ვიკიპედია

მაღალმოლეკულური ნაერთები

მაღალმოლეკულური ნაერთები — მაღალი მოლეკულური მასის მქონე ნივთიერებები. შედგებიან მონომერებისგან და წარმოქმნიან მაკრომოლეკულას.

პოლიმერების ზოგადი დახასიათება რედაქტირება

პოლიმერები არიან ისეთი მაღალმოლეკულური ნაერთები რომლებშიც მოლეკულური მასა 10 000-ს აღემატება. ასეთი ნივთიერებები შედგებიან მაკრომოლეკულებისაგან რომლებიც შეიცავენ მრავალჯერ განმეორებად ატომთა დაჯგუფებებს(მონომერულ ერთეულს).

იმ ორგანულ ნივთიერებას რომელიც მაკრომოლეკულას წარმოქმნის მონიმერი ეწოდება, ხოლო მიღებული მაკრომოლეკულების ერთობლიობას პოლიმერი. მონომერი და პოლიმერი ერთმანეთისაგან სტრუქტურით განსხვავდება.მაგალითად ეთილენის პოლიმერიზაციით მიიღება პოლიეთილენი:

 
პოლიეთილენის მონომერის მოლეკულა

nCH2=-CH2-[1]→ (-CH2-CH2)n

ამ რეაქციაში ეთილენი მონომერია, ხოლო პოლიეთილენი — პოლიმერი.მონომერის მოლეკულაში არის π -ბმა,ხოლო პოლიმერის მოლეკულაში π-ბმა აღარ არის. პოლიმერები შედგებიან n რაოდენობა მონომერებისაგან. n-რიცხვს პოლიმერიზაციის ხარისხს უწოდებენ იგი მერყეობს რამდენიმე ასეულიდან ათასეულამდე.არც მისიმასაა მუდმივი სიდიდე რადგან მასა მოლეკულის ჯაჭვის ზრდასთან ერთად იზრდება, ამიტომაც სხვადასხვა მაკრომოლეკულური მასების საშუალო არითმეტიკულს პოულობენ. მაგალითად თუ არის მოცემული პოლიმერი რომლის ფარდობითი მასა(Mr) 30 000-ია ეს ძეიძლება ნიშნავდეს რომ მისი მასა 30 000-ზე მეტია ან ნაკლები.

პოლიმერიზაციის ხარისხი გამოითვლება ფორმულით:

n=Mr(პოლიმერის)/ Mr(მონომერული ერთეულის)

სინთეზური პოლიმერები რედაქტირება

პოლიეთილენი (PE) რედაქტირება

ქიმიურ მრეწველობაში არის ორი სახის პოლიმერი ესენია დაბალი და მაღალი წნევის პოლიეთილენები. დაბალი წნევის პოლიეთილენს იღებენ 30° C-ზე და 3 მგპა წნევის პირობებში. კატალიზატორად გამოყენებულია ციგლერ-ნატას კატალიზატორი[2].მაღალი წნევის პოლიეთილენს იღებენ 150-300° C-ზე და 300 მგპა წნევის პირობებში. კატალიზატორად იყენებენ ორგანულ პეროქსიდებს ან ჰაერის ჟანგბადს.

პოლიეთილენი თრმოპლასტიკური პოლიმერია. არის თეთრი ფერის რბილი,ხოლო თხელი პოლიმერი გამჭირვალეა და არ იხსნება ისეთ გამხსნელებში როგორიცაა სპირტი, აცეტონი და ბენზინი. მისი სიმკვრივე არის 0.88–0.96 გრ/სმ3[3], დნობის ტემპერატურა 115–135 °C[3]. მას იყენებენ საკვები პროდუქტების შესაუთად, მაგრამ შესაფუდათ გამოიყენება მხოლოდ მაღალი წნევის პოლიეთილენი, რადგან დაბალი წნევის პოლიეთილენი შეიცავს კატალიზატორს TiCl4 + (C2H5)3Al მინარევს, ეს კატალიზატორი ადამიანის ორგანიზმისთვის მომწამლავია.მომავალლისთვის გამიზნულია პოლიეთილენისაგან სინთეზური ქაღალდის მიღება.

