Полимер

ИЮПАК определение

Полимер – это вещество, состоящее из макромолекул. ^[2] Макромолекула — это молекула с высокой относительной молекулярной массой, структура которой по существу включает многократное повторение единиц, фактически или концептуально полученных из молекул с низкой относительной молекулярной массой. ^[3]

Полимер ( / ˈ p ɒ l ɪ m ər / ^[4]^[5])вещество состоящий или материал, из очень больших молекул , связанных между собой в цепочки повторяющихся субъединиц . ^[6] Благодаря широкому спектру свойств, ^[7] как синтетические, так и природные полимеры играют важную и повсеместную роль в повседневной жизни. ^[8] Полимеры варьируются от знакомых синтетических пластиков, таких как полистирол, до природных биополимеров, таких как ДНК и белки, которые имеют основополагающее значение для биологической структуры и функций. Полимеры, как природные, так и синтетические, создаются путем полимеризации множества небольших молекул, известных как мономеры . Их, следовательно, большая молекулярная масса по сравнению с низкомолекулярными соединениями обеспечивает уникальные физические свойства, включая прочность , высокую эластичность , вязкоупругость и склонность к образованию аморфных и полукристаллических структур, а не кристаллов .

Полимеры изучаются в области науки о полимерах (включая химию полимеров и физику полимеров ), биофизике , материаловедении и инженерии . Исторически продукты, образующиеся в результате соединения повторяющихся звеньев ковалентными химическими связями, были основным направлением науки о полимерах. Новая важная область в настоящее время сосредоточена на супрамолекулярных полимерах, образованных нековалентными связями. Полиизопрен латексного синтетического каучука является примером природного полимера, а является примером полистирол пенополистирола полимера. В биологическом контексте практически все биологические макромолекулы , т. е. белки (полиамиды), нуклеиновые кислоты (полинуклеотиды) и полисахариды , являются чисто полимерными или состоят в значительной степени из полимерных компонентов.

Этимология

Термин «полимер» происходит от греческого πολύς (polus) «много, много» и μέρος (meros) «часть». Этот термин был придуман в 1833 году Йонсом Якобом Берцелиусом , хотя его определение отличалось от современного определения ИЮПАК . ^[9]^[10] Современное представление о полимерах как о ковалентно связанных макромолекулярных структурах было предложено в 1920 году Германом Штаудингером . ^[11] который провел следующее десятилетие в поисках экспериментальных доказательств этой гипотезы. ^[12]

Общие примеры

Полимеры бывают двух типов: природные и синтетические или искусственные .

Естественный

Натуральные полимерные материалы , такие как конопля , шеллак , янтарь , шерсть , шелк и натуральный каучук , использовались на протяжении веков. Существует множество других природных полимеров, таких как целлюлоза , которая является основным компонентом древесины и бумаги.

Космический полимер

Гемоглицин (ранее называвшийся гемолитином ) — космический полимер, который является первым полимером аминокислот, обнаруженным в метеоритах . ^[13]^[14]^[15]

Синтетический

Список синтетических полимеров , примерно в порядке мирового спроса, включает полиэтилен , полипропилен , полистирол , поливинилхлорид , синтетический каучук , фенолформальдегидную смолу (или бакелит ), неопрен , нейлон , полиакрилонитрил , ПВБ , силикон и многие другие. Ежегодно (2015 г.) производится более 330 млн тонн этих полимеров. ^[16]

Чаще всего непрерывно связанная основная цепь полимера, используемого для изготовления пластмасс, состоит в основном из углерода атомов . Простым примером является полиэтилен («политен» на британском английском языке), повторяющейся единицей или мономером которого является этилен . Существует множество других структур; например, такие элементы, как силикон, образуют знакомые материалы, такие как силиконы, например, Silly Putty и водонепроницаемый герметик для сантехники. Кислород также обычно присутствует в основных цепях полимеров, таких как полиэтиленгликоль , полисахариды (в гликозидных связях ) и ДНК (в фосфодиэфирных связях ).

Синтез

Полимеризация — это процесс объединения множества небольших молекул, известных как мономеры, в ковалентно связанную цепь или сеть. В процессе полимеризации некоторые химические группы могут быть потеряны из каждого мономера. Это происходит при полимеризации полиэфира ПЭТ . Мономеры — терефталевая кислота (HOOC—C ₆ H ₄ —COOH) и этиленгликоль (HO—CH ₂ —CH ₂ —OH), но повторяющаяся единица — —OC—C ₆ H ₄ —COO—CH ₂ —CH ₂ — O—, что соответствует соединению двух мономеров с потерей двух молекул воды. Отдельная часть каждого мономера, включенная в полимер, известна как повторяющаяся единица или мономерный остаток.

Синтетические методы обычно делятся на две категории: ступенчатую полимеризацию и цепную полимеризацию . ^[17] Существенная разница между ними заключается в том, что при цепной полимеризации мономеры добавляются к цепи только по одному. ^[18] например, в полистироле , тогда как при ступенчатой полимеризации цепи мономеров могут напрямую соединяться друг с другом, ^[19] например, из полиэстера . Ступенчатую полимеризацию можно разделить на поликонденсацию , при которой на каждой стадии реакции образуется низкомолекулярный побочный продукт, и полиприсоединение .

Пример цепной полимеризации: Радикальная полимеризация стирола, Р. — инициирующий радикал, Р. — другой радикал полимерной цепи, обрывающий образовавшуюся цепь путем радикальной рекомбинации.

Новые методы, такие как плазменная полимеризация, не вписываются ни в одну категорию. Реакции синтетической полимеризации можно проводить с катализатором или без него . Лабораторный синтез биополимеров, особенно белков , является областью интенсивных исследований.

Биологический синтез

Микроструктура части двойной спирали ДНК биополимера

Существует три основных класса биополимеров: полисахариды , полипептиды и полинуклеотиды .В живых клетках они могут синтезироваться посредством ферментативно-опосредованных процессов, таких как образование ДНК, катализируемое ДНК-полимеразой . Синтез белков включает в себя множество ферментативно-опосредованных процессов транскрипции генетической информации с ДНК на РНК и последующей трансляции этой информации для синтеза указанного белка из аминокислот . Белок может быть дополнительно модифицирован после трансляции, чтобы обеспечить соответствующую структуру и функционирование. Существуют и другие биополимеры, такие как каучук , суберин , меланин и лигнин .

Модификация природных полимеров

Природные полимеры, такие как хлопок , крахмал синтетические полимеры, такие как полиэтилен и плексиглас и каучук, были знакомыми материалами за много лет до того, как на рынке появились . Многие коммерчески важные полимеры синтезируются путем химической модификации встречающихся в природе полимеров. Яркие примеры включают реакцию азотной кислоты и целлюлозы с образованием нитроцеллюлозы и образование вулканизированной резины путем нагревания натурального каучука в присутствии серы . Способы модификации полимеров включают окисление , сшивание и блокирование концов .

Структура

Структуру полимерного материала можно описать на разных масштабах: от субнанометрового до макроскопического. Фактически существует иерархия структур, в которой каждый этап обеспечивает основу для следующего. ^[20]Отправной точкой описания структуры полимера является идентичность входящих в его состав мономеров. Далее, микроструктура по существу описывает расположение этих мономеров внутри полимера в масштабе одной цепи. Микроструктура определяет возможность полимера образовывать фазы с различным расположением, например, посредством кристаллизации , стеклования или разделения микрофаз . ^[21]Эти особенности играют важную роль в определении физических и химических свойств полимера.

Мономеры и повторяющиеся единицы

Идентичность повторяющихся единиц (мономерных остатков, также известных как «меры»), входящих в состав полимера, является его первым и наиболее важным признаком. Номенклатура полимеров обычно основана на типе мономерных остатков, входящих в состав полимера. Полимер, который содержит только один тип повторяющихся звеньев , известен как гомополимер , а полимер, содержащий два или более типов повторяющихся звеньев, известен как сополимер . ^[22] Терполимер – это сополимер, который содержит три типа повторяющихся звеньев. ^[23]

Полистирол состоит только из повторяющихся звеньев на основе стирола и классифицируется как гомополимер. Полиэтилентерефталат , хотя и производится из двух разных мономеров ( этиленгликоля и терефталевой кислоты ), обычно рассматривается как гомополимер, поскольку образуется только один тип повторяющихся звеньев. Этиленвинилацетат содержит более одной разновидности повторяющихся звеньев и представляет собой сополимер. Некоторые биологические полимеры состоят из множества различных, но структурно связанных мономерных остатков; например, полинуклеотиды, такие как ДНК, состоят из четырех типов нуклеотидных субъединиц.

Гомополимеры и сополимеры (примеры)

Гомополимерный полистирол	Гомополимер полидиметилсилоксана , силикон . Основная цепь образована атомами кремния и кислорода.	Гомополимер полиэтилентерефталата имеет только одну повторяющуюся единицу .	Сополимерный бутадиен-стирольный каучук : повторяющиеся звенья на основе стирола и 1,3-бутадиена образуют две повторяющиеся звенья, которые могут чередоваться в макромолекуле в любом порядке, что делает полимер статистическим сополимером.

