Осаждение органическими полимерами и другими веществами

Введение

Осаждение органическими полимерами и другими веществами

1. Введение

История развития методов биохимических исследований. Роль методического обеспечения в развитии биохимии. Классификация методов исследования в биохимии. Применение биохимических методов в медицине, биотехнологии, экологии и др. отраслях

2. Методы препаративной химии и биохимии

Особенности биологических макромолекул как объектов исследования: высокая молекулярная масса, денатурация, полиэлектролитная природа, низкая скорость диффузии.

Оборудование биохимической лаборатории, специальные материалы и реактивы. Отделение осадков и нерастворимых веществ. Центрифугирование. Ультрафильтрация. Некоторые приемы, используемые при работе с белковыми растворами. Диализ.

Разделение белков путем осаждения. Общие положения. Растворимость белков при низкой концентрации солей. Высаливание при высокой концентрации соли. Осаждение белков органическими растворителями. Осаждение белков органическими полимерами и другими веществами. Осаждение вследствие избирательной денатурации. Осаждение нуклеиновых кислот. Кристаллизация белков.

3. Методы выделения органелл

Приготовление экстракта. Исходный материал. Особенности различных видов живых организмов в качестве исходного материала биохимических исследований. Свежесть сырья и его хранение.

Разрушение клеток и экстракция. Способы разрушения клеток. Растворы, используемые для экстракции. Буферные растворы и специальные добавки. Оптимизация и осветление экстракта. Особенности приготовления экстрактов растительных тканей и микроорганизмов.

Методы, используемые при очистке белков, ассоциированных с частицами. Детергенты и их применение.

4. Методы дифференциального центрифугирования

Центрифуга, ее устройство. Силы, действующие на частицу в роторе центрифуги. Скорость осаждения частиц. Константа седиментации. Раздельное осаждение частиц. Дифференциальное центрифугирование. Центрифугирование в градиенте плотности. Методы получения ступенчатых и непрерывных градиентов плотности.

5. Хроматография

5.1. Классификация и элементы теории хроматографии

Классификация хроматографических методов. Классификация по принципу фракционирования. Классификация по способу элюции. Классификация по расположению неподвижной фазы.

Элементы теории хроматографической элюции. Хроматографический процесс. Хроматографическая зона. Концепция теоретических тарелок. Кинетическая теория хроматографии. Разрешение близко мигрирующих зон. Оптимизация условий фракционирования. Градиентная элюция. Хроматография макромолекул.

5.2. Материалы матриц сорбентов и обменников

Целлюлоза. Гели на основе декстрана (сефадексы). Агароза. Полиакриламидный гель. Сефакрилы. Ультрогели. Полистирольные смолы. Полиамидные смолы. Кизельгур (целит, диатомовая земля). Силикагель. Окись алюминия. Пористое стекло. Оксиапатит.

5.3. Техника колоночной хроматографии

Хроматография при низком давлении. Хроматографические колонки. Резервуары для элюента. Смесители. Внесение препарата в колонку. Перистальтические насосы. Детекторы. Коллекторы фракций. Вспомогательное оборудование.

Хроматография при высоком давлении. Колонки. Внесение препарата. Задание градиента элюции. Детекторы.

Хроматография при умеренном давлении.

5.4. Гель-фильтрация

Общая характеристика метода. Принцип метода. Коэффициенты распределения. График селективности. Эффективность фракционирования.

Характеристика продажных матриц.

Методические особенности гель-фильтрации при низком давлении. Подготовка матрицы. Набивка колонки. Проверка качества набивки. Определение V0. Внесение препарата. Поддержание рабочего режима. Регенерация колонки.

Выбор параметров хроматографического процесса. Выбор матрицы. Размеры колонки. Выбор элюента. Скорость элюции. Оптимизация условий эксперимента.

Области применения. Очистка и фракционирование макромолекул. Определение молекулярной массы белка. Обессоливание и смена буфера.

Гель-фильтрация при высоком давлении. Гель-фильтрация в тонком слое.

5.5. Распределительная хроматография

Принцип метода. Нормальнофазовая распределительная хроматография. Распределительная хроматография в обращенных фазах.

Обратнофазовая гидрофобная хроматография при низком давлении. Немодифицированная сефароза. Элюция снижающимся градиентом концентрации соли. Гидрофобизированные гели агарозы.

Распределительная хроматография при высоком давлении.

5.6. Адсорбционная хроматография

Принцип метода. Сорбенты. Приготовление оксиапатита. Сорбционные свойства оксиапатита. Сорбция белков. Сорбция нуклеиновых кислот. Некоторые особенности хроматографии на оксиапатите. Фракционирование и очистка белков. Фракционирование и очистка нуклеиновых кислот. Разделение двунитевой и однонитевой ДНК. Очистка гибридов ДНК-РНК.

5.7 Ионообменная хроматография

Принцип метода. Компоненты хроматографической системы. Ионообменники. Элюент. Хроматографируемые вещества. Хроматографический процесс. Ионные взаимодействия вещества и сорбента. Управление силой ионного взаимодействия. Неионные взаимодействия вещества и сорбента.

Характеристики продажных ионообменников.

Подготовка обменников к набивке в колонку. Преформирование и промывка. Перевод в нужную ионную форму. Опасность поглощения СО2.

