Polimēri

REFERĀTS

 

 

 

08.11.99

SATURS.

1.Kas ir polimēri?………………………………………………2

2.Polimerizācijas reakcijas un to produkti…………….….3

   Polimerizācija pēc radikāļu mehānisma…………………………..3

   Polimerizācija pēc jonu mehānisma……………………………….4

3.Polikondensācijas reakcijas un to produkti…………….8

   Poliamīdu veidošanās………………………………………………..8

   Fenoplastu veidošanās……………………………………………….9

   Aminoplastu iegūšana………………………………………………10

   Polieisteru veidosanās……………………………………………...10

4.Polipievienošanas reakcijas un to produkti…………..11

   Poliuretāna veidošanās…………………………………………….12

   Epoksīdsveķu veidošanās………………………………………….12

5.Polimēranaloģiskās reakcijas un to produkti…………13

6.Polimēru pārklājumi un līmes……………………………13

   Lakas un krāsas……………………………………………………...14

   Līmes…………………………………………………………………...16

7.Polimēru ietekme uz apkārtējo vidi……………………..18

8.Izmantotā literatūra………………………………………..19

1

Kas ir polimēri?

Vārds “polimērs” ir cēlies no grieķu vārdiem poli – daudz un meros – daļa. Polimēri jeb lielmolekulārie savienojumi ir savienojumi, kuriem ir liela molekulmassa. Pirmo reizi polimēru ieguva 1907. gadā, šis polimērs bija bakelīts.

   Visus lielmolekulāros savienojumus pēc izcelsmes var iedalīt trīs lielās grupās:

    1)Dabiskie -kaučuks, celuloze, proteīni, nukleīnskābes

    2)Mākslīgie – gumija, celuloīds, viskoze

    3)Sintētiskie – polietilēns, kaprons, bakelīts,

    epoksīdsveķi.

   Polimēru molekulas sauc par makromolekulām. Tās veidojas, daudziem monomēriem savstarpēji saistoties. Monomē`ri ir tādas vielas kuru molekulas polimerizējas. Posmus, kas makromolekulā atkārtojas, sauc par elementārposmiem. Elementārposms raksturo polimēra sastāvu un uzbūvi.

   Iegūstot sintētiskos lielmolekulāros savienojumus, monomēra atlikumi saistās savā starpā ar kovelentajām saitēm, veidojot garas virknes – makromolekulas. Par makromolekulām parasti sauc molekulas, kur relatīva molekulmasa ir lielāka par 10000. Šo makromolekulu raksturo polimerizācijas pakāpe un polimēra molekulmasa. Palimerizācijas pākāpe dažādiem polimēriem var būt ļoti atšķirīga. Tā atšķiras arī viena un tā paša polimēra molekulām. Polimerizācijas pakape parasti sniedzas simtos un tūkstošos, relatīvā molekulmasa ir ap 10⁵ un lielāka.

2

Polimerizācijas reakcijas un to produkti.

Polimerizācijas reakcijās polimēra molekula veidojas, monomēru molekulās pārtrūkstot p saitēm un šīm molekulām pakāpeniski savienojoties garās virknēs. Polimerizācija ir ķēdes reakcija.

   Polimerizācijas reakcijas izejviela ir nepiesātināts monomērs.

   Polimerizācijas reakcijas ierosina katalizātori vai speciāli savienojumi – iniciātori. Atkarībā no monomēra uzbūves un iniciātora veida polimerizācija noris pēc radikāļu vai jonu mehānisma.

  Polimerizācija noris kā ķēdes reakcija, kurā vispirms rodas dimērs, pec tam trimērs utt.

Polimerizācija pēc radikāļu mehānisma.

Polimerizāciju pēc radikāļu mehānisma ierosina savienojumi, kas viegli veido radikāļus, tā aizsākdami ķēdes reakciju.

   Ķēdes reakcijas ierosināšana ir polimerizācijas reakcijas lēnakā stadija. Tai seko tūkstošiem reakciju, kuru rezultātā pirmajam radikālim pa vienai pievienojas arvien jaunas monomēra molekulas, un radikālis kļūst garāks.