Полимер, содержащий ионизируемые субъединицы (например, боковые карбоксильные группы ), известен как полиэлектролит или иономер , когда доля ионизируемых единиц велика или мала соответственно.

Микроструктура

Микроструктура полимера (иногда называемая конфигурацией) связана с физическим расположением мономерных остатков вдоль основной цепи цепи. ^[24] Это элементы структуры полимера, для изменения которых требуется разрыв ковалентной связи. В зависимости от мономеров и условий реакции могут быть получены различные полимерные структуры: Полимер может состоять из линейных макромолекул, каждая из которых содержит только одну неразветвленную цепь. В случае неразветвленного полиэтилена эта цепь представляет собой длинноцепочечный н- алкан. Существуют также разветвленные макромолекулы с основной цепью и боковыми цепями, в случае полиэтилена боковые цепи представляют собой алкильные группы . В частности, неразветвленные макромолекулы могут находиться в полукристаллическом твердом состоянии, участки кристаллической цепи выделены красным на рисунке ниже.

Хотя разветвленные и неразветвленные полимеры обычно являются термопластами, многие эластомеры имеют широкоячеистую сшивку между «основными цепями». С другой стороны, мелкоячеистая сшивка приводит к образованию реактопластов . Поперечные связи и ответвления показаны на рисунках красными точками. Сильно разветвленные полимеры аморфны, и молекулы в твердом теле взаимодействуют случайным образом.

Линейная неразветвленная макромолекула	Разветвленная макромолекула	Полукристаллическая структура неразветвленного полимера.	Слегка сшитый полимер ( эластомер )	Высокосшитый полимер ( термореактивный )

Полимерная архитектура

Точка ветвления в полимере

Важной микроструктурной особенностью полимера является его архитектура и форма, которая связана с тем, как точки ветвления приводят к отклонению от простой линейной цепи. ^[25] Молекула разветвленного полимера состоит из основной цепи с одной или несколькими боковыми цепями или разветвлениями-заместителями. Типы разветвленных полимеров включают звездчатые полимеры , гребенчатые полимеры , полимерные щетки , дендронизированные полимеры , лестничные полимеры и дендримеры . ^[25] Существуют также двумерные полимеры (2DP), состоящие из топологически плоских повторяющихся звеньев. Архитектура полимера влияет на многие его физические свойства, включая вязкость раствора, вязкость расплава, растворимость в различных растворителях, температуру стеклования и размер отдельных клубков полимера в растворе. Для синтеза полимерного материала различной структуры можно использовать различные методы, например живую полимеризацию .

Длина цепи

Распространенным средством выражения длины цепи является степень полимеризации , которая количественно определяет количество мономеров, включенных в цепь. ^[26]^[27] Как и в случае с другими молекулами, размер полимера также может быть выражен через молекулярную массу . Поскольку методы синтетической полимеризации обычно дают статистическое распределение длин цепей, молекулярная масса выражается в виде средневзвешенных значений. среднечисленную молекулярную массу ( M _n ) и средневесовую молекулярную массу ( M _{w ).} Чаще всего указывают ^[28]^[29] Отношение этих двух величин ( M _w / M _n ) представляет собой дисперсию ( Đ ), которую обычно используют для выражения ширины молекулярно-массового распределения. ^[30]

Физические свойства ^[31] полимера сильно зависят от длины (или, что то же самое, молекулярной массы) полимерной цепи. ^[32] Одним из важных примеров физических последствий молекулярной массы является изменение вязкости ( сопротивления течению) расплава. ^[33] Влияние средневесовой молекулярной массы ( $M_{w}$ ) от вязкости расплава ( $\eta$ ) зависит от того, находится ли полимер выше или ниже начала перепутывания . Молекулярная масса ниже запутанности ^{[ нужны разъяснения ]}, $\eta \sim {M_{w}}^{1}$ , тогда как выше молекулярной массы перепутывания, $\eta \sim {M_{w}}^{3.4}$ . В последнем случае увеличение длины полимерной цепи в 10 раз приведет к увеличению вязкости более чем в 1000 раз. ^[34]^{[ нужна страница ]} Кроме того, увеличение длины цепи имеет тенденцию к уменьшению подвижности цепи, увеличению прочности и ударной вязкости, а также увеличению температуры стеклования (T _g ). ^[35] Это результат увеличения количества цепных взаимодействий, таких как притяжение Ван-дер-Ваальса и запутывания , которые сопровождаются увеличением длины цепи. ^[36]^[37] Эти взаимодействия имеют тенденцию более прочно фиксировать отдельные цепи в нужном положении и противостоять деформациям и разрушению матрицы как при более высоких напряжениях, так и при более высоких температурах.

Расположение мономеров в сополимерах

Сополимеры классифицируются как статистические сополимеры, чередующиеся сополимеры, блок-сополимеры, привитые сополимеры или градиентные сополимеры. На схематическом рисунке ниже Ⓐ и Ⓑ символизируют две повторяющиеся единицы .

Статистический сополимер	Градиентный сополимер	Графт-сополимер
Альтернативный сополимер	Блок-сополимер	Графт-сополимер

Чередующиеся сополимеры содержат два регулярно чередующихся мономерных остатка: ^[38] (АБ)
_н . Примером может служить эквимолярный сополимер стирола и малеинового ангидрида, образованный свободнорадикальной полимеризацией с ростом цепи. ^[39] Сополимер ступенчатого роста, такой как Nylon 66, также можно рассматривать как строго чередующийся сополимер остатков диамина и двухосновной кислоты, но его часто описывают как гомополимер с димерным остатком одного амина и одной кислоты в качестве повторяющейся единицы. ^[40]
Периодические сополимеры содержат более двух видов мономерных звеньев в правильной последовательности. ^[41]
Статистические сополимеры имеют мономерные остатки, расположенные по статистическому правилу. Статистический сополимер, в котором вероятность обнаружения определенного типа мономерного остатка в определенной точке цепи не зависит от типа окружающего мономерного остатка, можно назвать истинно статистическим сополимером . ^[42]^[43] Например, сополимер винилхлорида и винилацетата с ростом цепи является случайным. ^[39]
Блок-сополимеры имеют длинные последовательности различных мономерных звеньев. ^[39]^[40] Полимеры с двумя или тремя блоками двух различных химических соединений (например, А и В) называются диблок-сополимерами и триблок-сополимерами соответственно. Полимеры с тремя блоками, каждый из которых относится к разным химическим видам (например, A, B и C), называются триблочными терполимерами.
Привитые или привитые сополимеры содержат боковые цепи или разветвления, повторяющиеся звенья которых имеют другой состав или конфигурацию, чем основная цепь. ^[40] Разветвления присоединяются к предварительно сформированной макромолекуле основной цепи. ^[39]

Мономеры внутри сополимера могут быть организованы вдоль основной цепи различными способами. Сополимер, содержащий контролируемое расположение мономеров, называется полимером с контролируемой последовательностью . ^[44] Чередующиеся, периодические и блок-сополимеры являются простыми примерами полимеров с контролируемой последовательностью .

тактичность

относительную стереохимию хиральных Тактичность описывает центров в соседних структурных единицах макромолекулы. Существует три типа тактичности: изотактическая (все заместители на одной стороне), атактическая (случайное расположение заместителей) и синдиотактическая (попеременное расположение заместителей).

изотактический	Синдиотактический	Атактический (то есть случайный)

Морфология

Морфология полимеров обычно описывает расположение и микромасштабное упорядочение полимерных цепей в пространстве. Макроскопические физические свойства полимера связаны с взаимодействиями между полимерными цепями.

Случайно ориентированный полимер	Соединение нескольких полимеров

Неупорядоченные полимеры. В твердом состоянии атактические полимеры, полимеры с высокой степенью разветвления и статистические сополимеры образуют аморфные (т.е. стеклообразные) структуры. ^[45] В расплаве и растворе полимеры имеют тенденцию образовывать постоянно меняющийся «статистический кластер», см. Модель свободносоединенной цепи . В твердом состоянии соответствующие конформации молекул заморожены. Зацепление и перепутывание цепных молекул приводит к «механической связи» между цепями. Межмолекулярные и внутримолекулярные силы притяжения возникают только в тех местах, где сегменты молекул расположены достаточно близко друг к другу. Неправильная структура молекул препятствует более узкому расположению.

