Polümeerid (1)

• Põhimõisted:
  
  • polümeer
    
  • monomeer
    
  • makromolekul
    
  • elementaarlüli
    
  • polümerisatsiooniaste
    
  • keskmine  molekulmass
    
• Polümeeride nomenklatuur ehk nimetuste saamine
  
• Polümeeride saamine
  
  • liitumispolümerisatsioon ja liitumispolümeerid
    
  • polükondensatsioon ja kondensatsioonpolümeerid
    
• Homopolümeerid ja kopolümeerid
  
• Liigitus ahela kuju järgi
  
  • lineaarse ahelaga
    
  • hargnenud ahelaga
    
  • ruumilise võrestikstruktuuriga (ristseotud)
    
• Liigitus temperatuurikäitumise järgi
  
  • termoplastilised
    
  • termoreaktiivsed
    
• Polüalkeenid
  
  • mõiste
    
  • esindajad
    
    • nimetus
      
    • koostis (valem)
      
    • iseloomulikud omadused
      
    • kasutamine
      
• Polüestrid
  
  • mõiste
    
  • esindajad, omadused, kasutamine
    
  • biolagunevad polümeerid ja nende keskkonnakaitseline tähtsus
    

• Polüamiidid
  
  • mõiste
    
  • esindajad, omadused, kasutamine
    

Ülesanded:

• Polümeeri valemi järgi nimetuse ja nimetuse järgi valemi koostamine
  
• Polümeeri valemitestst elementaarlülide äratundmine ja neile vastavate monomeeride valemi väljakirjutamine
  
• Monomeeri valemi järgi polümeeri elementaarlüli ja polümeeri valemi väljakirjutamine
  
• Polümeeri valemi järgi saamisviisi (liitumine, polükondensatsioon) äratundmine
  
• Polümerisatsiooniastme leidmine makromolekuli molekulmassi järgi
  
• Polümeeri keskmise molekulmassi leidmine polümerisatsiooniastme järgi
  
• Enimkasutatavate polümeeride praktiline äratundmine nende omaduste järgi (polüetüleen, polüpropüleen, polüvinüülkloriid, lavsaan ehk PET, kumm , silikoon)
  