Применение статической ионообменной хроматографии. Нейтрализация щелочи или кислоты без образования соли. Замена ионов. Обессоливание растворов. Удаление некоторых органических примесей. Концентрирование препаратов. Разделение компонентов смеси, сильно различающихся сродству к обменнику.

Выбор условий динамической ионообменной хроматографии. Выбор ионообменника. Выбор типа элюции. Выбор рН буфера для элюции. Выбор концентрации соли. Сохранение нативности препарата. Выбор объема элюента. Выбор размеров колонки. Выбор скорости элюции. Сбор и обработка фракций. Регенерация ионообменника.

Применение динамической ионообменной хроматографии.

Ионообменная ЖХВД белков.

Хроматофокусирование. Принцип метода. Колонки для хроматофокусирования. Фракционирование белков.

… на основе электрофоретической мобильности и высокая специфичность иммунных антисывороток. Лекция 16. Принцип иммунного электрофореза.

Иммунофиксация Электрофорез с иммунофиксацией (JFE) – это двухступенчатый процесс, использующий электрофорез протеинов на первом этапе и иммунопреципитацию на втором.

При этом исследованию может быть подвергнута сыворотка крови, моча, спинномозговая или …

… заболевания. Определение маркеров опухолей хотя и дорогой, но очень важный метод исследования, без которого в ряде случаев обойтись просто невозможно.

Большинство лабораторных методов исследования требуют специального оборудования.

Так, для подготовки и сохранения проб при заданной температуре, а также проведения бактериологических и серологических исследований используют термостаты, а также …

… часто используют одновременно, что значительно расширяет возможности физиологических экспериментов. Эти системы можно комбинировать в различных вариантах.

ЭЛЕКТРОДЫ В физиологических исследованиях электроды являются связующим звеном между объектом исследования и приборами.

Они применяются для нанесения разряжения или регистрации (отведения) биоэлектрической активности клеток, тканей и …

… к естественным, а также позволяет формировать требуемые начальные и текущие условия эксперимента и эффективный контроль в течение заданного промежутка времени [3, 6, 13].

Созданная нами модель водной экосистемы включает элементы концептуальной и имитационных моделей.

Имитационные модели – это уменьшенные копии отдельных подсистем; концептуальные модели представляют собой блоковые схемы воздействия …

Источник: https://www.KazEdu.kz/referat/130288/2

Органические полимеры

Осаждение органическими полимерами и другими веществами

Полимеры – это высокомолекулярные соединения, состоящие из множества повторяющихся различных или одинаковых по строению атомных групп – звеньев. Эти звенья соединяются между собой координационными или химическими связями в разветвленные или длинные линейные цепи и в пространственные трехмерные структуры.

Полимеры бывают:

  • синтетическими,
  • искусственными,
  • органическими. 

Природные органические полимеры

Органические полимеры в природе образуются в животных и растительных организмах. Самые важные из них – это белки, полисахариды, нуклеиновые кислоты, каучук и другие природные соединения.

Человек давно и широко применяет органические полимеры в своей повседневной жизни. Кожа, шерсть, хлопок, шелк, меха – все это  используется для производства одежды. Известь, цемент, глина, органическое стекло (плексиглас) – в строительстве.

Органические полимеры присутствуют и в самом человеке. Например, нуклеиновые кислоты (их называют еще ДНК), а также рибонуклеиновые кислоты (РНК).

Свойства органических полимеров

У всех органических полимеров есть особые механические свойства:

  •  малая хрупкость кристаллических и стеклообразных полимеров  (органическое стекло, пластмассы);
  •  эластичность, то есть высокая обратимая деформация при небольших нагрузках (каучук);
  •  ориентирование макромолекул под действием механического направленного поля (производство пленок и волокон);
  •  при малой концентрации большая вязкость растворов  (полимеры вначале набухают, а потом растворяются);
  •  под действием небольшого количества реагента способны быстро изменить свои физико-механические характеристики (например, дубление кожи, вулканизация каучука).

Таблица 1. Характеристики горения некоторых полимеров

ПолимерыПоведение материала при внесении в пламя и горючестьХарактер пламениЗапах
Полиэтилен (ПЭ)Плавится течет по каплям, горит хорошо, продолжает гореть при удалении из пламени.Светящееся, вначале голубоватое, потом желтоеГорящего парафина
Полипропилен (ПП)То жеТо жеТо же
Поликарбонат (ПК)То жеКоптящее
Полиамид (ПА)Горит, течет нитьюСиневатое снизу, с желтыми краямиПаленых волос илигорелых растений
Полиуретан (ПУ)Горит, течет по каплямЖелтое, синеватое снизу, светящееся, серый дымРезкий, неприятный
Полистирол (ПС)Самовоспламеняется, плавитсяЯрко-желтое, светящееся, коптящееСладковатый цветочный,с оттенком запаха стирола
Полиэтилентерефталат(ПЭТФ)Горит, капаетЖелто-оранжевое, коптящееСладкий, ароматный
Эпоксидная смола (ЭД)Горит хорошо, продолжает гореть при удалении из пламениЖелтое коптящееСпецифический свежий(в самом начале нагревания)
Полиэфирная смола (ПН)Горит, обугливаетсяСветящееся, коптящее, желтоеСладковатый
Поливинилхлорид жесткий (ПВХ)Горит с трудом и разбрасыванием, при удалении из пламени гаснет, размягчаетсяЯрко-зеленоеРезкий, хлористого водорода
ПВХ пластифицированныйГорит с трудом и при удалении из пламени, с разбрасываниемЯрко-зеленоеРезкий, хлористого водорода
Фенолоформальдегидная смола (ФФС)Загорается с трудом, горит плохо, сохраняет формуЖелтоеФенола, формальдегида