   Ķēdes reakcijas ierosināšana:

   R × + CH₂ = CH ® R - CH₂ - CH

              ½                                     ½

             Cl                                    Cl

      Vinilhlorīds

   Ķēdes reakcija (polimēra virknes augšana) :

   R – CH₂ - CH× + CH₂ = CH ® R – CH₂ – CH – CH₂ - CH ×

                     ½                   ½                          ½                 ½

                    Cl                  Cl                        Cl                Cl

                                                                     Polivinilhlorīda molekulas 

                                                                                                               fragments

   Šo reakciju pārtrauc apraujot polimēra virkni.

3

Polimerizācija pēc jonu mehānisma.

Polimerizācija pēc jonu mehānisma principā neatšķiras no polimerizācijas pēc radikāļu mehānisma.

  Polimerizācijas reakcijas parasti notiek augstā temperatūrā un spiedienā. Reakcijas apstākļi ir atkarīgi no monomēru uzbūves. Polimerizācijas reakcijās neizdalās blakusprodukti. Tāpēc polimēram, ko iegūst polimerizācijas reakcijā, un monomēram, no kura polimērs iegūts, ir vienāds elementsastāvs, bet dažāda uzbūve un molekulmasa.

  Polimerizācijas reakcijās parasti iegūst termoplastiskos polimērus. Izplatītākie ir polimēri, kas ir iegūti no monomēriem, kuru molekulā ir divkāršā saite C=C.

POLIETILĒNS - izšķir 3 veidu polimerizāciju:

1)Etilēna radikāļu polimerizāciju veic lielā spiedienā (100 – 300

   MPa) monomēram atrodoties sašķidrinātā stāvoklī. Par 

   polimerizācijas iniciātoriem izmanto skābekli un organiskos

   peroksīdus. Polimerizāciju veic divu veidu aparātos - 

   cauruļveida reaktoros vai vertikālos autoklāvos ar maisītāju.  

   Tā kā process noris augstā temperatūrā un spiedienā, pieaug 

   ķēdes reakciju pārneses varbūtība. To rezultātā polimēru

   virknēs izveidojas atzarojumi, kā arī nepiesātinātas saites

   makromolekulu galos.

2)Etilēna jonu koordinācijas polimerizāciju veic zemā spiedienā 

  (0,3 – 0,5 MPa) 70…80⁰C temperatūrā piesātinātu ogļūdeņražu  

  šķīdumā izmantojot kompleksos metālorganiskos katalizātorus.

  Reakcijas produkts ir polietilēna suspensija benzīnā. To 

  apstrādā ar spirtu katalizātora kompleksa palieku noārdīšanai.

4

  Iegūto pulverveida polimēru parasti granulē vai arī izmanto 

  tieši.

3)Etilēna polimerizāciju ir iespējams veikt arī normālā spiedienā,

   par katalizātoriem izmantojot metālu oksīdus, kas uznesti uz

   katalizātora nesēju virsmas. Process norit 150⁰C temperaturā 

   un 3,5 MPa spiedienā. Šajā polimerizācijas procesā ir

   iespējams panākt vismazāko virkņu sazarotības pakāpi.

   Polietilēns ir termplastisks, ciets, bezkrāsains polimērs. Makromolekulu lineārās uzbūves un lielās lokanības dēļ tas viegli kristalizējas. Polietilēns ar mazu blīvumu ir elastīgāks, no tā ražo iesaiņojamos materiālus. No polietilēna ar lielu blīvumu izgatavo traukus, caurules, elektrovadu izolāciju. Polietilēns ar lielu blīvumu ir izturīgaks pret skābem, sārmiem un organiskajiem šķīdinātajiem. Taču tā sastāvā ir arī toksiski piemaisījumi.

POLIPROLILĒNS –   – CH₂ – CH –

                                              ½                         

                                             CH_{3                    n}

ir propilēna – CH₂ = CH polimerizācijas produkts.Polipropilēna

                                 ½

                                CH₃

jonu – koordinācijas polimerizāciju veic šķīdumā vai masā 70⁰ …80⁰ C temperatūrā un nelielā spiedienā – 2,5 … 3,5 MPa, izmantojot kompleksos metālorganiskos katalizātorus. Šādā veidā iegūst stereoregulāru izotaktisku polimēru ar nelielu ataktiskā produkta saturu.

   Izotaktiskais polipropilēns viegli kristalizējas, makromolekulām novietojoties spirālveida konformācijās. Lielā kristāliskuma pakāpe nodrošina polimēram labus fizikāli mehāniskos rādītājus.