Polümeer on ühend, mille molekul koosneb kovalentsete sidemetega seotud korduvatest elementaarlülidest, ahelas üle 1000 lüli ja võib ulatuda kuni sajade tuhandeteni. Hästi teatud polümeeride näiteid: plastmass , DNA, proteiinid . Lihtne näide polümeerist on polüpropeen (-CH2-CH(CH3)-) mille monomeeriks on propeen ( CH2=CH-CH3 Monomeer on keemiline aine, millel on kalduvus moodustada polümeere. Makromolekul-kõrgmolekulaarse ühendi sadadest v. tuhandestest aatomitest koosnev molekul elementaarlüli-on monomeerist tekkinud aatomite rühm, mis hakkab polümeeri molekulis korduma. Polümerisatsiooniaste elementaarlülide arv polümeeri molekulis. Nimetus-Triviaalnimed on kasutusel peamiselt looduslike polümeeride puhul ( tselluloos , tärklis, kaseiin ,nukleiinhape)- Kaubanduslikud nimed on väga levinud ( ligi 35 tuhat plasti-ja kiunime) Näit: nailon ( polüamiid); teflon ( polütetrafluoroetüleen), pleksiklaas (polümetüülmetakrülaat), makrolon ja leksaan ( polükarbonaadid). - Monomeeri järgi protsessist lähtuvalt nimetamine on kõige rohkem kasutusel. Polüpropüleen,polüetüleenoksiid, polü - e kaprolaktaam - Funktsionaalse rühma järgi nimetamine lähtub koostisest, kuid nimed iseloomustavad terveid polümeeride klasse. Polüamiidid, polüestrid, epoksüvaigud. Saamine - Ühe kindla monomeeri polümerisatsioonil saadud polümeere nimetatakse homopolümeerideks. Mitme erineva monomeeri polümeerimisel saadakse kopolümeerid, mille ahelas paiknevad vaheldumisi erinevad lülid sellises arvulises vahekorras nagu neid polümerisatsiooniks võeti. Monomeer ( eteen ) C2H4 e. CH2=CH2 n x (CH2 = CH2) → (-CH2-CH2-)n polüetüleen ( PE)
Liitumispolümerisatsioon- polümeer moodustub monomeeride liitumise teel. Protsess kulgeb ahelreaktsioonina. Niimoodi polümeeruvad alkeenid ; selliste reaktsioonide tulemusena tekivad: polüeteen, polüpropeen, polüvinüülkloriid jne. Sel teel valmib näiteks PVC (polüvinüülkloriid). See ei saa toimuda küllastunud ainetega ehk peavad olema vabad sidemed. Polükondensatsioon on polümeeride saamine monomeeridest, mis sisaldavad funktsionaalseid rühmi (-COOH, -OH, -NH2).
Tuntuimad on: polüestrid, polüamiidid, polüpeptiidid ja looduslikud polüsahhariidid.
Elementaarlüli, mis hakkab korduma, tekib funktsionaalsete rühmade omavahelisel reageerimisel. Peale polümeeri tekib veel mingi madalamolekulaarne aine (nt. H20). Homopolümeerid- -A-A-A- e elementaarlülideks on ühesugused aatomirühmad. Kopolümeerid- -A-B-A-B või - A-A-B-A-A-B-. Lineaarahelaga e. termoplastilised polümeerid. Need on termiliselt pööratavad klaasjast olekust tagasi voolavasse (elastsesse) olekusse. • Termoplastid ( thermoplastics) - Lineaarsed ja vähehargnenud poluümeerid - kuumutamisel pehmenevad ja veelduvad ning jahtumisel tahkestuvad ( korduvalt ) - lahustuvad mingis iseloomulikus lahustis - jõu mõjul voolavad - kasutustemperatuur on madalam pehmenemistemperatuurist. • Termoreaktiivsed e. reaktoplastid ( thermosets)- võrestikstruktuuriga polümeerid- ristseotakse peamiselt kuumutamisel pöördumatult- ei pehmene ega sula kuumutamisel- lahustites ainult punduvad- jäigad ja mittevoolavad - taluvad pikaajalisi koormusi ja kõrgemat temperatuuri. Polüalkeenid Alkeenid ja asendatud alkeenid polümeeruvad liitumispolümerisatsioonil. Ahelreaktsioonides osalevad aktiivsed osakesed on kas ioonid või radikaalid, sõltuvalt tehnoloogiast. Radikaalilise või ioonilise polümerisatsiooni teel valmistatakse mitmesuguseid polüalkeene e. polüalküleene e. polüolefiine. Polüestrid On polümeersed ained, mida saadakse dikarboksüülhapetest ja mitmehüdroksüülsetest alkoholidest polükondensatsiooni teel. Tuntuim neist on lavsaan (PET), millest valmistatakse sünteetilist kiudu ja sellest omakorda mitmeid tekstiiltooteid. Polüestrist toodetakse ka joogipudeleid, mis on praeguseks tõrjunud klaaspudelid täiesti välja. On ka selliseid polüestreid, mis lagunevad mikroorganismide toimel kiiresti, kuid mis on praegu veel üsnagi kallid nt 3-hüdroksübutaanhape Polüamiidid On polümeerid, mille põhiahelas kordub amiidrühm (-CO-NH-) Võib moodustuda aminohappe molekulide kui monomeeride polükondensatsioonil. Tööstuslikud polüamiidid e. nailonkiud ei ole eriti õhku läbilaskvad, seega pole sellest materjalist rõivad väga tervislikud . Samuti pole nailon eriti kuumuskindel ja ta lahustub mõningates orgaanilistes lahustites. Polüamiide saab toota ka pöördreaktsioonil happest ja amiinist vesikeskkonnas , ent selleks tuleb kõrvaldada pidevalt vett reaktsioonisegust. Protsessi kiirendab ka rõhu ja temperatuuri tõstmine. Valmistatakse ka kevlarkiudu millest tehakse kuulindlaid veste.