პოლიპროპილენი (PP) რედაქტირება

პოლიპროპილენი მიიღება პროპილენის პოლიმერიზაციით

 
პოლიპროპილენის მოლეკულა

პოლიპროპილენი არსებობს სამი იზომერის სახით, ესენია:

იზოტაქტიკური [Isotactic polypropylene (iPP)]. დნობის ტემპერატურა α-მოდიფიკაციისათვის მერყეობს 185 °C[4][5]-დან 220 °C[6]-მდე. სიმკვრივე 0.936-დან 0.946 გრ/სმ−3[7][8].იზოტაქტიკური იზომერი ბოჭკოვანია და მისგან შესაძლებელია რთვა და ქსოვა.

სინდიოტაქტიკური [Syndiotactic polypropylene (sPP)] — ამ პოლიპროპილენის იზომერიაში მეთილის რადიკალი ზევით ქვევით მონაცვლეობით არის ყოველ მონომერის შემდეგ. მას აქვს დაბალი დნობის ტემპერატურა და მერყეობს 161-დან 186 °C-მდე[9][10][11].

ატაქტიკური [Atactic polypropylene (aPP)] — ამ იზომერს აქვს ქაოსური აღნაგობა, ქრისტალური სტრუქტურა არ გააჩნია და არის რეზინისმაგვარი.

ამ სამი იზომერიდან მრეწველობაში გამოიყენება „იზოტაქტიკური“ — იზომერი, რომელიც ყველაძე გამძლე იზომერია. პოლიპროპილენი პოლიეთილენზე მსუბუქი უფრო გამძლე და უფრო მაღალ გრადუსძე მლღობადი პოლიმერია.მისი ნომერი არის 5.

პოლისტიროლი (PS) რედაქტირება

 
პოლისტიროლი

პოლისტიროლი მიიღება სტიროლის რადიკალური პოლიმერიზაციით,[12] სადაც n 3000-დან 4500-მდე მერყეობს. პოლისტიროლი გამჭირვალე მყიფე თერმოპლასტიკური პოლიმერია დარბილებას იწყებს 80°C-დან, კარგად იხსნება ისეთ ორგანულ გამხსნელში როგორიცაა ბენზოლი. გამოიყენება სხვადასხვა ტექნიკის შესაფუთად ქაფპლასტის სახით, რომელიც 95-98% ჰაერია[13][14]. ასევე ფართოდ გამოიყენება ერთჯერადი ჭურჭლის დასამზადებლად. გაცხელებით დეპოლიმერიზდება და მონომერებად იშლება.წელიწადში მზადდება რამდენიმე მილიონი ტონა პოლისტიროლი ის ერთ-ერთი ყველაზე მაღალ მოთხოვნადი პოლიმერია. მისი ნომერი არის 6.

 
პოლისტიროლი ქაფპლასტის სახით

პოლივინილქლორიდი(PVC) რედაქტირება

 
პოლივინილქლორიდი

პოლივინილქლორიდი მიიღება ქლორვინილის პოლიმერიზაციით და არის ყველაზე მოთხოვნადი პოლიმერი პოლიეთილენის და პოლიპროპილენის შემდეგ. წელიწადში იწარმოება დაახლოებით 40 მილიონი ტონა.

არის თერმოპლასტიკური რბილდება 70 °C-ზე.იყენებენ წყლის მილების, ხელოვნური ტყავის,ფირფიტის დისკოს[15] ,ბოჭკოს, საშლელების[16] და სხვა მრავალი პროდუქტის დასამზადებლად. მისი ნომერი არის 3.

 
პოლივინილქლორიდის ნომერი

პოლიეთილენის ტერაფალალტი (PET ან PETE) რედაქტირება

 
პოლიეთილენის ტერაფალალტი

პოლიეთილენის ტერაფალალტი არის თერმოპლასტიკური

პოლიესტერი ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებული პოლიმერი მისგან მზადდება სასმელი ბოთლები (თავსახურავების გარდა ისინი მზადდება მაღალი სიმკვრივის პოლიეთილენისაგან(HDPE)), საკვების შესანახი კონტეინერები,მისი ფორმულაა C10H8O4[17]. დნობის ტემპერატურა 260 °C.[17] სიკვრივე: 1,455 გრ/სმ3[17]. ასევე არის ერთ ერთი ყველაძე გადამუშავებადი პოლიმერი მისი ნომერია 1.