Полиэтилен: зигзагообразная конформация молекул в плотноупакованных цепях	Ламелла со связующими молекулами	Сферулит

полипропиленовая спираль	п -Арамид , красный пунктир: водородные связи

Линейные полимеры с периодической структурой, низкой разветвленностью и стереорегулярностью (например, не атактические) имеют полукристаллическую структуру. в твердом состоянии ^[45] В простых полимерах (например, полиэтилене) цепи присутствуют в кристалле в зигзагообразной конформации. Несколько зигзагообразных конформаций образуют плотные пакеты цепочек, называемые кристаллитами или пластинками. Ламели намного тоньше, чем длинные полимеры (часто около 10 нм). ^[46] Они образуются путем более или менее регулярного сворачивания одной или нескольких молекулярных цепей. Между пластинками существуют аморфные структуры. Отдельные молекулы могут приводить к запутыванию между ламелями, а также могут участвовать в образовании двух (или более) ламелей (цепей, называемых связующими молекулами). Несколько пластинок образуют надстройку — сферолит , часто диаметром от 0,05 до 1 мм. ^[46]

Тип и расположение (функциональных) остатков повторяющихся единиц влияют или определяют кристалличность и прочность вторичных валентных связей. В изотактическом полипропилене молекулы образуют спираль. Подобно зигзагообразной конформации, такие спирали допускают плотную упаковку цепей. Особенно сильные межмолекулярные взаимодействия возникают тогда, когда остатки повторяющихся звеньев допускают образование водородных связей , как в случае п -арамида . Образование прочных внутримолекулярных ассоциаций может привести к разнообразным складчатым состояниям одиночных линейных цепей с четко выраженной топологией контуров . Кристалличность и сверхструктура всегда зависят от условий их образования, см. также: Кристаллизация полимеров . По сравнению с аморфными структурами полукристаллические структуры приводят к более высокой жесткости, плотности, температуре плавления и более высокой стойкости полимера.

Сшитые полимеры. Сшитые полимеры с широкими ячейками представляют собой эластомеры и не могут быть расплавлены (в отличие от термопластов ); нагревание сшитых полимеров приводит только к разложению . С другой стороны, термопластичные эластомеры обратимо «физически сшиты» и могут плавиться. Блок-сополимеры, в которых твердый сегмент полимера имеет тенденцию к кристаллизации, а мягкий сегмент имеет аморфную структуру, представляют собой один из типов термопластичных эластомеров: твердые сегменты обеспечивают широкоячеистую физическую сшивку.

Широкоячеистый сшитый полимер (эластомер)	Широкоячеистый сшитый полимер (эластомер) под действием растягивающего напряжения	Кристаллиты как «места сшивки»: один тип термопластичного эластомера.	Полукристаллический термопластичный эластомер под действием растягивающего напряжения

Кристалличность

Применительно к полимерам термин «кристаллический» используется несколько неоднозначно. В некоторых случаях термин «кристаллический» используется так же, как и в традиционной кристаллографии . Например, структура кристаллического белка или полинуклеотида, такого как образец, приготовленный для рентгеновской кристаллографии , может быть определена в терминах обычной элементарной ячейки, состоящей из одной или нескольких полимерных молекул с размерами ячеек в сотни ангстрем или более. Синтетический полимер можно условно назвать кристаллическим, если он содержит области трехмерного упорядочения на атомном (а не макромолекулярном) масштабе длины, обычно возникающие в результате внутримолекулярного сворачивания или укладки соседних цепей. Синтетические полимеры могут состоять как из кристаллических, так и из аморфных областей; степень кристалличности может быть выражена через массовую долю или объемную долю кристаллического материала. Лишь немногие синтетические полимеры являются полностью кристаллическими. ^[47] Кристалличность полимеров характеризуется степенью их кристалличности, варьирующейся от нуля для полностью некристаллического полимера до единицы для теоретического полностью кристаллического полимера. Полимеры с микрокристаллическими областями обычно более прочные (их можно больше сгибать, не ломаясь) и более ударостойкие, чем полностью аморфные полимеры. ^[48] Полимеры со степенью кристалличности, приближающейся к нулю или единице, будут иметь тенденцию быть прозрачными, тогда как полимеры с промежуточной степенью кристалличности будут иметь тенденцию быть непрозрачными из-за рассеяния света кристаллическими или стеклообразными областями. Для многих полимеров кристалличность также может быть связана с пониженной прозрачностью.

Конформация цепи

Пространство, занимаемое молекулой полимера, обычно выражается через радиус вращения , который представляет собой среднее расстояние от центра массы цепи до самой цепи. В качестве альтернативы его можно выразить через проникающий объем , который представляет собой объем, охватываемый полимерной цепью, и масштабируется как куб радиуса инерции. ^[49] Простейшими теоретическими моделями полимеров в расплавленном аморфном состоянии являются идеальные цепи .

Характеристики

Свойства полимеров зависят от их строения и по физической основе делятся на классы. Многие физические и химические свойства описывают, как полимер ведет себя как сплошной макроскопический материал. они классифицируются как объемные свойства или интенсивные свойства В соответствии с термодинамикой .

Механические свойства

Объемные свойства полимера чаще всего представляют интерес для конечного использования. Это свойства, которые определяют, как полимер на самом деле ведет себя в макроскопическом масштабе.

Предел прочности

Предел прочности материала на растяжение определяет, какое растягивающее напряжение материал выдержит перед разрушением. ^[50]^[51] Это очень важно в тех случаях, когда важна физическая прочность или долговечность полимера. Например, резиновая лента с более высокой прочностью на разрыв выдержит больший вес, прежде чем порвется. Как правило, прочность на разрыв увеличивается с увеличением длины полимерной цепи и сшивания полимерных цепей.

Модуль упругости Юнга

Модуль Юнга количественно определяет эластичность полимера. он определяется Для малых деформаций как отношение скорости изменения напряжения к деформации. Как и предел прочности на разрыв, это очень важно для применений с полимерами, включающих физические свойства полимеров, таких как резиновые ленты. Модуль сильно зависит от температуры. Вязкоупругость описывает сложную, зависящую от времени упругую реакцию, которая будет проявлять гистерезис на кривой растяжения-деформации при снятии нагрузки. Динамический механический анализ или DMA измеряет этот сложный модуль путем колебания нагрузки и измерения результирующей деформации как функции времени.

Транспортные свойства

Транспортные свойства , такие как коэффициент диффузии, описывают, насколько быстро молекулы движутся через полимерную матрицу. Они очень важны во многих областях применения полимеров для пленок и мембран.

Движение отдельных макромолекул происходит в результате процесса, называемого рептацией , при котором каждая молекула цепи ограничена запутыванием в соседних цепях и перемещается внутри виртуальной трубки. Теория рептации может объяснить динамику молекул полимера и вязкоупругость . ^[52]

Фазовое поведение

Кристаллизация и плавление

В зависимости от химической структуры полимеры могут быть полукристаллическими или аморфными. Полукристаллические полимеры могут подвергаться переходам кристаллизации и плавления , тогда как аморфные полимеры этого не делают. В полимерах кристаллизация и плавление не предполагают фазовых переходов твердое тело-жидкость, как в случае воды или других молекулярных жидкостей. Вместо этого кристаллизация и плавление относятся к фазовым переходам между двумя твердыми состояниями ( т.е. полукристаллическим и аморфным). температуры стеклования ( Tg ₎ и ниже температуры плавления ( Tm _{Кристаллизация происходит выше} ).

Стеклянный переход

Все полимеры (аморфные или полукристаллические) подвергаются стеклованию . Температура стеклования ( T _g ) является важнейшим физическим параметром для производства, переработки и использования полимеров. Ниже T _g молекулярные движения замораживаются, а полимеры становятся хрупкими и стеклообразными. Выше Tg _. активируются молекулярные движения, и полимеры становятся эластичными и вязкими Температуру стеклования можно регулировать путем изменения степени разветвления или сшивания полимера или путем добавления пластификаторов . ^[53]

первого рода В то время как кристаллизация и плавление являются фазовыми переходами , стеклование таковым не является. ^[54] Стеклование имеет общие черты с фазовыми переходами второго рода (такими как скачок теплоемкости, как показано на рисунке), но обычно не считается термодинамическим переходом между состояниями равновесия.

Смешивание поведения

В общем, полимерные смеси гораздо менее смешиваемы, чем смеси низкомолекулярных материалов. Этот эффект возникает из-за того, что движущей силой смешивания обычно является энтропия , а не энергия взаимодействия. Другими словами, смешивающиеся материалы обычно образуют раствор не потому, что их взаимодействие друг с другом более благоприятно, чем самовзаимодействие, а из-за увеличения энтропии и, следовательно, свободной энергии, связанной с увеличением объема, доступного каждому компоненту. Это увеличение энтропии зависит от количества смешиваемых частиц (или молей). Поскольку полимерные молекулы намного больше и, следовательно, обычно имеют гораздо более высокие удельные объемы, чем малые молекулы, количество молекул, участвующих в полимерной смеси, намного меньше, чем их количество в смеси малых молекул равного объема. С другой стороны, энергетика смешения сравнима в пересчете на объем полимерных и низкомолекулярных смесей. Это имеет тенденцию увеличивать свободную энергию смешения растворов полимеров и, таким образом, делать сольватацию менее благоприятной и, таким образом, делать доступность концентрированных растворов полимеров гораздо более редкой, чем растворов малых молекул.