   Polipropilēns ir lēts un ļoti viegls. To izmanto līdzīgi

5

polietilēnam. Polipropilēna izstrādajumi iztur 140⁰ temperatūru, un tos var izmantot sterilizacijas vajadzībām. Toties polipropilēna aukstumizturība ir maza (līdz – 15⁰C).

   Polipropilēns parastajos pastākļos nešķīst organiskajos šķīdinātājos.

   POLISTIROLS – ir ciets polimērs. No polistirola izgatavo visdažādākos priekšmetus (telefonu, radioaparātu korpusi). Celtniecibā, saldējamās iekartās par siltumizolācijas materiālu izmanto putu polistirolu (stiroporu).

   POLIVINIHLORĪDS (PVH) -   - CH₂ – CH –    iegūst vinilhlorīda,

                                                             ½

                                                            Cl           _n

hloretilēna polimerizācijas procesā.

   Vinilhlorīda radikāļu polimerizāciju veic masā, šķīdumā un emulsijā. Vislielākā saimnieciskā nozīme ir polimerizācijai emulsijā.

   Vinilhlorīda emulsijas polimerizācijas process var tikt realizēts gan periodiski, gan nepārtrauktā shēmā, 40 … 60⁰C temperatūrā un 0,5 … 0,8 MPa spiedienā, maisot.

   Polimerizācijas rezultātā rodas polivinihlorīda emulsija ar daļiņu izmēriem 0,05 … 0,5 mm. Šo emulsiju apstrādājot iegūst pulverveida PVH, ko arī tālak šādā veidā izmanto.

   PVH ir ciets materiāls. To var viegli veidot, termiski apstrādājot. Polivinhlorīdu var mīkstināt, pievienojot plastifikātorus. Cieto polivinhlorīdu izmanto cauruļu, plākšņu, bet mīksto PVH – māksligo ādu, dažādu plēvju, grīdas segumu, lietusmēteļu, rotaļlietu izgatavošanai.

   POLITETRAFLOURENĀTS (teflons) -   - CF₂ – CF₂ -    _n     igūst

 

tetraflouretilēna radikāļu polimerizācijā suspensijā vai emulsijā.

   Teflona molekulas ir lineāras. Polimēra vidējā molekulmasa var sasniegt 10⁶. Tas viegli kristalizējas, makromolekulām kristalītos veidojot spirālveida konformācijas. Kristalizējoties veidojas blīvi kristālīti.

   Teflons nekļūst trausls pat temperatūrā, kas zemāka par – 100⁰C. Teflons kūst temperatūrā virs 327⁰C. Politetraflouretēns ir ķīmiski izturīgākais polimērs. Tas nedeg un nešķīst nevienā no šķīdinātajiem.

   Teflonu izmanto ķīmiskaja rupniecībā, ķirurģijā kaulu un

6

locītavu protēžu izgatavošanai un mājsimniecībā cepešpannu iekšējās virsmas pārklāšanai.

   POLIVINILACETĀTS (PVA) -      - CH₂ – CH-                 

                                                                                ½

                                                                                O – C – CH₃

                                                                                       ||

·                                    n

ir vinilacetāta, etiķskābes vinilestera polimerizācijas produkts. Process noris pēc radikāļu polimerizācijas mehānisma masā, emulsijā un suspensijā.

   PVA ir termoplastisks lineārs amorfas strukrūras polimērs; tas ir caurspīdīgs, bezkrāsains.

   PVA izmanto papīra un auduma piesūcināšanai, koka, papīra, linoleja un audumu līmēšanai. Polivinilacetātu plaši izmanto kantora līmju un emulsijas krāsu ražošanā, kuras ir stabilas pret gaismas iedarbību. PVA šķīst etilacetātā, acetonā, toluolā, etanolā un citos organiskajos šķīdinātājos.

   POLIMETILMETAKRILĀTS (organiskais stikls) – izmanto par stikla aizstājēju dažāda biezuma lokšņu veidā, saules brillēs, kā arī zobu protēžu, mājsaimniecibas piederumu izgatavosanā un aparātu buvē. Tas šķīst organiskajos šķīdinātājos.

   POLIAKRILNITRILS (PAN) – ir vērtīga izejviela tekstilšķiedru iegūšanai. No poliakrilnitrila veido šķiedras, kas neburzās, samērā labi uzsūc mitrumu, ir stabils gaismas un atmosfēras iedarbibā un īpašību ziņā atgādina vilnas šķiedru.