 
პოლიეთილენის ტერაფალალტის ნომერი

ფენოლფორმალდეჰიდური ფისი რედაქტირება

ფენოლფორმალდეჰიდური ფისი მიიღება ფენოლისა და ფორმალდეჰიდის პოლიკონდენსაციით.

 
ფენოლფორმალდეჰიდის სტრუქტურა

შუალედურ პროდუქტში სადაც ფენოლის მოლეკულაში მეთილენი(-CH2-) არის ორთო მდგომარეობაში,[18][19] ასეთ პოლიმერს დაბალი პოლიმერიზაციის ხარისხი აქვს არის ფისისმაგვარი ბლანტი სითხე და იხსნება ორგანულ გამხნელებში, ხოლო პოლიკონდენსაციის საბოლოო პროდუტი ბადისებური ს6რუქტურის მქონე თერმორეაქტიული პოლიმერია და არც ორგანულ გამხსნელებში იხსნება.

გამოიყენება პლასტიკატების დასამზადებლად, პლასტიკატს ამზადებენ ფისში ნახერხის,აზბესტისა და სხვა ნივთიერების შერევით და საბოლოო პროდუქტი მიიღება გამყარებულიფორმით.

კაუჩუკი რედაქტირება

ბულებრივ კაუჩუკს (ცის-პოლიიზოპრენი) ღებულობენ მცენარე ჰევეას რძიანაზე ძმარმჟავას დამატებით, ეს პროცესი ტარდება 100° C. 5-10% გოგირდს უმატებენ ასეთი რეზინი უფრო ელასტიკურია

 
კაუჩუკის მიღება

რაც შეეხება სინთეზურ კაუჩუკს დღეისათვის დაახლოებით 2500 სახებაა ცნობილი, გამოარჩევენ ბუტადიენურ კაუჩუკს, რომელიც თვისობრივად ყველაზე ახლოსაა ბუნებრივ კაუჩუკთან. მრეწველობაშიც უფრო მომგებიანია ხელოვნური კაუჩუკის მიღება, რადგან მასზე მოთხოვნა მაღალია რთულია ამ მარაგის მცენარეული კაუჩუკით შევსება. მისგან ამზადებენ ფეხსაცმლის ძირებს ხელთათმანებს და რაც მთავარია საბურავებს. პირველად კაუჩუკი მიიღეს 1932 წელს რუსეთში,[20] ბუტადიენის (ბუნა-კაუჩუკი) პოლიმერიზაციით, ხოლო ამერიკაში — ქლოროპრენის (ქლოროპრენი) პოლიმერიზაციით.