Кроме того, фазовое поведение растворов и смесей полимеров более сложное, чем поведение смесей малых молекул. В то время как большинство растворов малых молекул демонстрируют только фазовый переход при верхней критической температуре раствора (UCST), при котором фазовое разделение происходит при охлаждении, полимерные смеси обычно демонстрируют фазовый переход при более низкой критической температуре раствора (LCST), при котором разделение фаз происходит при нагревании.

В разбавленных растворах свойства полимера характеризуются взаимодействием растворителя и полимера. В хорошем растворителе полимер выглядит набухшим и занимает большой объем. В этом сценарии межмолекулярные силы между субъединицами растворителя и мономера доминируют над внутримолекулярными взаимодействиями. В плохом или плохом растворителе доминируют внутримолекулярные силы и цепь сжимается. В тета-растворителе , или состоянии раствора полимера, когда значение второго вириального коэффициента становится равным 0, межмолекулярное отталкивание полимер-растворитель точно уравновешивает внутримолекулярное притяжение мономер-мономер. В тета-условии (также называемом условием Флори ) полимер ведет себя как идеальный случайный клубок . Переход между состояниями известен как переход клубок-глобула .

Включение пластификаторов

Включение пластификаторов имеет тенденцию снижать T _g и повышать гибкость полимера. Добавление пластификатора также изменит зависимость температуры стеклования T _g от скорости охлаждения. ^[55] Подвижность цепи может еще больше измениться, если молекулы пластификатора вызовут образование водородных связей. Пластификаторы обычно представляют собой небольшие молекулы, химически подобные полимеру и создающие промежутки между полимерными цепями для большей подвижности и меньшего количества межцепных взаимодействий. Хороший пример действия пластификаторов связан с поливинилхлоридами или ПВХ. НПВХ или непластифицированный поливинилхлорид используется для изготовления труб. В трубе нет пластификаторов, потому она должна оставаться прочной и термостойкой. Пластифицированный ПВХ используется в одежде для обеспечения гибкости. В некоторые виды пищевой пленки также добавляют пластификаторы, чтобы сделать полимер более гибким.

Химические свойства

Силы притяжения между полимерными цепями играют большую роль в определении свойств полимера. Поскольку полимерные цепи очень длинные, они имеют много таких межцепных взаимодействий на молекулу, что усиливает влияние этих взаимодействий на свойства полимера по сравнению с притяжением между обычными молекулами. Различные боковые группы полимера могут придавать полимеру ионную или водородную связь между его собственными цепями. Эти более сильные силы обычно приводят к более высокой прочности на разрыв и более высоким температурам плавления кристаллов.

На межмолекулярные силы в полимерах могут влиять диполи в мономерных звеньях. Полимеры, содержащие амидные или карбонильные группы, могут образовывать водородные связи между соседними цепями; частично положительно заряженные атомы водорода в группах NH одной цепи сильно притягиваются к частично отрицательно заряженным атомам кислорода в группах C=O другой. Эти прочные водородные связи, например, приводят к высокой прочности на разрыв и температуре плавления полимеров, содержащих уретановые или мочевинные связи. Полиэфиры имеют диполь-дипольную связь между атомами кислорода в группах C=O и атомами водорода в группах HC. Дипольная связь не такая прочная, как водородная, поэтому температура плавления и прочность полиэфира ниже, чем у кевлара ( тварона ), но полиэфиры обладают большей гибкостью. Полимеры с неполярными звеньями, такие как полиэтилен, взаимодействуют только за счет слабых сил Ван-дер-Ваальса . В результате они обычно имеют более низкие температуры плавления, чем другие полимеры.

Когда полимер диспергируется или растворяется в жидкости, например, в коммерческих продуктах, таких как краски и клеи, химические свойства и молекулярные взаимодействия влияют на течение раствора и могут даже привести к самосборке полимера в сложные структуры. Когда полимер наносится в качестве покрытия, химические свойства будут влиять на адгезию покрытия и то, как оно взаимодействует с внешними материалами, такими как супергидрофобные полимерные покрытия, приводящие к водостойкости. В целом химические свойства полимера являются важными элементами для разработки новых продуктов из полимерных материалов.

Оптические свойства

Полимеры, такие как PMMA и HEMA:MMA, используются в качестве матриц в усиливающей среде твердотельных лазеров на красителях , также известных как твердотельные полимерные лазеры, легированные красителями. Эти полимеры имеют высокое качество поверхности, а также высокую прозрачность, поэтому в лазерных свойствах преобладает лазерный краситель, используемый для легирования полимерной матрицы. Лазеры этого типа, которые также относятся к классу органических лазеров , как известно, дают очень узкую ширину линии , что полезно для спектроскопии и аналитических приложений. ^[56] Важным оптическим параметром полимера, используемого в лазерных приложениях, является изменение показателя преломления с температурой.также известный как dn/dT. Для упомянутых здесь полимеров (dn/dT) ~ −1,4 × 10 ⁻⁴ в единицах К ⁻¹ в диапазоне 297 < Т < 337 К. ^[57]

Электрические свойства

Большинство обычных полимеров, таких как полиэтилен, являются электрическими изоляторами , но разработка полимеров, содержащих π-сопряженные связи, привела к появлению множества полупроводников на основе полимеров , таких как политиофены . Это привело к появлению множества приложений в области органической электроники .

Приложения

Сегодня синтетические полимеры используются практически во всех сферах жизни. Без них современное общество выглядело бы совсем иначе. Распространение использования полимеров связано с их уникальными свойствами: низкой плотностью, низкой стоимостью, хорошими тепло- и электроизоляционными свойствами, высокой устойчивостью к коррозии, низкоэнергетическим производством полимеров и легкостью переработки в конечные продукты. Для конкретного применения свойства полимера можно настроить или улучшить путем сочетания с другими материалами, например, в композитах . Их применение позволяет экономить энергию (более легкие автомобили и самолеты, теплоизолированные здания), защищать продукты питания и питьевую воду (упаковка), экономить землю и снижать использование удобрений (синтетических волокон), сохранять другие материалы (покрытия), защищать и спасать жизни ( гигиена, медицинское применение). Репрезентативный, неисчерпывающий список приложений приведен ниже.

Одежда, спортивная одежда и аксессуары: одежда из полиэстера и ПВХ , спандекс , спортивная обувь , гидрокостюмы , футбольные и бильярдные шары , лыжи и сноуборды , ракетки , парашюты , паруса , палатки и навесы .
Электронные и фотонные технологии: органические полевые транзисторы (OFET), светодиоды (OLED) и солнечные элементы , телевизионные компоненты , компакт-диски (CD), фоторезисты , голография .
Тара и тара: пленки , бутылки , пищевая упаковка , бочки .
Изоляция: электро- и теплоизоляция , пенопласт .
Применение в строительстве и строительстве: садовая мебель , ПВХ окна , полы, герметизация , трубы .
Краски, клеи и смазки: лак , клеи , диспергаторы , покрытия против граффити , покрытия против обрастания , антипригарные поверхности , смазочные материалы .
Автозапчасти: шины , бамперы , лобовые стекла , дворники , топливные баки , автокресла .
Предметы домашнего обихода: ведра , посуда , игрушки (например, конструкторы и кубик Рубика ).
Медицинское применение: пакеты для крови , шприцы , резиновые перчатки , хирургические нити , контактные линзы , протезы , контролируемая доставка и высвобождение лекарств , матрицы для роста клеток .
Личная гигиена и здравоохранение: подгузники с использованием супервпитывающих полимеров , зубные щетки , косметика , шампунь , презервативы .
Безопасность: средства индивидуальной защиты , бронежилеты , скафандры , веревки .
Технологии разделения: синтетические мембраны , мембраны топливных элементов , фильтрация , ионообменные смолы .
Деньги: полимерные банкноты и платежные карты .
3D-печать .

Стандартизированная номенклатура

Существует несколько условных обозначений полимерных веществ. Многие широко используемые полимеры, например те, которые содержатся в потребительских товарах, имеют общее или тривиальное название. Тривиальное имя присваивается на основе исторического прецедента или популярного использования, а не на основе стандартизированного соглашения об именах. Американское химическое общество (ACS) ^[58] и ИЮПАК ^[59] предложили стандартизированные соглашения об именах; конвенции ACS и IUPAC схожи, но не идентичны. ^[60] Примеры различий между различными соглашениями об именах приведены в таблице ниже:

Общее имя	Имя ACS	Название ИЮПАК
Поли(этиленоксид) или ПЭО	Поли(оксиэтилен)	Поли(оксиэтилен)
Поли(этилентерефталат) или ПЭТ	Поли(окси-1,2-этандиилоксикарбонил-1,4-фениленкарбонил)	Поли(оксиэтиленокситерефталоил)
Нейлон 6 или Полиамид 6	Поли[имино(1-оксо-1,6-гександиил)]	Поли[азандиил(1-оксогексан-1,6-диил)]

В обоих стандартизированных соглашениях названия полимеров призваны отражать мономер(ы), из которых они синтезированы (номенклатура на основе источника), а не точную природу повторяющейся субъединицы. Например, полимер, синтезированный из простого алкенэтена , называется полиэтиленом, сохраняя суффикс -ен , даже несмотря на то, что двойная связь удаляется в процессе полимеризации:

→

Однако номенклатура, основанная на структуре ИЮПАК, основана на названии предпочтительной конституционной повторяющейся единицы . ^[61]

Характеристика

Характеристика полимеров охватывает множество методов определения химического состава, распределения молекулярной массы и физических свойств. Некоторые распространенные методы включают следующее:

Эксклюзионная хроматография (также называемая гель-проникающей хроматографией ), иногда в сочетании со статическим светорассеянием , может использоваться для определения среднечисловой молекулярной массы, средневесовой молекулярной массы и дисперсности .
Методы рассеяния, такие как статическое рассеяние света и малоугловое рассеяние нейтронов , используются для определения размеров ( радиуса вращения ) макромолекул в растворе или в расплаве. Эти методы также используются для характеристики трехмерной структуры блок-полимеров с микрофазным разделением , полимерных мицелл и других материалов.
Широкоугольное рассеяние рентгеновских лучей (также называемое широкоугловой дифракцией рентгеновских лучей) используется для определения кристаллической структуры полимеров (или ее отсутствия).
Методы спектроскопии, включая инфракрасную спектроскопию с преобразованием Фурье , рамановскую спектроскопию и спектроскопию ядерного магнитного резонанса , могут использоваться для определения химического состава.
Дифференциальная сканирующая калориметрия используется для характеристики термических свойств полимеров, таких как температура стеклования, температура кристаллизации и температура плавления. Температуру стеклования также можно определить с помощью динамического механического анализа .
Термогравиметрия — полезный метод оценки термической стабильности полимера.
Реология используется для характеристики течения и поведения деформации. Его можно использовать для определения вязкости , модуля упругости и других реологических свойств. Реологию также часто используют для определения молекулярной архитектуры (молекулярная масса, молекулярно-массовое распределение, разветвление) и для понимания того, как можно обрабатывать полимер.

Деградация

Пластиковый предмет, выдержавший тридцать лет воздействия тепла и холода, тормозной жидкости и солнечного света. Обратите внимание на обесцвечивание и растрескивание материала (по сравнению с замененным предметом на переднем плане).

Деградация полимера — это изменение свойств (прочности на разрыв, цвета , формы или молекулярной массы) полимера или продукта на его основе под воздействием одного или нескольких факторов окружающей среды, таких как тепло , свет и присутствие определенных химических веществ. , кислород и ферменты . Это изменение свойств часто является результатом разрыва связей в основной цепи полимера ( разрыв цепи ), который может происходить на концах цепи или в случайных положениях цепи.

Хотя такие изменения часто нежелательны, в некоторых случаях, таких как биоразложение и переработка , они могут быть направлены на предотвращение загрязнения окружающей среды . Деградация также может быть полезна в биомедицинских условиях. Например, сополимер полимолочной кислоты и полигликолевой кислоты используется в гидролизуемых швах, которые медленно разрушаются после наложения на рану.

Подверженность полимера деградации зависит от его структуры. Эпоксидные смолы и цепи, содержащие ароматические функциональные группы, особенно подвержены разрушению под воздействием ультрафиолета , тогда как полиэфиры подвержены разрушению в результате гидролиза . Полимеры, содержащие ненасыщенную основную цепь, разлагаются в результате озонового крекинга . Полимеры на основе углерода более подвержены термическому разложению, чем неорганические полимеры, такие как полидиметилсилоксан , и поэтому не идеальны для большинства высокотемпературных применений. ^{[ нужна ссылка ]}

Разложение полиэтилена происходит путем случайного разрыва — случайного разрыва связей, удерживающих атомы полимера вместе. При нагревании выше 450 °C полиэтилен разлагается с образованием смеси углеводородов. В случае разрыва концов цепи мономеры высвобождаются, и этот процесс называется распаковкой или деполимеризацией . Какой механизм доминирует, будет зависеть от типа полимера и температуры; как правило, полимеры без заместителя или с одним небольшим заместителем в повторяющейся единице разлагаются посредством случайного разрыва цепи.

Сортировку полимерных отходов для переработки можно облегчить, используя идентификационные коды смол, разработанные Обществом индустрии пластмасс для идентификации типа пластика.

Неисправность продукта

Выход из строя критически важных для безопасности полимерных компонентов может привести к серьезным авариям, таким как пожар в случае трещин и разрушений полимерных топливопроводов . Вызванное хлором растрескивание сантехнических соединений из ацеталевой смолы и полибутиленовых труб стало причиной многих серьезных наводнений в жилых домах, особенно в США в 1990-х годах. Следы хлора в системе водоснабжения разрушают полимеры, присутствующие в сантехнике, и эта проблема возникает быстрее, если какая-либо из деталей была плохо экструдирована или отлита под давлением . Разрушение ацеталевого соединения произошло из-за неправильной формовки, что привело к растрескиванию резьбы фитинга в местах концентрации напряжений .

Окисление полимеров стало причиной несчастных случаев с медицинскими устройствами . Одним из старейших известных видов отказов является озоновое растрескивание, вызванное разрывом цепи, когда озон воздействует на чувствительные эластомеры , такие как натуральный каучук и нитриловый каучук . В их повторяющихся звеньях имеются двойные связи, которые расщепляются при озонолизе . Трещины в топливопроводах могут проникнуть в отверстие трубки и вызвать утечку топлива. Если в моторном отсеке возникнут трещины, электрические искры могут воспламенить бензин и вызвать серьезный пожар. При медицинском использовании деградация полимеров может привести к изменению физических и химических характеристик имплантируемых устройств. ^[62]

Нейлон 66 подвержен кислотному гидролизу , и в одной аварии из-за разрыва топливопровода дизельное топливо вылилось на дорогу. Если дизельное топливо вытечет на дорогу, несчастные случаи со следующими автомобилями могут быть вызваны скользким характером налета, похожего на черный лед . Кроме того, асфальтобетонное дорожное покрытие будет повреждено в результате растворения дизельным топливом асфальтенов из композиционного материала, что приведет к ухудшению асфальтового покрытия и структурной целостности дороги.

История

Полимеры были важными компонентами товаров с первых дней существования человечества. Использование шерсти ( кератина ), хлопчатобумажных и льняных волокон ( целлюлозы ) для изготовления одежды, бумажного тростника ( целлюлозы ) для изготовления бумаги — это лишь несколько примеров того, как древние общества использовали полимерсодержащее сырье для получения артефактов. Латексный сок «каучуковых» деревьев ( натуральный каучук ) попал в Европу в 16 веке из Южной Америки, спустя много времени после того, как ольмеки , майя и ацтеки начали использовать его в качестве материала для изготовления мячей, водонепроницаемой ткани и контейнеров. ^[63]

Химические манипуляции с полимерами восходят к 19 веку, хотя в то время природа этих видов еще не была понята. Поведение полимеров первоначально было объяснено в соответствии с теорией, предложенной Томасом Грэмом , который рассматривал их как коллоидные агрегаты небольших молекул, удерживаемых вместе неизвестными силами.

Несмотря на недостаток теоретических знаний, потенциал полимеров как инновационных, доступных и дешевых материалов был сразу же осознан. Работы Браконнота , Паркса , Людерсдорфа, Хейворда и многих других по модификации природных полимеров определили многие значительные достижения в этой области. ^[64] Их вклад привел к открытию таких материалов, как целлулоид , галалит , паркезин , вискоза , вулканизированная резина и, позднее, бакелит : все материалы, которые быстро вошли в промышленные производственные процессы и дошли до домашних хозяйств в качестве компонентов одежды ( например , тканей, пуговиц), посуды и декоративные предметы.

В 1920 году Герман Штаудингер опубликовал свою основополагающую работу «О полимеризации». ^[65] в котором он предположил, что полимеры на самом деле представляют собой длинные цепочки атомов, связанных ковалентными связями. Его работа долго обсуждалась, но в конечном итоге была принята научным сообществом. За эту работу Штаудингер был удостоен Нобелевской премии в 1953 году. ^[66]

После 1930-х годов полимеры вступили в золотой век, во время которого были открыты новые типы, которые быстро получили коммерческое применение, заменяя материалы природного происхождения. Это развитие было подпитано промышленным сектором с сильной экономической активностью и поддержано широким академическим сообществом, которое способствовало инновационному синтезу мономеров из более дешевого сырья, более эффективным процессам полимеризации, усовершенствованным методам определения характеристик полимеров и передовому теоретическому пониманию полимеров. . ^[64]

С 1953 года шесть Нобелевских премий были присуждены в области науки о полимерах, не считая премий за исследования биологических макромолекул . Это еще раз свидетельствует о его влиянии на современную науку и технику. Как резюмировал лорд Тодд в 1980 году: «Я склонен думать, что развитие полимеризации, пожалуй, самое большое достижение химии, которое оказало наибольшее влияние на повседневную жизнь». ^[68]