   SINTĒTISKAIS KAUČUKS – iegūst, polimerizējot butadienu, izoprēnu vaihloroprēnu.

   Kaučuks ir plastisks polimērs. Stiepjot molekulas iztaisnojas un viegli var slīdēt cita gar citu. Kaučuku vulkanizējot (apstrādājot ar sēru), tas zaudē plastiskumu un kļūst elastīgs. Sērs pievienojas pie makromolekulu divkāršajām saitem, “sašujot” molekulu ar sēra tiltiņiem, veidojot trīsdimensionāla režģa struktūru.

   Ja tiltiņi ir veidojušies tikai atsevišķās vietās, tad makromolekulām ir iespēja svārstities zināmās robežās. Šādu vulkanizēto kaučuku sauc par gumiju.

   Lai uzlabotu gumijas īpašības, tai pievieno arī citas piedevas.

   Ja kaučukam pievieno vairāk sēra, iegūst cietu, neelastīgu produktu  - ebonītu.

7

Svarīgākie polimerizācijas produkti

Monomērs	Sintētiskais lielmolekulārais savienojums
	nosaukums	izmantošana
Etēns	Polietilēns, polietēns	Caurules, plēves, trauki
Propēns	Polipropilēns, polipropēns	Caurules, plēves, trauki, aparātu detaļas
Vinilhlorīds	Polivinilhlorīds, PVH	Folijas, grīdas segumi
Stirols	Polistirols	Iesaiņojuma un izolācijas materiāli, rādioaparātu korpusi
Tetraflourenāts	Politetraflouretāns, PTFE	Ķīmiskie aparāti, blīves, cepešpannu iekšējā virsma
Akrilnitrils	Poliakrilnitrils, PAN	Tekstilšķiedras, virves
Vinilacetāts	Polivinilacetāts, PVA	Līmes izejviela, mazgājamās tapetes
Metilmetakrilāts	Polimetilmetakrilāts, PMMA	Mājsaimniecības piederumi, briļļu stikli

Polikondensācijas reakcijas un to produkti.

   Reakcijās, kurās polimēra molekula veidojas, savstarpēji saistoties divu dažādu monomēru molekulām un atšķeļoties mazmolekulāra savienojuma molekulai, sauc par  polikondensācijas reakcijām.

   Polikondensācijas reakcijā piedalās monomēri ar divam aktivām funkcionālām grupām. Parasti tās ir hidroskopgrupas – OH, karboksilgrupas – COOH un aminogrupas – NH₂. No divām monomēru molekulām atšķeļas mazmolekulāra savienojuma molekula un veidojas dimērs. Tā ir kondensācijas reakcija. Kondensācijai turpinoties, veidojas makromolekula. Katra reakcija starp divām savstarpēji reaģējošajām funkcionālajām grupām atšķeļas mazmolekulārs savienojums. Tāpēc polimēriem, kuri iegūti polikondensācijas reakcijā, ir no monomēriem atšķirīgs elementsastāvs.

Poliamīdu veidošanās.

Reaģējot dikarbonskābei ar diamīnu, veidojas amīnsaite. Polikondensējot heksāndiskābi un diaminoheksānu, iegūst poliamīdu.

 8

   Iegūto poliamīdu sauc par anīdu. To izmanto galvenokārt

neilona šķiedru ražošanai.

   Poiamīdus iegūst arī no kaprolaktāma. Kaprolaktāms ir aminokapronskābes amīds, kurš veidojas, no šīs skābes iekšmolekulāri atšķeļot ūdens molekulu.

   Veidojoties poliamīda makromolekulai, kaprolaktāma cikls šķeļas un veidojas amīdsaites starp blakus esošo

monomēru - NH – un  > CO = O grupām. Formāli tā ir polikondensācijas reakcija. Iegūto polimēru sauc par kapronu.

   Vairāk kā 90% no pasaulē ražotajiem poliamīdiem ir neilons un kaprons. Abiem poliamīdiem ir izcilas mehāniskās īpašības. Pievienojot poliamīdiem pildvielas, iegūst plastmasas, no kurām izgatavo mašīnu detaļas, dzenskrūves, kaulu protēzes.

   PLASTMASA – ir ciets polimērmateriāls, kuru iegūst no polimēriem, tos termiski vaiķīmiski apstrādājot un pievienojot piedevas.