Таблица 2. Растворимость полимерных материалов

ПолимерыРастворителибензинацетонэтиловый спиртводауксусная кислотасоляная кислота (конц.)
Фенолоформальдегидная смола (ФФС)НРРРНРНР
Эпоксидная смола (ЭД)НРРРНР
Полиэфирная смола (ПН)НРРРНРНРНР
Полиамид (ПА)НРНРНРНРРНР
Поливинилхлорид (ПВХ)НРНРНРНРНРНР
Полистирол (ПС)НРНБНРНРНРНР
Полиэтилен (ПЭ)НРНРНРНРНР

Таблица 3. Окраска полимеров по реакции Либермана – Шторха – Моравского

ОкраскаПолимеры
Слабо-розоваяФеноло-формальдегидные, феноло-фурфурольные
Розовая, переходящая в краснуюЭпоксидные смолы
Медленно синеет, затем зеленеетПоливинилхлорид
Отсутствует, иногда коричневаяПолиэфирные смолы
ОтсутствуетПолиэтилен, полипропилен, поликарбонат, полиамид, полистирол, полиметилметакрилат, мочевино- и меламино-формальдегидные смолы, акрило-бутадиен-стирольные пластики

Источник: http://lkmprom.ru/clauses/entsiklopediya/polimery-/

ПОИСК

Осаждение органическими полимерами и другими веществами
    Полихлорвинил, полученный в присутствии инициаторов радикальной полимеризации, имеет типичную аморфную структуру. В последнее время найдены условия получения кристаллизующегося поливинилхлорида ионной полимеризацией [85, 86]. Полимеризацию проводят в тетрагидрофуране, к-гептапе или бензине.

Катализатором служат комплексы, возникающие при взаимодействии триизобутилалюминия и треххлористого ванадия или три-алкилалюминия и треххлористого титана. Полимеризация протекает при 30—40° в металлических реакторах, снабженных мешалкой и обогревающей рубашкой. Полимер образуется в виде тонкого порошка.

Стереорегулярную фракцию полимера можно выделить экстракцией циклогексаном и осаждением полимера из раствора метиловым спиртом. [c.801]
    Метод основан на осаждении полимера из раствора спиртом и высушивании выделенного полимера до постоянной массы. [c.

114]

    При получении пористых полимерных систем путем осаждения полимера из раствора и испарения растворителя из застеклованной системы полимер — растворитель основным процессом является образование жесткого каркаса полимерной фазы и удержание его от перехода в область вязкого течения, где поры смыкаются необратимо. [c.348]

    Сферолиты в полимерах также могут быть выращены при осаждении полимера из растворов и нагревании стеклообразных структур. [c.98]

    Модификацией метода фракционного осаждения является фракционирование путем растворения полимера в смеси относительно более летучего растворителя и относительно менее летучего осадителя.

При медленном испарении растворителя из смеси она обогащается осадителем, в результате чего происходит осаждение.

Осаждение полимера из раствора, содержащего осадитель в количестве, достаточном для достижения точки осаждения, может быть достигнуто охлаждением раствора. [c.46]

    Несмотря на большую распространенность студнеобразных систем, следует все же учитывать, что в технике -системы полимер — растворитель находятся преимущественно в виде однофазного текучего раствора или в виде равновесно-набухших (также однофазных) несшитых полимеров.

Студнеобразное состояние систем полимер — растворитель характерно преимущественно для биологических объектов, в которых осуществляются процессы синтеза, а также для природных полимеров, проходящих стадию переработки в пищевые продукты.

В технике студни встречаются преимущественно на промежуточных стадиях технологических процессов переработки растворов полимеров ( осаждение полимера из раствора при [c.248]

    Другим методом осаждения полимера из раствора является удаление растворителя испарением [21, 22]. Считают, что этот метод имеет следующие преимущества перед осаждением путем добавления осадителя  [c.51]

    Ацетилирование целлюлозы — экзотермичный процесс, поэтому прибавление ацетилирующей смеси и отвод тепла-производится с условием стабильности температуры этерификации ( не превышающей 50°С). Концом ацетилирования считается момент полного растворения, получающийся три ацетилцеллюлозы в ацетилирующей среде.

Ее омыление проводится уксусной кислотой (90—95%), так как вода вызывает ненужную коагуляцию и осаждение полимера из раствора. Образующуюся вторичную ацетилцеллюлозу осаждают из уксуснокислого раствора водой в виде тонкодисперсного порошка. Отработанная уксусная кислота регенерируется.

Осажденная ацетилцеллюлоза отмывается от остатков кислоты и сушится. [c.306]

    Концентрация осадителя в момент осаждения полимера из раствора (порог осаждения) для одного и того же растворителя не зависит от состава осадительной ванны . Это значит, что порог осаждения можно рассчитать, пользуясь любым осадительным [c.163]

    Относительное содержание растворителя и осадителя в момент осаждения полимера (Со/Ср) для всех указанных растворителей (кроме НЫОз) примерно одинаково и равно соответственно 90 и 10%.