См. также

Ссылки

^ Ройтер, Ю.; Минько, С. (2005). «Эксперименты с одиночными молекулами АСМ на границе твердого тела и жидкости: конформация адсорбированных гибких полиэлектролитных цепей in situ». Журнал Американского химического общества . 127 (45): 15688–15689. дои : 10.1021/ja0558239 . ПМИД 16277495 .
^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Онлайн исправленная версия: (2006–) « Полимер ». doi : 10.1351/goldbook.P04735
^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Онлайн исправленная версия: (2006–) « Макромолекула (молекула полимера) ». два : 10.1351/goldbook.M03667
^ «Полимер – Определение полимера» . Бесплатный словарь . Проверено 23 июля 2013 г.
^ «Определение полимера» . Справочник по словарю . Проверено 23 июля 2013 г.
^ «Полимер на Британнике» . 25 декабря 2023 г.
^ Художник Пол К.; Коулман, Майкл М. (1997). Основы науки о полимерах: вводный текст . Ланкастер, Пенсильвания: Technomic Pub. Компания р. 1. ISBN 978-1-56676-559-6 .
^ Маккрам, штат Нью-Йорк; Бакли, CP; Бакнелл, CB (1997). Принципы полимерной инженерии . Оксфорд; Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. п. 1. ISBN 978-0-19-856526-0 .
^ Если бы два вещества имели молекулярные формулы, одно из которых было целым числом кратным другому - например, ацетилен ( C ₂ H ₂ ) и бензол ( C ₆ H ₆ ) – Берцелиус назвал кратную формулу «полимерной». См.: Йёнс Якоб Берцелиус (1833) « Изомерия , отличие от аналогичных ей отношений» . , годовой отчет о прогрессе физических наук... , 12 : 63–67 Со стр. 64 : «Чтобы иметь возможность описать этот тип равенства по составу при неравенстве в свойствах, я хотел бы предложить название полимерные (от πολυς для этих тел несколько)». (Чтобы иметь возможность обозначить этот тип сходства по составу, [которое сопровождается] различиями в свойствах, я хотел бы предложить обозначение «полимерные» (от πολυς — несколько).) для этих веществ
Первоначально опубликовано в 1832 году на шведском языке под названием: Йонс Якоб Берцелиус (1832) «Изомерия, ее отличие от аналогичных условий», Ежегодный отчет о прогрессе в физике и химии , страницы 65–70; слово «полимерный» появляется на странице 66 .
^ Дженсен, Уильям Б. (2008). «Спросите историка: происхождение концепции полимера» (PDF) . Журнал химического образования . 85 (5): 624–625. Бибкод : 2008JChEd..85..624J . дои : 10.1021/ed085p624 . Архивировано из оригинала (PDF) 18 июня 2018 года . Проверено 4 марта 2013 г.
^ Штаудингер, Х (1920). «О полимеризации» . Отчеты Немецкого химического общества (на немецком языке). 53 (6): 1073–1085. дои : 10.1002/cber.19200530627 .
^ Олкок, Гарри Р.; Лампе, Фредерик В.; Марк, Джеймс Э. (2003). Современная химия полимеров (3-е изд.). Пирсон Образование. п. 21. ISBN 978-0-13-065056-6 .
^ МакГеоч, JEM; МакГеоч, MW (2015). «Полимерный амид в метеоритах Альенде и Мерчисон» . Метеоритика и планетология . 50 (12): 1971–1983. Бибкод : 2015M&PS...50.1971M . дои : 10.1111/maps.12558 . S2CID 97089690 .
^ МакГио, Джули Э.М.; МакГио, Малкольм В. (28 сентября 2022 г.). «Хиральное поглощение на длине волны 480 нм в пространственном полимере гемоглицина: возможная связь с репликацией» . Научные отчеты . 12 (1): 16198. doi : 10.1038/s41598-022-21043-4 . ПМК 9519966 . ПМИД 36171277 .
^ Персонал (29 июня 2021 г.). «Полимеры в метеоритах дают ключ к разгадке ранней Солнечной системы» . Научный дайджест . Проверено 9 января 2023 г.
^ «Мировое производство пластмасс» (PDF) .
^ Сперлинг, Л.Х. (Лесли Ховард) (2006). Введение в физическую науку о полимерах . Хобокен, Нью-Джерси: Уайли. п. 10. ISBN 978-0-471-70606-9 .
^ Сперлинг, с. 11
^ Сперлинг, с. 15
^ Сперлинг, с. 29
^ Бауэр, Дэвид И. (2002). Введение в физику полимеров . Издательство Кембриджского университета. ISBN 9780511801280 .
^ Рудин, с. 17
^ Коуи, с. 4
^ Сперлинг, с. 30
↑ Перейти обратно: Перейти обратно: ^а ^б Рубинштейн, Майкл; Колби, Ральф Х. (2003). Физика полимеров . Оксфорд; Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. п. 6 . ISBN 978-0-19-852059-7 .
^ Маккрам, с. 30
^ Рубинштейн, с. 3
^ Маккрам, с. 33
^ Рубинштейн, стр. 23–24.
^ Художник, с. 22
^ Де Женн, Пьер Жиль (1979). Концепции масштабирования в физике полимеров . Итака, Нью-Йорк: Издательство Корнельского университета. ISBN 978-0-8014-1203-5 .
^ Рубинштейн, с. 5
^ Маккрам, с. 37
^ Введение в науку о полимерах и химию: подход к решению проблем, Манас Чанда
^ О'Дрисколл, К.; Амин Санайи, Р. (июль 1991 г.). «Зависимость температуры стеклования от длины цепи». Макромолекулы . 24 (15): 4479–4480. Бибкод : 1991МаМол..24.4479О . дои : 10.1021/ma00015a038 .
^ Покровский В.Н. (2010). Мезоскопическая теория динамики полимеров . Серия Спрингера по химической физике. Том. 95. Бибкод : 2010mtpd.book.....P . дои : 10.1007/978-90-481-2231-8 . ISBN 978-90-481-2230-1 .
^ Эдвардс, Сан-Франциско (1967). «Статистическая механика полимеризованных материалов». Труды Физического общества . 92 (1): 9–16. Бибкод : 1967PPS....92....9E . дои : 10.1088/0370-1328/92/1/303 .
^ Художник, с. 14
↑ Перейти обратно: Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Рудин, с. 18–20
↑ Перейти обратно: Перейти обратно: ^а ^б ^с Коуи, с. 104
^ «Периодический сополимер» . Сборник химической терминологии ИЮПАК, 2-е изд. («Золотая книга») . Международный союз теоретической и прикладной химии. 2014. doi : 10.1351/goldbook.P04494 . Проверено 9 апреля 2020 г.
^ Художник, с. 15
^ Сперлинг, с. 47
^ Лутц, Жан-Франсуа; Оучи, Макото; Лю, Дэвид Р.; Савамото, Мицуо (9 августа 2013 г.). «Полимеры с контролируемой последовательностью». Наука . 341 (6146): 1238149. doi : 10.1126/science.1238149 . ISSN 0036-8075 . ПМИД 23929982 . S2CID 206549042 .
↑ Перейти обратно: Перейти обратно: ^а ^б Бернд Тике: Макромолекулярная химия. 3-е издание, Wiley-VCH, Вайнхайм, 2014 г., стр. 295f (на немецком языке).
↑ Перейти обратно: Перейти обратно: ^а ^б Вольфганг Кайзер : Химия пластмасс для инженеров. 3-е издание, Карл Хансер, Мюнхен, 2011 г., стр. 84.
^ Сайед, Абу (август 2014 г.). «Типы полимеров: Требования к волокнообразующим полимерам» . Текстильный Апекс .
^ Олкок, Гарри Р.; Лампе, Фредерик В.; Марк, Джеймс Э. (2003). Современная химия полимеров (3-е изд.). Пирсон Образование. п. 546. ИСБН 978-0-13-065056-6 .
^ Рубинштейн, с. 13
^ Эшби, Майкл ; Джонс, Дэвид (1996). Инженерные материалы (2-е изд.). Баттерворт-Хайнерманн. стр. 191–195 . ISBN 978-0-7506-2766-5 .
^ Мейерс, Массачусетс; Чавла, К.К. (1999). Механическое поведение материалов . Издательство Кембриджского университета. п. 41. ИСБН 978-0-521-86675-0 . Архивировано из оригинала 2 ноября 2013 года . Проверено 31 декабря 2018 г.
^ Фрид, Джоэл Р. (2003). Полимерная наука и технология (2-е изд.). Прентис Холл. стр. 155–6. ISBN 0-13-018168-4 .
^ Брандруп, Дж.; Иммергут, Э.Г.; Грульке, Э.А. (1999). Справочник по полимерам (4-е изд.). Уайли-Интерсайенс. ISBN 978-0-471-47936-9 .
^ Мей, С.; Аллегра, Г.; Гейл, П.; и др. (2011). «Определения терминов, относящихся к кристаллическим полимерам (Рекомендации ИЮПАК 2011 г.)» (PDF) . Чистая и прикладная химия . 83 (10): 1831–1871. дои : 10.1351/PAC-REC-10-11-13 . S2CID 98823962 . Проверено 31 декабря 2018 г.
^ Каппони, С.; Альварес, Ф.; Рако, Д. (2020), «Свободный объем в водном растворе полимера ПВМЭ», Макромолекулы , XXX (XXX): XXX – XXX, Bibcode : 2020MaMol..53.4770C , doi : 10.1021/acs.macromol.0c00472 , hdl : 10261/218380 , S2CID 219911779
^ Дуарте, Ф.Дж. (1999). «Твердотельный лазерный генератор на красителе с многопризменной решеткой: оптимизированная архитектура». Прикладная оптика . 38 (30): 6347–6349. Бибкод : 1999ApOpt..38.6347D . дои : 10.1364/AO.38.006347 . ПМИД 18324163 .
^ Дуарте, Ф.Дж. (2003). Перестраиваемая лазерная оптика . Нью-Йорк: Elsevier Academic. ISBN 978-0122226960 .
^ CAS: Индексный справочник, Приложение IV ((c) 1998 г.)
^ ИЮПАК (1976). «Номенклатура регулярных одноцепочечных органических полимеров» . Чистое приложение. Хим . 48 (3): 373–385. дои : 10.1351/pac197648030373 .
^ Уилкс, Э.С. «Примечание по макромолекулярной номенклатуре № 18» . Архивировано из оригинала 25 сентября 2003 года.
^ Хиорнс, RC; Баучер, Р.Дж.; Духлев Р.; Хеллвич, Карл-Хайнц; Ходж, Филип; Дженкинс, Обри Д.; Джонс, Ричард Г.; Каховец, Ярослав; Моад, Грэм; Обер, СК; Смит, Д.В. (3 октября 2012 г.). «Краткое руководство по номенклатуре полимеров (Технический отчет ИЮПАК)» . Чистая и прикладная химия . 84 (10): 2167–2169. doi : 10.1351/PAC-REP-12-03-05 . ISSN 0033-4545 . S2CID 95629051 .
^ Яковлев В.; Гельчер, С.; Бендавид, Р. (28 августа 2015 г.). «Разложение полипропилена in vivo: микроскопический анализ сеток, эксплантированных у пациентов». Журнал исследований биомедицинских материалов. Часть B: Прикладные биоматериалы . 105 (2): 237–248. дои : 10.1002/jbm.b.33502 . ПМИД 26315946 .
^ Херли, Пол Э. (май 1981 г.). «История натурального каучука». Журнал макромолекулярной науки: Часть A — Химия . 15 (7): 1279–1287. дои : 10.1080/00222338108056785 . ISSN 0022-233X .
↑ Перейти обратно: Перейти обратно: ^а ^б Фельдман, Дорел (январь 2008 г.). «История полимеров» . Разработаны мономеры и полимеры . 11 (1): 1–15. дои : 10.1163/156855508X292383 . ISSN 1568-5551 . S2CID 219539020 .
^ Штаудингер, Х. (12 июня 1920 г.). «О полимеризации» . Отчеты Немецкого химического общества (серии A и B) . 53 (6): 1073–1085. дои : 10.1002/cber.19200530627 . ISSN 0365-9488 .
^ «Нобелевская премия по химии 1953 года» . NobelPrize.org . Проверено 25 июня 2020 г.
^ Фельдман, Дорел (1 января 2008 г.). «История полимеров» . Разработаны мономеры и полимеры . 11 (1): 1–15. дои : 10.1163/156855508X292383 . S2CID 219539020 .
^ «Лорд Тодд: состояние химии». Архив новостей химической и инженерной промышленности . 58 (40): 28–33. 6 октября 1980 г. doi : 10.1021/cen-v058n040.p028 . ISSN 0009-2347 .