   Pec cietēšanas principa visas plastmasas iedalāmas divās lielās grupās:

1)   apgriezeniski cietējošās, termoplastiskās plastmasas

2)   neapgriezeniski cietējošās, termoreaktīvās plastmasas.

Pirmo cietēšana notiek atdziestot, polimēram pārejot stiklveida stāvoklī vai kristalizējoties; makromolekulas saglabā savu lineāro uzbūvi. Otrās grupas plastmasu cietēšana saistīta ar šķērssaišu veidošanos starp linearājām polimēra vai oligomēra makromolekulām.

   Plastmasu īpašības viskrasāk izmaina pildvielas. Tās pilnībā nosaka arī konkrētās plastmasas pārstrādes veidu.

   Atkarībā no pildvielu dabas plastmasas iedala vairākās grupās.

1)   Plastmasas ar sīkdispersām pildvielām

2)   Plastmasas ar speciālām dispersām pildvielām

3)   Plastmasas ar šķiedrvielu pildvielām – šķiedrplasti

4)   Armētās plastmasas

5)   Slāņainās plastmasas

6)   Glāzpildītās plastmasas

Fenoplastu veidošanāš.

Fenoplastus iegūst, kondensējot fenolu ar formaldehīdu. Kondensācija notiek kā elektrofilā aizvietošanās benzola

9

gredzenā.

   Bāziskā vidē formaldehīda pārākumā iegūst sazarotas makromolekulas, kuras sauc par rezoliem. Paaugstināta temperatūra rezoli cietē, veidojot trīsdimensionālu režģa struktūru - rezītu.

   Rezīta plastmasu, kas satur dažādas pildvielas, sauc par bakelītu. Bakelīts ir ciets un trausls materiāls. To izmanto elektroaparatūras un sadzīves priekšmetu izgatavošanā.

Aminoplastu iegūšana.

Līdzīgi fenoplastu sintēzei noris arī aminoplastu veidošanās. Formaldehīds kondensējas ar karbamību skābes klātienē, veidojot lineāras makromolekulas. Iesaistoties tālāk jaunajām formaldehīda molekulām, veidojas termoaktīvs polimērs ar režģveida struktūru.

   Aminoplastus izmanto telefonu aparātu korpusu, slēdžu, apgaismes armatūru, apdares materiālu izgatavošanai. No aminoplastiem izgatavo arī putuplastus, kas ir labi siltumizolātori. Putuplastus iegūst, tehnoloģiskā procesā pievienojot vielas, kas sadalās, izdalot, CO₂ vai N₂.

Poliesteru veidošanās.

Poliesteri ir termoplasti ar labām mehaniskām īpašībām. Kopā ar kokvilnas vai vilnas šķiedrām tos izmanto jaukto tekstilšķiedru iegūšanai. No šīm šķiedrām austie audumi neraujas, neburzās un viegli mazgājās.

   Poliesteru sintēzes procesā pievienojot alkēnu atvasinājumus, iegūst poliesteru sveķus. Poliestera sveķi, kam pievienota stikla šķiedra, ir sevišķi cieti materiāli, kurus izmanto kuģu būvē. Poliesteru sveķus izmanto arī laku izgatavošanai.

   Īpaša poliesteru grupa ir polikarbonāti, ko iegūst no dihidroksisavienojuma – bisfeona A un ogļskābes atvasinājuma fosgēna.

  

10

 Svarīgākie polikondensācijas produkti

Monomērs	Sintētiskais lielmolekulārais savienojums
	Polimēru grupa	Nosaukums	Izmantošana
Adipīnskābe diaminoheksāns	Poliamīdi	Neilons, anīds	Tekstilšķiedras, ķirurģiskie diegi, kaulu protēzes
Kaprolaktāms	Poliamīdi	Kaprons, neilons, perlons	Tekstilšķiedras, ķirurģiskie diegi, kaulu protēzes
Fenols Formaldehīds	Fenoplasti	Bakelīts, fenodūrs	Sadzīves priekšmeti, elektroaparatūra, celtniecibas materiali
Karbamāds Formaldehīds	Aminoplasti	Karbamīdsveķi mipora	Lakas, krāsas, porainie apdares materiāli
Tereftalskābe Etilēnglikols	Poliesteri	Lavsāns, terilēns	Tekstilšķiedras, folijas
Bisfenols Fosgēns	Polikarbonāti	Difloms, makrolons	Materiāli elektrotehnikai un elektronikai, kompaktdiski, kaulu protēzes

Polipievienošanas reakcijas un to produkti.