Это означает, что процесс осаждения полимера из растворов в разных растворителях, а следовательно, и процесс формования волокна, имеют много общего, что требует дальнейшего детального изучения. [c.

165]

    Формование является основной стадией технологического процесса получения волокон, от которой зависят их структура и свойства. Обычно к формованию относят только процессы, происходящие на прядильных машинах, т. е.

образование струек прядильного расплава или раствора, затвердевание этих струек и их превращение в волокна путем охлаждения расплава или осаждения полимера из раствора, пластичное вытягивание неполностью затвердевших волокон к прием их на шпули, транспортеры или другие приспособления. [c.152]

    В тех случаях, когда растворитель удаляется из формуемых жидких струек в результате химических превращений, например при нейтрализации кислот щелочами или же благодаря образо- ванию поперечных химических связей между макромолекулами, процесс протекает почти мгновенно. При этом условия осаждения полимера из раствора являются самыми жесткими, твердость й пористость полимерного геля — наибольшими, а форма поперечного среза волокна — сильно изрезанной. [c.169]

    Механизм осаждения полимера из раствора в этом случае очень похож на механизм формования вискозных волокон.

В обоих случаях скорость формования может быть доведена до 100— 150 м/мин, и в том и другом случае на волокне образуется уплотненный внешний слой — ориентационная рубашка, повышающая его жесткость.

Однако при этом теряются ценные свойства медноаммиачных волокон, полученных при формовании в воде, — мягкость, эластичность, малая толщина (0,1—0,2 текс). Поэтому щелочной способ формования медноаммиачных волокон пока не нашел широкого практического применения. [c.209]

    Получить полимер при уменьшении содержания перекиси бензоила в 2 и 4 раза и сравнить выходы полимера, полученные при различном содержании перекиси бензоила. Выход полимера определить осаждением полимера из раствора ацетона метиловым спиртом. [c.109]

    Мокрое формование состоит в осаждении полимера из раствора, когда последний попадает в ванну с нерастворителем. При переходе от приблизительно 15—25%-НОГО раствора полимера к волокну, содержащему выше —75″п полимера, в состоянии полимера происходят существенные изменения.

Полученные волокна всегда дают интенсивное диффузное рассеяние, которое является функцией многих переменных, характеризующих процесс формования, и которое может изменяться при последующей обработке. В качестве примера таких волокон хорошо изучены волокна вискозного шелка. [c.

210]

    В работах автора были определены условия фракционирования ноли-этиленов различных типов. Осаждение полимера из раствора в нафталине дало лучшие результаты, чем другие способы. Причины этого следующие  [c.371]

    На рис. 272 приведена типичная кривая для линейного полиэтилена чрезвычайно широкого распределения по молекулярным весам. Для сравнения приведены данные фракционирования, полученные при применении двух других методов смешивания полимера с носителем.

Две точки получены при прямом осаждении полимера в колонке [46].

Применяли следующие методы осаждения полимера на носителе а) смешивание порошкообразного полиэтилена с носителем, б) осаждение на носителе полимера из раствора в декалине при медленном его охлаждении [23] и в) осаждение полимера из раствора в нафталине.

Результаты фракционирования для всех случаев были одинаковы, за исключением того, что во втором случае слабо проявлялась обратимость молекулярного веса. Данные, полученные нри фракционировании полимера осаждением раствора в нафталине, охватывают более широкий диапазон молекулярных весов, чем данные других методов. [c.375]

    Для различных полимеров применяются те или иные процессы изготовления из них пленок, причем одними и теми же методами могут перерабатываться различные по химическому составу полимеры.

Возможно также получение пленок путем продавливания раствора полимера в виде ленты через мундштук экструзионной машины и осаждения полимера из раствора в коагулирующей ванне (состоящей из того или иного нерастворителя полимера).

Пленка, полученная путем коагуляции полимера из растворителя, обычно подвергается дополнительной промывке нерастворителем и высушиванию. Для поливинилового спирта и его производных этот метод не имеет применения.

Пленки из поливинилового спирта изготовляются обычно методом отливки из водных растворов, а также (пластифицированные нленки) путем экструзии. [c.168]

    В настоящей главе будут последовательно рассмотрены основные методы фиксации жидкой нити путем охлаждения расплавов, испарения растворителя и осаждения полимера из растворов, причем главное внимание обращено на физико-химические закономерности этих процессов. [c.160]

    Возникновение анизометрических фазовых образований при осаждении полимера из раствора и поведение их при ориентации как самостоятельных структурных элементов позволяет сделать и некоторые другие выводы. Это относится, в частности, к прочностным свойствам, которые будут рассмотрены в следующей главе. [c.264]

    По-видимому, наибольшее структурное разнообразие достигается при формовании волокон по мокрому методу и наименьшее — при формовании из расплавов и из растворов по сухому методу.

Для подтверждения этого можно сослаться на значительное различие в свойствах полиакрилонитрильных волокон в зависимости от типа осадительной ванны Это вполне объяснимо, если учесть многообразие форм выделения новых фаз при осаждении полимера из растворов, о чем уже говорилось в предыдущих главах.

