebas, %, tidak lebih dari 0,15.

Karakteristik perekat polimer

Perekat polimer diproduksi dalam bentuk cairan, bubuk dan film.

Perekat cair terdiri dari dua jenis. Jenis komposisi perekat yang pertama adalah karet, resin atau turunan selulosa yang dilarutkan dalam pelarut organik yang mudah menguap (alkohol atau aseton). Setelah penguapan pelarut, ikatan perekat padat terbentuk. Jenis komposisi perekat yang kedua adalah larutan air resin yang disiapkan khusus untuk perekat. Solusi seperti itu, jika disimpan dengan benar, tidak mengental selama beberapa bulan. Perekat cair mengandung 40-70% perekat padat.

Dari perekat cair yang paling umum adalah melamin-formaldehida, fenol-formaldehida, urea-formaldehida, karet, epoksi, polivinil asetat, dan perekat dengan penambahan silikon.

Lem CMC (garam natrium dari karboksimetil selulosa) digunakan dalam pembuatan damar wangi dan larutan yang digunakan dalam.

Lem carbinol (vinylacetylene carbolene)- Ini adalah cairan transparan kental berwarna oranye muda, yang memiliki daya rekat tinggi. Oleh karena itu, disebut universal. Ia mampu merekatkan berbagai bahan, bahkan seperti beton, batu, logam, kayu. Perekat karbinol yang mengeras tahan terhadap minyak, asam, alkali, bensin, aseton, dan air.

Asam nitrat pekat atau benzoil peroksida digunakan sebagai katalis untuk mempercepat pengerasan lem karbinol. Yang terakhir adalah bubuk peledak, jadi harus disimpan jauh dari api.

Lem karbinol diproduksi berdasarkan sirup karbinol (100 berat) dari dua komposisi: dalam benzoil peroksida pertama (1-3 berat) ditambahkan sebagai pengeras, dalam asam nitrat pekat ke-2 (1- 2 wt.h.). h.).

Lem karbinol disimpan pada suhu 20 ° C dan dalam gelap, karena kehilangan kemampuan perekatnya di bawah pengaruh cahaya.

Perekat epoksi Ini adalah cairan bening, kental, berwarna coklat muda dengan kelengketan tinggi. Ini digunakan untuk mengikat batu, beton, ubin keramik. Sambungan perekat epoksi yang mengeras tahan terhadap asam, alkali, pelarut, air, serta beban mekanis yang tinggi. pengeras resin epoksi polyethylenepolyamine atau hexamethylenediamine digunakan, dibutyl phtholate adalah plasticizer.