Reakcijas, kurās polimēra molekula veidojas, vienam monomēram ar funkcionālo grupu pievienoties pie otra monomēra p saites, sauc par polipievienošanas reakcijām.

   Polipievienošanas reakcijās monomēru saistīšanās notiek gala grupu pievienošanās rezultātā. Pie viena monomēra, kurā ir divkāršā saite, pievienojas otra monomēra molekula. Polipievienošanas reakcijas pēc norises veida nedaudz atgādina polikondensācijas reakcijas. Galvenā atšķiriba ir tā, ka

11

polipievienošanas reakcijās notiek mazmolekulāra savienojuma atšķelšanās. Svarīgakie polipievienošanas produkti poliuretāni un epoksēdsveķi.

Poliuretāna veidošanās.

Poliuretānu iegūst no heksāndiizocianāta un butāndiola. Butāndiola hidroksilgrupas pievienojas pie diizocianāta divkāršas saites N = C.

   Poliuretānus lieto galvenokārt kā putuplastu. Lai iegūtu putuplastu, heksāndiizocianātu ņem pārākumā. Tas reakcijā ar ūdeni veido oglekļa dioksīdu.

   Izdalījusies gāze “uzpūš” lielmolekulāro produktu, veidojot porainu materiālu.

   Poliuretānu putuplasti ir izcili siltuma un skaņas izolatori. 7cm biezas putuplastu plāksnes siltumizolacija ir līdzvērtīga 3 ķieģeļu biezai mūra sienai. Poliuretānus izmanto vieglu apdares materiālu, tekstilmateriālu, mākslīgās adas, kā arī cietu izolācijas materiālu ieguvei.

Epoksīdsveķu veidošanās.

Bisfenolam A reaģējot ar epihlorhidrīdu, iegūst epoksīdsveķus.

   Šajā reakcijā notiek gan pievienošanās, gan kondensācija.

   Epoksīdsveķi ir lineārs polimērs. Ja tam pievieno speciālas vielas, tas sacietē, veidojot blīvu režģveida struktūru. Epoksīdsveķiem ir labas mehāniskās īpašības. Tie labi saistās ar dažādiem materiāliem, ir stabili dažādos laika apstākļos un izturīgi pret skabēm, sārmiem un benzīnu.

12

Polimēranaloģiskās reakcijas un to produkti.

Polimēru ķīmiskās modificēšanas reakcijas, kurās nemainās polimēra pamatvirkne, sauc par polimēranaloģiskajām reakcijām.

   No polivinilacetāta iegūst polivinspirtu, kuru nevar iegūt tiešā polimerizācijas reakcijā, jo tā monomērs vinilspirts jeb etenols ir nestabils un pastāv tikai automērajā aldehīda formā.

   Polivinilspirta iegūšanas reakcijā notiek polivinilacetāta estera grupas hidrolēze, kurā atbrivojas etiķskābes molekula.

   Polivinilspirts ir termoplastisks polimērs, kas šķīst ūdenā. No tā ražo sintētisko šķiedru brūču šūšanai ķirurģijā.

Polimēru pārklājumi un līmes.

Polmēru pārklājumi ir plāni šo materiālu slāņi, kas uzklāti uz kādu citu materīālu virsmas.

   Svarīgākā polimēru pārklājumu funkcija ir pārklājamā materiāla aizsardzība pret ārējās vides iedarbību.

   Lai to nodrošinātu, pārklājumam jāatbilst noteiktām prasībām. Tam pašam jābūt inertam pret attiecīgās agresīvās vides ķīmisko iedarbību, kā arī tas nedrīkst laist cauri agresīvās vielas.

   Polimēru pārklājumu iegūšanas principi ir ļoti dažādi. Tomēt tos visus vieno nepieciešamība panākt tiešu molekulāru kontaktu starp polimēra makromolekulām un pārklājama materiāla virsmu, kuras mikroreljefs bieži var būt visai komplicēts. Šo kontaktu panāk, pārvēršot polimēru šķidrā stavoklī.

13

Lakas un krāsas.

Dažādu laku un krāsu materiālu raksturojums.