Значительно меньшие возможности структурных преобразований имеются при сухом формовании из растворов, где не происходит фазо- [c.305]

    При проведении поликонденсации дикарбоновых кислот и двухатомных спиртов в высококипящем растворителе облегчается )авномерное распределение тепла в реакционной среде и уменьшается степень деструкции исходных компонентов.

Однако применение высококипящих растворителей, необходимость последующего осаждения полимера из раствора и его сушки усложняет и удорожает технологический процесс. Поэтому ноликонденсацию предпочитают проводить в расплаве исходных компонентов.

[c.421]

    В ряде аспектов с коллоидными растворами сходны истинные растворы высокомолекулярных соединений. Молекулы полимеров имеют размеры того же порядка, что и коллоидные частицы, и при достаточно большой силе, действующей на частицы (центробежная сила в центрифугах, см. 18.3), могут оказаться кинетически неустойчивыми и оседать из раствора.

В силу больших размеров таких молекул они имеют тенденцию к слипанию под действием ван-дер-ваальсова притяжения, и этому слипанию противодействует наличие у них электрического заряда и возникающего вследствие этого отталкивания одноименно заряженных ионных атмосфер. Сжатие ионных атмосфер путем увеличения ионной силы раствора может привести к осаждению полимера из раствора.

Это явление широко используется для осаждения полимеров. Например, многие белки удается перевести из раствора в осадок созданием достаточно в1лсокой концентрации сульфата аммония. Благодаря этим и некоторым другим чертам сходства растворы высокомолекулярных соединений часто рассматривают как особую форму коллоидных растворов и называют лиофильными коллоидами.

Истинно коллоидные растворы в этом случае называют лиофибными коллоидами. [c.322]

    Образцы поликарбоната с высокой степенью кристалличности могут быть также получены при дробном осаждении полимера из раствора [3], медленном испаренип растворителя из разбавленных растворов [4] нли прп медленном охлаждении растворов полимера в веществах, растворяющих его только при повышенной температуре [5]. [c.104]

    На рис. 32 представлена зависимость ДЛЭ от температуры для растворов полиметакрилоилфенилового эфира гексилоксибензой-ной кислоты в бензоле. Резкое увеличение отрицательного эффекта при понижении температуры, как уже указывалось выще, является следствием улучшения внутримолекулярного ориентационнополярного порядка в боковых группах полимера.

Ситуация существенно изменяется при образовании надмолекулярной агрегации в растворе.

Дальнейшее понижение температуры (или увеличение концентрации полимера) и приближение ее к температуре осаждения полимера из раствора Го (на 10—12° выше То) приводит к появлению большого положительного двойного лучепреломления, на два порядка превышающего максимальное из отрицательных значений константы Керра. [c.112]

    И образовались ленточные структуры. Такие фибриллярные образования, аналогичные наблюдавшимся Келлером [9], возникают, если пленки, в которых направление ориентации фибрилл совпадает с осью Ь кристаллов [12], растягивать в направлении, перпендикулярном оси [13]. На рис.

14 приведена электронная микрофотография, на которой видны структурные образования такого типа, полученные на поверхности пленки, согласно описанному выше методу.

Можно предположить, что структуры, наблюдавшиеся Келлером, в действительности не существуют в образцах, полученных осаждением полимера из раствора, но они образуются при механических воздействиях па ламели, которые сформировались при осаждении полиэтилена. Это же относится и к фибриллярным структурам, которые показаны на рис. 10.

Таким образом, никаких морфологических доказательств того, что происходит двухкомпонентная кристаллизация в форме выпрямленных и сложенных цепей, нет. Возможно, что обнаруживаемые межструктурные связи между отдельными пластинами представляют собой многочисленные спиральные наросты на ламелях. [c.104]

    Концентрацию раствора, обеспечивающую оптимальные условия осаждения, подбирают опытным путем.

При правильном выборе концентрации полимера, растворителя и осадителя полимер выделяется в виде порошкообразного или волокнистого осадка.

В ряде случаев хороших результатов достигают осаждением полимера из раствора, к которому добавлен осадитель, до появления неисчеза-ющей мутности. [c.383]

    В случае водных растворов полиэлектролитов также наблюдается искажение концентрационной зависимости числа вязкости (т) — ilo) / (Ло ) Действительно, в растворе полиэлектролитов кроме полиионов находятся низкомолекулярные противоионы.

При изменении концентрации происходит перераспределение противоионов внутри макромолекулярного клубка.

Поскольку цепная молекула гибкая, то при уменьшении концентрации полимера наблюдается полиэлектролитное набухание цепи из-за появления нескомпенсированных зарядов на макромолекуле низкомолекулярные противоионы уходят из объема макромолекулы.

Теория концентрационной зависимости вязкости растворов полиэлектролитов отсутствует, поэтому в практике подавляют полиэлектролитное набухание. Как правило, это достигается с помощью растворения в растворе полиэлектролита определенного количества низкомолекулярной соли, например Na l, LiBr и т. д.