Библиография

Коуи, JMG (Джон Маккензи Грант) (1991). Полимеры: химия и физика современных материалов . Глазго: Блэки. ISBN 978-0-412-03121-2 .
Холл, Кристофер (1989). Полимерные материалы (PDF) (2-е изд.). Лондон; Нью-Йорк: Макмиллан. ISBN 978-0-333-46379-6 .
Рудин, Альфред (1982). Элементы полимерной науки и техники . Академическая пресса. ISBN 978-0-12-601680-2 .
Райт, Дэвид К. (2001). Растрескивание пластмасс под воздействием окружающей среды . РАПРА. ISBN 978-1-85957-064-7 .

Внешние ссылки

[1] Ройтер, Ю.; Минько, С. (2005). «Эксперименты с одиночными молекулами АСМ на границе твердого тела и жидкости: конформация адсорбированных гибких полиэлектролитных цепей in situ». Журнал Американского химического общества . 127 (45): 15688–15689. дои : 10.1021/ja0558239 . ПМИД 16277495 .

[goldbook2-2] ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Онлайн исправленная версия: (2006–) « Полимер ». doi : 10.1351/goldbook.P04735

[goldbook-3] ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Онлайн исправленная версия: (2006–) « Макромолекула (молекула полимера) ». два : 10.1351/goldbook.M03667

[4] «Полимер – Определение полимера» . Бесплатный словарь . Проверено 23 июля 2013 г.

[5] «Определение полимера» . Справочник по словарю . Проверено 23 июля 2013 г.

[6] «Полимер на Британнике» . 25 декабря 2023 г.

[PC1-7] Художник Пол К.; Коулман, Майкл М. (1997). Основы науки о полимерах: вводный текст . Ланкастер, Пенсильвания: Technomic Pub. Компания р. 1. ISBN 978-1-56676-559-6 .

[MBB1-8] Маккрам, штат Нью-Йорк; Бакли, CP; Бакнелл, CB (1997). Принципы полимерной инженерии . Оксфорд; Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. п. 1. ISBN 978-0-19-856526-0 .

[9] Если бы два вещества имели молекулярные формулы, одно из которых было целым числом кратным другому - например, ацетилен ( C ₂ H ₂ ) и бензол ( C ₆ H ₆ ) – Берцелиус назвал кратную формулу «полимерной». См.: Йёнс Якоб Берцелиус (1833) « Изомерия , отличие от аналогичных ей отношений» . , годовой отчет о прогрессе физических наук... , 12 : 63–67 Со стр. 64 : «Чтобы иметь возможность описать этот тип равенства по составу при неравенстве в свойствах, я хотел бы предложить название полимерные (от πολυς для этих тел несколько)». (Чтобы иметь возможность обозначить этот тип сходства по составу, [которое сопровождается] различиями в свойствах, я хотел бы предложить обозначение «полимерные» (от πολυς — несколько).) для этих веществ
Первоначально опубликовано в 1832 году на шведском языке под названием: Йонс Якоб Берцелиус (1832) «Изомерия, ее отличие от аналогичных условий», Ежегодный отчет о прогрессе в физике и химии , страницы 65–70; слово «полимерный» появляется на странице 66 .

[10] Дженсен, Уильям Б. (2008). «Спросите историка: происхождение концепции полимера» (PDF) . Журнал химического образования . 85 (5): 624–625. Бибкод : 2008JChEd..85..624J . дои : 10.1021/ed085p624 . Архивировано из оригинала (PDF) 18 июня 2018 года . Проверено 4 марта 2013 г.

[11] Штаудингер, Х (1920). «О полимеризации» . Отчеты Немецкого химического общества (на немецком языке). 53 (6): 1073–1085. дои : 10.1002/cber.19200530627 .

[12] Олкок, Гарри Р.; Лампе, Фредерик В.; Марк, Джеймс Э. (2003). Современная химия полимеров (3-е изд.). Пирсон Образование. п. 21. ISBN 978-0-13-065056-6 .

[MPS-2015-13] МакГеоч, JEM; МакГеоч, MW (2015). «Полимерный амид в метеоритах Альенде и Мерчисон» . Метеоритика и планетология . 50 (12): 1971–1983. Бибкод : 2015M&PS...50.1971M . дои : 10.1111/maps.12558 . S2CID 97089690 .

[SR-20220928-14] МакГио, Джули Э.М.; МакГио, Малкольм В. (28 сентября 2022 г.). «Хиральное поглощение на длине волны 480 нм в пространственном полимере гемоглицина: возможная связь с репликацией» . Научные отчеты . 12 (1): 16198. doi : 10.1038/s41598-022-21043-4 . ПМК 9519966 . ПМИД 36171277 .

[SD-20210629-15] Персонал (29 июня 2021 г.). «Полимеры в метеоритах дают ключ к разгадке ранней Солнечной системы» . Научный дайджест . Проверено 9 января 2023 г.

[16] «Мировое производство пластмасс» (PDF) .

[17] Сперлинг, Л.Х. (Лесли Ховард) (2006). Введение в физическую науку о полимерах . Хобокен, Нью-Джерси: Уайли. п. 10. ISBN 978-0-471-70606-9 .

[18] Сперлинг, с. 11

[19] Сперлинг, с. 15

[20] Сперлинг, с. 29

[Bower-21] Бауэр, Дэвид И. (2002). Введение в физику полимеров . Издательство Кембриджского университета. ISBN 9780511801280 .