Sintētiskais polimērs	Šķīdinātāji	Cietēšana
		Tips	Temperatūra ( C0 )	Laiks ( h)
Alkīdpolimēri	Solvents, ksilols, vaitspirts	N	I8…20 70…200	24…48 1…6
Fonolformaldehīda polimēri	Etilspirts	N	18…20	24
Fonolformaldehīda polimēri ar augu eļļām	Aromātiskie ogļūdeņraži, acetons, esteri	N	18…20 150…180	24     1…2
Urīnvielas formaldehīda polimēri ar alkīdpolimēriem	Butanola un aksiola maisījums	N	18…20 100…130	2    1…1,5
Nepiesātinātie poliesteri	Stirols	N	18…20 60…70	24  0,5…1
Epoksīdu polimēri	Ketoni, esteri	N	150…190	1…3
Poliorganosilokāni	Aromātiskie ogļūdeņraži, to maisījumi ar esteriem	N	150…200	1…2
Perhlorvinilpolimēri, vinilhlorīda un vinilidēnhlorīda kopolimēri, vinilhlorīda un vinilacetāta kopolimēri	Esteri, ketoni, hlorētie ogļūdeņraži	A	18…20 60	1,5…3    1
Polivinilacetāti	Etilspirts	A	18…20	3…5

14

Laku un krāsu svarīgākie komponenti ir polimērs – plēves veidotajs – un šķīdinātajs. Lakas veido caurspīdigu plēvi, bet krāsas un emulsijas – necaurspīdīgu slāni, jo satur pigmentus vai arī pildvielas. Par plēvi veidojošām vielām visbiežāk izmanto sintātiskos polimērus.

   Lielum lielais plēves veidotāju vairākums cietē neatgriezeniski – veidojot telpisku struktūru, tabulā tie apzīmēti ar N. Ar A apzīmēti tie polimēri kuriem pēs šķīdinātāja iztvaikošanas vairāki plēves veidotāji saglabā polimēra makromolekulu lineāro struktūru.

   Emalju segtspējas un krāsu nodrošināšanai izmanto pigmentus – sīkdispersus, intensīvas krāsas pulverveida materiālus. Vislielākā nozīme ir organiskajiem pigmentiem.

   Pigmentiem ir arī vēl citas funkcijas – tie izmaina polimēra virsmolekulāro struktūru un aizsargā to no ārējo faktoru postošās iedarbības.

   Laku un krāsu materiāli satur arī plastifikātorus, stabilizātorus un daudzas citas piedevas, kas uzlabo to tehnolioģiskās un ekspluotācijas īpašības.

   Laku un krāsu materiālu uzklāj iepriekš sagatavotām virsmām, lietojot izsmidzināšanas, apliešanas un iegremdēšanas paņēmienus.

   Tā kā pārklājumam bieži vienlaikus ir vairākas funkcijas, parasti uzklāj vairākus slāņus, izmantojot dažāda sastāva kompozīcijas.

   Lakas un krāsas izmanto visās tautsaimniecības nozarēs. Pēdējos gados plaši lieto emulsijas krāsas. Atšķirībā no apskatītajam krāsam, kuras izgatavotas no polimēru šķīdumiem, šo krāsu sastāva pamatā ir lielmolekulara plēves veidotāja

15

ūdens emulsija, ko parasti iegūst atbilstoša polimēra emulsijas polimerizācijas procesā. Svarīgākā emulsijas krāsu priekšrocība ir tāda, ka tās nesatur toksiskos, ugunsnedrošos un arī samērā dārgos organiskos šķīdinātājus. 

Līmes.

Līmēšana ir vienādu vai dažādu materiālu savienošana ar līmes slāņa starpniecību. Tas nozīmē, ka vielai, kas paredzēta izmantošanai ar līmi, jāveido noturīga adhesīvā saite ar salīmējamiem materiāliem.

   Sacietējušam līmes slānim ir jābūt ar noteiktu mehānisko stiprību, kurai nav jāpārsniedz salīmējamā materiāla mehānisko stiprību.

   Līmju kompozīciju veidošanai izmanto gan termoplastiskos polimērus, gan polimērus un oligomērus.

   Lai panāktu pēc iespējas pilnīgāku līmes slāņa saskari ar salīmējamā materiāla virsmu, līmei uzklāšanas procesā ir jābūt šķidrai.