Наличие добавочных ионов в растворе экранирует заряды на цепи. При этом, как правило, ухудшается качество растворителя и может наблюдаться осаждение полимера из раствора. Экспериментатор опытным путем подбирает необходимую концентрацию низкомолекулярной соли таким образом, чтобы наблюдались закономерности, описанные в п.111.2.4.1. [c.193]

    Прежде всего необходимо обратить внимание на производство нетканых полотен. Расчеты рациональной нормы потребления тех видов нетканых изделий, которые могут быть использованы для замены тканей, показывают, что она должна составлять не менее 2 м на душу населения. Однако вряд ли эта норма будет реализована даже к 1980 г.

, хотя предусматривается увеличение производства нетканых изделий. Очевидно, необходимо расширить, поиски новых путей производства этих изделий. Нужно всемерно форсировать работы. по производству нетканых изделий клеевым способом, выработке их из длинных волокон по методам бумажного.

производства, использовать фибриды — волокнообразные частицы, образуюшиеся при осаждении полимеров из растворов, при смешении которых с волокнами получают нетканые изделия— текстрилы. Надо развивать работы по получению пленок для текстильной промышленности из вспененных латексов.

Медленно решаются вопросы производства деталей одежды, простых изделий формованием из растворов и расплавов полимеров. [c.173]

    Процесс превращения таких эластичных материалов, как каучуки, в порош,ки представляет большие трудности. Иногда применяется размол полимеров в специальных вихревых мельницах или дробление их при охлаждении до — 80 или —1100° в присутствии добавок,.

препятствующих самослипанию порошка. Применяются также способы осаждения полимеров из растворов путем впрыскивания последних в спирт или другую среду, в которой происходит осаждение полимера.

Известны способы коагуляции латексов при распылении их в жидкую или газовую среду.

Нередко используют чисто химические приемы например, полимеризацию или поликонденсацию проводят таким образом, чтобы получался каучук в виде стабилиного не слеживающегося порошка, который просеивают а оитах и затем отбирают из него необходимую фракцию. [c.72]

    Полимер наносят на насадку из песка или целлита, заполняя нагретую колонку раствором полимера и затем охлаждая ее до температуры полного осаждения полимера из раствора.

Иногда полимер наносят на насадку в отдельном сосуде, а потом переносят его в колонку. Кенион и Селиер указали, что избирательность разделения полимера по молекулярным весам обеспечивается режимом охлаждения.

Следовательно, для хорошего фракционирования систему необходимо охлаждать медленно. [c.154]

    Наиболее трудоемкой операцией при проведении поликонденсации в растворе является выделение полимера из реакционной массы. Обычно ее осуществляют либо отгонкой растворителя, либо осаждением полимера из раствора.

Это существенно усложняет процесс и, кроме того, обусловливает необходимость регенерации растворителя.

Поэтому поликонденсацию в растворе наиболее целесообразно проводить в том случае, когда получаемый раствор полимера (например, лаки) непосредствеиио используют в качестве товарного продукта. [c.35]

    Кеннон и Салер предлагают понятие селективного и неселективного осаждения полимера на насадку. При селективном осаждении полимер из раствора осаждается на стеклянные шарики при постепенном понижении температуры.

Несёлективное осаждение достигается смачиванием насадки раствором и последующим испарением растворителя полимер при этом осаждается на шариках (или песчинках) и между ними в виде тонкой пленки. [c.

122]

    Волокна из изотропных растворов способны к большим пластифи-кационным вытяжкам, тогда как при формовании анизотропных растворов вследствие того, что ориентация наблюдается уже в осадительной ванне, можно ограничиться минимальной пластификационной вытяжкой.

Специфическая структура жесткоцепного полимера, осажденного из анизотропного раствора, приводит к очень низким величинам внутренних напряжений в полимере после сушки.

Если для гибкоцепных полимеров процесс осаждения связан с образованием пространственной сетки, состоящей из отдельных анизотропных элементов, связанных между собой узлами, в которых возникают остаточные внутренние напряжения из-за быстрого стеклования, то специфика структуры полимеров в анизотропном состоянии иная.

Анизометрические элементы, образую-ш,иеся при осаждении полимера из раствора, не связаны между собой монолитными узлами, а контакты между ними являются флуктуирующими. Поэтому при удалении низкомолекулярных компонентов (остатки растворителя и осадителя) путем сушки коллапс структуры не приводит к существенным внутренним напряжениям.

В результате после сушки может возникать система с невысокими внутренними напряжениями и незначительными дефектами [36]. Подтверждением этому механизму, по мнению авторов, является низкая пористость после сушки жесткоцепных волокон в сопоставлении с волокнами из гибкоцепных полимеров (табл. 3.2). [c.75]

    Из аналитических методов следует назвать метод ультра-центрифугирования, основанный на определении скорости седиментации макромолекул в растворе, помещенном в сильное центробежное поле, и метод турбидиметриче-ского титрования, основанный на измерении возрастания оптической плотности раствора при осаждении полимера из раствора постепенным добавлением не растворяющей полимер жидкости (осадителя). Определение молекулярного состава, как и средней степени полимеризации, с помощью ультрацентрифуги дает наиболее точные результаты, однако требует дорогого и сложного оборудования. Турбидиметрическое титрование в существующем виде позволяет получить лишь приближенную характеристику распределения по молекулярным весам. Более подробно об этих методах можно прочитать в специальной литературе [1—3]. [c.302]

    Методы фракционирования полимеров разнообразны избирательная растворимость, сорбционная способность, действие силового поля (при ультрацентрнфугировании), оценка скорости диффузии, метод гель-хроматографии и др.