სქოლიო რედაქტირება

  1. ↑ Eug. Bamberger & Fred. Tschirner (1900) "Ueber die Einwirkung von Diazomethan auf β-Arylhydroxylamine" (On the effect of diazomethane on β-arylhydroxylamine), Berichte der Deutschen chemischen Gesellschaft zu Berlin, 33: 955–959. From page 956: "Eine theilweise — übrigens immer nur minimale — Umwandlung des Diazomethans in Stickstoff und Polymethylen vollzieht sich auch bei ganz andersartigen Reactionen; ... " (A partial — incidentally, always only minimal — conversion of diazomethane into nitrogen and polymethylene takes place also during quite different reactions; ... )
  2. ↑ Giuliano Cecchin, Giampiero Morini, Fabrizio Piemontesi (2003). „Ziegler–Natta Catalysts“. Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. Wiley-VCH. doi:10.1002/0471238961.2609050703050303.a01.CS1-ის მხარდაჭერა: იყენებს ავტორის პარამეტრს (link) Wiley-VCH. doi:10.1002/0471238961.2609050703050303.a01.
  3. ↑ 3.0 3.1 Batra, Kamal (2014). Role of Additives in Linear Low Density Polyethylene (LLDPE) Films, გვ. 9. ციტირების თარიღი: 16 September 2014. 
  4. ↑ Samuels, Robert J (1975). „Quantitative structural characterization of the melting behavior of isotactic polypropylene“. Journal of Polymer Science: Polymer Physics Edition. 13 (7): 1417–46. Bibcode:1975JPoSB..13.1417S. doi:10.1002/pol.1975.180130713.
  5. ↑ Yadav, Y.S; Jain, P.C (1986). „Melting behaviour of isotactic polypropylene isothermally crystallized from the melt“. Polymer. 27 (5): 721–7. doi:10.1016/0032-3861(86)90130-8.
  6. ↑ Cox, W. W; Duswalt, A. A (1967). „Morphological transformations of polypropylene related to its melting and recrystallization behavior“. Polymer Engineering and Science. 7 (4): 309–16. doi:10.1002/pen.760070412.
  7. ↑ Bassett, D.C; Olley, R.H (1984). „On the lamellar morphology of isotactic polypropylene spherulites“. Polymer. 25 (7): 935–46. doi:10.1016/0032-3861(84)90076-4.
  8. ↑ Bai, Feng; Li, Fuming; Calhoun, Bret H; Quirk, Roderic P; Cheng, Stephen Z. D (2003) „Physical Constants of Poly(propylene)“, The Wiley Database of Polymer Properties. DOI:10.1002/0471532053.bra025. ISBN 978-0-471-53205-7. 
  9. ↑ Derosa, C; Auriemma, F (2006). „Structure and physical properties of syndiotactic polypropylene: A highly crystalline thermoplastic elastomer“. Progress in Polymer Science. 31 (2): 145–237. doi:10.1016/j.progpolymsci.2005.11.002.
  10. ↑ Galambos, Adam; Wolkowicz, Michael; Zeigler, Robert (1992) „Structure and Morphology of Highly Stereoregular Syndiotactic Polypropylene Produced by Homogeneous Catalysts“, Catalysis in Polymer Synthesis, ACS Symposium Series, გვ. 104–20. DOI:10.1021/bk-1992-0496.ch008. ISBN 978-0-8412-2456-8. 
  11. ↑ Rodriguez-Arnold, Jonahira; Zhang, Anqiu; Cheng, Stephen Z.D; Lovinger, Andrew J; Hsieh, Eric T; Chu, Peter; Johnson, Tim W; Honnell, Kevin G; Geerts, Rolf G; Palackal, Syriac J; Hawley, Gil R; Welch, M.Bruce (1994). „Crystallization, melting and morphology of syndiotactic polypropylene fractions: 1. Thermodynamic properties, overall crystallization and melting“. Polymer. 35 (9): 1884–95. doi:10.1016/0032-3861(94)90978-4.
  12. ↑ (28 March 2003) Modern Styrenic Polymers: Polystyrenes and Styrenic Copolymers. John Wiley & Sons, გვ. 3. ISBN 978-0-471-49752-3. 
  13. ↑ Polystyrene. American Chemistry Council (May 2014). დაარქივებულია ორიგინალიდან — 2018-03-08. ციტირების თარიღი: 2019-04-16.
  14. ↑ Recycle Your EPS. EPS Industry Alliance. დაარქივებულია ორიგინალიდან — 11 დეკემბერი 2020. ციტირების თარიღი: 11 December 2017
  15. ↑ Barton, F.C. (1932 [1931]). Victrolac Motion Picture Records. Journal of the Society of Motion Picture Engineers, April 1932 18(4):452–460 (accessed at archive.org on 5 August 2011)
  16. ↑ W. V. Titow (31 December 1984). PVC technology. Springer, გვ. 6–. ISBN 978-0-85334-249-6. ციტირების თარიღი: 6 October 2011. 
  17. ↑ 17.0 17.1 17.2 van der Vegt, A. K.; Govaert, L. E. (2005) Polymeren, van keten tot kunstof. VSSD. 
  18. ↑ A. Gardziella, L.A. Pilato, A. Knop, Phenolic Resins: Chemistry, Applications, Standardization, Safety and Ecology, 2nd edition, Springer, 2000
  19. ↑ Wolfgang Hesse "Phenolic Resins" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2002, Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a19_371.
  20. ↑ The rise of synthetic rubber. Encyclopaedia Britannica
მოძიებულია „https://ka.wikipedia.org/w/index.php?title=მაღალმოლეკულური_ნაერთები&oldid=4556334“-დან