   Lai piešķirtu līmēm īpašu noteiktu kompleksu un uzlabotu atsevišķus to rādītājus, veido līmju kompozīcijas, kuras sastāv no vairākiem lielmolekulārajiem komponentiem.

   Mūsdienās izmanto galvenokārt līmes, kuras ir gatavotas no sintētiskajiem polimēriem. Tomēr zināma nozīme ir arī līmēm kurās izmanto dabas polimērus.

   Dzīvnieku līmes iegūst no produktiem, kas bagāti ar kolagēnu – zivju kauli, zivju zvīņas utt.

   Papīra un tekstil izstrādajumu līmēšanai izmanto cieti,

16

dekstrīnu. Visu dabisko līmju trūkums ir maza ūdens un

atmosfēras izturība.

   Ar līmēšanas palīdzību ir iespējams savienot pēc mehāniskām īpašībām atšķirīgus materiālus, kā arī elamantus un detaļas ar atšķirīgu konfigurāciju.

   Dažu sintētisko līmju raksturojums.

Līmes lielmolekulārā sastāvdaļa		Salīmējamie materiāli	Cietēšana
			Temperatūra       ( C0 )	Laiks ( h)
Neatgriezeniski cietējošās līmes
Epoksīdu polimēri	Metāli,koksne,ke-ramika,plastmasas,silikātu būvmateriāli		20       80…200	24          0,5…1
Nepiesātinātie poliesteri	Stikls,porcelāns,   azbocaments,putuplasti,silikātu būvmateriāli		20            80	24       0,5…0,8
Fenolformalde-hīda polimēri	Koksne, organis- kais stikls, putuplasti		20         50…60	4…6         0,5…1,5
Poliuretāni	Metāli, dažādi nemetāliski materiāli		20            100	24              4
Termoplastiskās līmes
Polietilēns polipropilēns		Alumīnija sakausējumi, audumu
Poliizobutēns		Papīrs,audumi, gumija
Hlorēts polivinhlorīds		Polivinihlorīda plastikāts, audumi
Polivinilacetāts		Papīrs,audumi,āda koksne,plastmasa
Poliamīdi		Metāli, nemetāliski materiāli

17

Polimēru ietekme uz apkārtējo vidi.

Polimērmateriālu ražošana un pateriņš arvien paplasinās. Līdz ar to palielinās nepieciešmība rūpēties par tīru, nepiesārņotu vidi.

   Dauzi monomēri, kas vajadzīgi polimēru sintēzei, ir indīdi, daļa no tiem ir kancirogēni vai mutagēni.

   Veselībai kaitīgas ir arī dažādas polimēr materiālu piedevas, plastifikātori un stabilizātori. Tos nedrīkst izmantot pārtikas produktu iesaiņojumu ražošanā. Celtniecības materiāli ,kas gatavoti no sintētiskajiem polimēriem, izdala atmosfērā niecīgus monomēru daudzumus. Tadejādi ēku iekštelpas tiek piesārņotas ar formaldehīdu, kas izdalās no skaidu platēm, ja tajās saistviela ir polifenolformaldehīds.

   Arvien strauji pieaug atkritumu daudzums. Aptuveni 1/3 no sadzīves atkritumiem ir dažāda veida iesaiņojumi. Rodas problēma, kā likvidēt šos atkritumus, kas nav ne sadedzināmi, ne arītie var sadalītiesatmosfēras un ūdens iedarbībā.

   Sintētisko polimērmateriālu atkritumu likvidēšanai ir divi veidi – makromolekulu noārdīšana vai otreizējā pārstrāde.

   Sintētisko polimērmateriālu galvenās pārstrādes metodes ir pārkausēšana, hidrolīze un pirolīze.

   Perspektīvi ir tādi polimērmateriāli, kas nepiesārņo dabu, kas noārdās bioloģiski, kas oksidējas gaismas vai gaisa iedarbībā. Polivinihlorīda polimerizācijas procesā pievienojot nedauz cietes, iegūst produktu, kuru pamazām noārda baktērijas un kurš līdz ar to nepiesārņo apkārtējo vidi.

   

18

Izmantotā literatūra.

D. Cēdere, I. Logins, Organiskā ķīmija ar ievirzi bioķīmijā, Zvaigzne ABC,1996.,Rīga.

M.Kalniņš, Lielmolekulārie savienojumi, Zvaigzne ABC,1981.Rīga

  

 

19