Простейшим экспериментальным методом оценки ММР является фракционное осаждение полимера из раствора (добавлением осадителя, т. е. нераст-ворителя, понижением температуры).

Например, если к раствору полимера добавлять постепенно осадитель, то сначала из раствора будут выделяться наиболее высокомолекулярные фракции, имеющие минимальную энтропию смешения и потому хуже растворимые.

Добавляя осадитель малыми порциями и отбирая осадки, можно получить набор фракций, содержащих различные по длине цепи макромолекулы, а следовательно, и отличающихся молекулярной массой. Если попытаться оценить молекулярную массу каждой из этих фракций, то также получится некоторое среднее значение, хотя степень усреднения будет гораздо меньше. [c.38]

    Волокна, полученные по мокрому методу формования, т. е, путем осаждения полимера из раствора, должны обладать повышенной усто11чиво-стью к сдвиговым знакопеременным воздействиям.

Действительно, способность структурных элементов к макрофибриллизации и соответственно к взаимному сдвигу относительно друг друга приводит к более быстрому рассасыванию напряжений, возникающих в периферийных областях волокна при его изгибе. [c.264]

Источник: https://www.chem21.info/info/307832/

Особенности

Рассматриваемые материалы состоят из мономеров, представленных повторяющимися фрагментами структуры из нескольких атомов. Они соединяются в трехмерные структуры либо цепи разветвленной или линейной формы вследствие поликонденсации либо полимеризации. Нередко в строении они четко проявлены.

Следует сказать, что термин «полимеры» относится в основном к органическим вариантам, хотя существуют и неорганические соединения.

Принцип наименования рассматриваемых материалов состоит в присоединении приставки поли- к названию мономера.

Свойства полимеров определяются строением и размерами макромолекул.

Помимо макромолекул, большинство полимеров включает прочие вещества, служащие для улучшения функциональных характеристик путем модификации свойств. Они представлены:

  • стабилизаторами (предотвращают реакции старения);
  • наполнителями (включения различного фазового состояния, служащие для придания специфических свойств);
  • пластификаторами (повышают морозостойкость, снижают температуру переработки и улучшают эластичность);
  • смазками (позволяют избежать прилипания металлических элементов используемого в переработке оборудования);
  • красителями (служат в декоративных целях и для создания маркировок);
  • антипиренами (уменьшают горючесть некоторых полимеров);
  • фунгицидами, антисептиками, инсектицидами (придают антисептические свойства и устойчивость к воздействию насекомых и грибковой плесени).

В природной среде рассматриваемые материалы формируются в организмах.

Кроме того, существуют близкие к полимерам по строению соединения, называемые олигомерами.

Их отличия состоят в меньшем количестве звеньев и изменении исходных свойств при удалении или добавлении одного либо нескольких из них, в то время как параметры полимеров при этом сохраняются.

К тому же нет однозначного мнения относительно отношений между данными соединениями. Одни считают олигомеры низкомолекулярными вариантами полимеров, другие — отдельным типом соединений, не относящимся к высокомолекулярным.

Классификация

Полимеры дифференцируют по составу звеньев на:

  • органические;
  • элементоорганические;
  • неорганические.

Первые служат основой большинства пластмасс.

Вещества второго типа включают в звеньях углеводородные (органические) и неорганические фрагменты.

По строению их дифференцируют на:

  • варианты, в которых атомы разных элементов находятся в обрамлении органических групп;
  • вещества, где углеродные атомы чередуются с прочими;
  • материалы с углеродными цепями в обрамлении элементоорганических групп.

Все представленные типы имеют основные цепи.

Наиболее часто встречающимися среди неорганических полимеров являются алюмосиликаты и силикаты. Это основные минеральные вещества коры планеты.

На основе происхождения полимеры классифицируют на:

  • природные;
  • синтетические (синтезируемые);
  • модифицированные (измененные варианты первой группы).

Последние подразделяют по способу получения на:

  • поликонденсационные;
  • полимеризационные.

Классификация органических полимеров

Поликонденсацией называют процесс формирования макромолекул из содержащих более одной функциональной группы молекул мономера с выделением NH3, воды и прочих веществ.

Под полимеризацией понимают процесс формирования из мономера макромолекул с кратными связями.

Классификация по макромолекулярному строению включает:

  • разветвленные;
  • линейные;
  • трехмерные сшитые;
  • лестничные.

По реакции на термическое воздействие полимеры дифференцируют на:

  • термореактивные;
  • термопластичные.

Вещества первого типа представлены пространственными вариантами с жестким каркасом. При нагреве с ними происходит деструкция, некоторые загораются. Это обусловлено равной прочностью внутренних связей и связей цепей. Вследствие этого термическое воздействие ведет к разрыву как цепей, так и структуры, следовательно, происходит необратимое разрушение.

Термопластичные варианты представлены линейными полимерами, обратимо размягчаемыми при нагреве и отверждаемыми при охлаждении. Их свойства после этого сохраняются. Пластичность данных веществ обусловлена разрывом при умеренном нагреве межмолекулярных и водородных связей цепей.

Наконец, по особенностям строения органические полимеры подразделяют на несколько классов.