[22] Рудин, с. 17

[23] Коуи, с. 4

[24] Сперлинг, с. 30

[PP6-25] Перейти обратно: Перейти обратно: ^а ^б Рубинштейн, Майкл; Колби, Ральф Х. (2003). Физика полимеров . Оксфорд; Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. п. 6 . ISBN 978-0-19-852059-7 .

[26] Маккрам, с. 30

[PP33-27] Рубинштейн, с. 3

[28] Маккрам, с. 33

[PP233-29] Рубинштейн, стр. 23–24.

[30] Художник, с. 22

[31] Де Женн, Пьер Жиль (1979). Концепции масштабирования в физике полимеров . Итака, Нью-Йорк: Издательство Корнельского университета. ISBN 978-0-8014-1203-5 .

[PP5-32] Рубинштейн, с. 5

[33] Маккрам, с. 37

[34] Введение в науку о полимерах и химию: подход к решению проблем, Манас Чанда

[35] О'Дрисколл, К.; Амин Санайи, Р. (июль 1991 г.). «Зависимость температуры стеклования от длины цепи». Макромолекулы . 24 (15): 4479–4480. Бибкод : 1991МаМол..24.4479О . дои : 10.1021/ma00015a038 .

[36] Покровский В.Н. (2010). Мезоскопическая теория динамики полимеров . Серия Спрингера по химической физике. Том. 95. Бибкод : 2010mtpd.book.....P . дои : 10.1007/978-90-481-2231-8 . ISBN 978-90-481-2230-1 .

[37] Эдвардс, Сан-Франциско (1967). «Статистическая механика полимеризованных материалов». Труды Физического общества . 92 (1): 9–16. Бибкод : 1967PPS....92....9E . дои : 10.1088/0370-1328/92/1/303 .

[PC14-38] Художник, с. 14

[Rudin18-39] Перейти обратно: Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Рудин, с. 18–20

[Cowie104-40] Перейти обратно: Перейти обратно: ^а ^б ^с Коуи, с. 104

[41] «Периодический сополимер» . Сборник химической терминологии ИЮПАК, 2-е изд. («Золотая книга») . Международный союз теоретической и прикладной химии. 2014. doi : 10.1351/goldbook.P04494 . Проверено 9 апреля 2020 г.

[PC15-42] Художник, с. 15

[43] Сперлинг, с. 47

[44] Лутц, Жан-Франсуа; Оучи, Макото; Лю, Дэвид Р.; Савамото, Мицуо (9 августа 2013 г.). «Полимеры с контролируемой последовательностью». Наука . 341 (6146): 1238149. doi : 10.1126/science.1238149 . ISSN 0036-8075 . ПМИД 23929982 . S2CID 206549042 .

[MakroChem-45] Перейти обратно: Перейти обратно: ^а ^б Бернд Тике: Макромолекулярная химия. 3-е издание, Wiley-VCH, Вайнхайм, 2014 г., стр. 295f (на немецком языке).

[KunstChemIng-46] Перейти обратно: Перейти обратно: ^а ^б Вольфганг Кайзер : Химия пластмасс для инженеров. 3-е издание, Карл Хансер, Мюнхен, 2011 г., стр. 84.

[47] Сайед, Абу (август 2014 г.). «Типы полимеров: Требования к волокнообразующим полимерам» . Текстильный Апекс .

[48] Олкок, Гарри Р.; Лампе, Фредерик В.; Марк, Джеймс Э. (2003). Современная химия полимеров (3-е изд.). Пирсон Образование. п. 546. ИСБН 978-0-13-065056-6 .

[49] Рубинштейн, с. 13

[50] Эшби, Майкл ; Джонс, Дэвид (1996). Инженерные материалы (2-е изд.). Баттерворт-Хайнерманн. стр. 191–195 . ISBN 978-0-7506-2766-5 .

[51] Мейерс, Массачусетс; Чавла, К.К. (1999). Механическое поведение материалов . Издательство Кембриджского университета. п. 41. ИСБН 978-0-521-86675-0 . Архивировано из оригинала 2 ноября 2013 года . Проверено 31 декабря 2018 г.

[52] Фрид, Джоэл Р. (2003). Полимерная наука и технология (2-е изд.). Прентис Холл. стр. 155–6. ISBN 0-13-018168-4 .

[53] Брандруп, Дж.; Иммергут, Э.Г.; Грульке, Э.А. (1999). Справочник по полимерам (4-е изд.). Уайли-Интерсайенс. ISBN 978-0-471-47936-9 .

[54] Мей, С.; Аллегра, Г.; Гейл, П.; и др. (2011). «Определения терминов, относящихся к кристаллическим полимерам (Рекомендации ИЮПАК 2011 г.)» (PDF) . Чистая и прикладная химия . 83 (10): 1831–1871. дои : 10.1351/PAC-REC-10-11-13 . S2CID 98823962 . Проверено 31 декабря 2018 г.

[55] Каппони, С.; Альварес, Ф.; Рако, Д. (2020), «Свободный объем в водном растворе полимера ПВМЭ», Макромолекулы , XXX (XXX): XXX – XXX, Bibcode : 2020MaMol..53.4770C , doi : 10.1021/acs.macromol.0c00472 , hdl : 10261/218380 , S2CID 219911779

[D1999-56] Дуарте, Ф.Дж. (1999). «Твердотельный лазерный генератор на красителе с многопризменной решеткой: оптимизированная архитектура». Прикладная оптика . 38 (30): 6347–6349. Бибкод : 1999ApOpt..38.6347D . дои : 10.1364/AO.38.006347 . ПМИД 18324163 .

[57] Дуарте, Ф.Дж. (2003). Перестраиваемая лазерная оптика . Нью-Йорк: Elsevier Academic. ISBN 978-0122226960 .

[58] CAS: Индексный справочник, Приложение IV ((c) 1998 г.)

[59] ИЮПАК (1976). «Номенклатура регулярных одноцепочечных органических полимеров» . Чистое приложение. Хим . 48 (3): 373–385. дои : 10.1351/pac197648030373 .

[60] Уилкс, Э.С. «Примечание по макромолекулярной номенклатуре № 18» . Архивировано из оригинала 25 сентября 2003 года.

[61] Хиорнс, RC; Баучер, Р.Дж.; Духлев Р.; Хеллвич, Карл-Хайнц; Ходж, Филип; Дженкинс, Обри Д.; Джонс, Ричард Г.; Каховец, Ярослав; Моад, Грэм; Обер, СК; Смит, Д.В. (3 октября 2012 г.). «Краткое руководство по номенклатуре полимеров (Технический отчет ИЮПАК)» . Чистая и прикладная химия . 84 (10): 2167–2169. doi : 10.1351/PAC-REP-12-03-05 . ISSN 0033-4545 . S2CID 95629051 .

[62] Яковлев В.; Гельчер, С.; Бендавид, Р. (28 августа 2015 г.). «Разложение полипропилена in vivo: микроскопический анализ сеток, эксплантированных у пациентов». Журнал исследований биомедицинских материалов. Часть B: Прикладные биоматериалы . 105 (2): 237–248. дои : 10.1002/jbm.b.33502 . ПМИД 26315946 .

[63] Херли, Пол Э. (май 1981 г.). «История натурального каучука». Журнал макромолекулярной науки: Часть A — Химия . 15 (7): 1279–1287. дои : 10.1080/00222338108056785 . ISSN 0022-233X .

[:0-64] Перейти обратно: Перейти обратно: ^а ^б Фельдман, Дорел (январь 2008 г.). «История полимеров» . Разработаны мономеры и полимеры . 11 (1): 1–15. дои : 10.1163/156855508X292383 . ISSN 1568-5551 . S2CID 219539020 .

[65] Штаудингер, Х. (12 июня 1920 г.). «О полимеризации» . Отчеты Немецкого химического общества (серии A и B) . 53 (6): 1073–1085. дои : 10.1002/cber.19200530627 . ISSN 0365-9488 .

[66] «Нобелевская премия по химии 1953 года» . NobelPrize.org . Проверено 25 июня 2020 г.

[67] Фельдман, Дорел (1 января 2008 г.). «История полимеров» . Разработаны мономеры и полимеры . 11 (1): 1–15. дои : 10.1163/156855508X292383 . S2CID 219539020 .

[68] «Лорд Тодд: состояние химии». Архив новостей химической и инженерной промышленности . 58 (40): 28–33. 6 октября 1980 г. doi : 10.1021/cen-v058n040.p028 . ISSN 0009-2347 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]

[22]

[23]

[24]

[25]

[26]

[27]

[28]

[29]

[30]

[31]

[32]

[33]

[34]

[35]

[36]

[37]

[38]

[39]

[40]

[41]

[42]

[43]

[44]

[45]

[46]

[47]

[48]

[49]

[50]

[51]

[52]

[53]

[54]

[55]

[56]

[57]

[58]

[59]

[60]

[61]

[62]

[63]

[64]

[65]

[66]

[67]

[68]

Базы данных авторитетного контроля
International	FAST
National	France BnF data Germany Israel United States Japan Czech Republic