  1. Слабо- и неполярные термопласты. Представлены вариантами с симметричной молекулярной структурой или со слабополярными связями.
  2. Полярные термопласты. К данному типу относят вещества с несимметричной молекулярной структурой и собственными дипольными моментами. Иногда их называют низкочастотными диэлектриками. Ввиду полярности они хорошо притягивают влагу. Также большинство из них способны смачиваться. Данные вещества отличаются от предыдущего класса также меньшим электросопротивлением. При этом многие из полярных термопластов характеризуются высокими показателями эластичности, химической стойкости, механической прочности. Дополнительная обработка позволяет превратить данные соединения в гибкие резинообразные материалы.
  3. Термореактивные полимеры. Как упоминалось выше, это вещества с пространственной системой ковалентных связей. Они отличаются от термопластичных вариантов твердостью, нагревоустойчивостью и хрупкостью, большим модулем упругости и меньшим коэффициентом линейного расширения. К тому же такие полимеры не подвержены воздействию обычных растворителей. Они служат основой для многих веществ.
  4. Слоистые пластмассы. Представлены слоистыми материалами из пропитанных смолой листов бумаги, стеклоткани, древесного шпона, ткани и др. Такие полимеры характеризуются наибольшей анизотропией характеристик и прочностью. Но они малопригодны для создания предметов сложной конфигурации. Применяются в радио-, электротехнике, приборостроении.
  5. Металлопласты. Это полимеры, включающие металлические наполнители в виде волокон, порошков, тканей. Данные добавки служат для придания специфических свойств: магнитных, улучшения демпфирования, электро- и теплопроводности, поглощения и отражения радиоволн.

Свойства

Многие органические полимеры отличаются хорошими электроизоляционными параметрами в обширном интервале напряжений, частот и температур, при большой влажности.

К тому же они имеют хорошие звуко- и теплоизоляционные характеристики. Также обычно органические полимеры характеризуются высокой стойкостью к химическому воздействию, не подвержены гниению и коррозии.

Наконец, данные материалы обладают большой прочностью при малой плотности.

Натуральный каучук

Приведенные выше примеры демонстрируют общие для органических полимеров характеристики.

Помимо этого, некоторые из них отличаются специфическими особенностями: прозрачностью и малой хрупкостью (органическое стекло, пластмассы), макромолекулярным ориентированием при направленном механическом влиянии (волокна, пленки), большой эластичностью (каучук), быстрым изменением физико-механических параметров под воздействием реагента в малом количестве (каучук, кожа и т. д.), а также большой вязкостью при малой концентрации, радиопрозрачностью, антифрикционными характеристиками, диамагнетизмом, и т. д.

Применение

Благодаря названным выше параметрам, органические полимеры имеют обширную сферу применения. Так, сочетание большой прочности с небольшой плотностью позволяет получить материалы большой удельной прочности (ткани: кожа, шерсть, мех, хлопок и т. д.; пластмассы).

Помимо названных, из органических полимеров выпускают прочие материалы: резины, лакокрасочные материалы, клеи, электроизоляционные лаки, волокнистые и пленочные вещества, компаунды, связующие материалы (известь, цемент, глина). Их применяют для промышленных и бытовых нужд.

Крахмал также является органическим полимером

Однако органические полимеры обладают существенным практическим недостатком — старением. Под этим термином понимают изменение их характеристик и размеров в результате физико-химических преобразований, происходящих под воздействием различных факторов: истирания, нагрева, облучения и т. д.

Старение происходит путем протекания определенных реакций в зависимости от вида материала и воздействующих факторов. Наиболее распространенной среди них является деструкция, подразумевающая формирование более низкомолекулярных веществ вследствие разрыва химической связи главной цепи.

На основе причин деструкцию подразделяют на термическую, химическую, механическую, фотохимическую.

История

Исследование полимеров начало развиваться к 40 гг. XX в. и сформировалось в качестве самостоятельной научной области в середине столетия. Это было связано с развитием знаний о роли данных веществ в органическом мире и выяснением возможностей их применения в промышленности.

При этом цепные полимеры производили еще в начале XX столетия.

К середине века освоили выпуск электроизолирующих полимеров (поливинилхлорида и полистирола), плексигласа.

В начале второй половины столетия расширилось производство полимерных тканей за счет возврата выпускавшихся прежде материалов и появления новых вариантов. Среди них — хлопок, шерсть, шелк, лавсан.

В тот же период, благодаря применению катализаторов, начали выпуск полиэтилена и полипропилена при малом давлении и кристаллизующихся стереорегулярных вариантов.

Немного позже освоили массовый выпуск самых известных герметиков, пористых и адгезивных материалов, представленных полиуретанами, а также элементоорганических полимеров, отличающихся от органических аналогов большей эластичностью и термостойкостью (полисилоксаны).

В 60 — 70 гг. были созданы уникальные органические полимеры с ароматическими компонентами, характеризующиеся высокой термостойкостью и прочностью.

Производство органических полимеров интенсивно развивается и сейчас. Это обусловлено возможностью использования дешевых материалов, таких как уголь, попутные газы нефтепереработки и добычи и природные газы, в совокупности с водой и воздухом в виде исходного сырья для большинства из них.

, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник: https://stankiexpert.ru/spravochnik/materialovedenie/organicheskie-polimery.html

Medic-studio
Добавить комментарий