polimery inżynieryjne obejmują Materiały naturalne, takie jak guma i materiały syntetyczne, takie jak Tworzywa sztuczne i elastomery. Polimery są bardzo użytecznymi materiałami, ponieważ ich struktury można zmieniać i dostosowywać do produkcji materiałów 1) o różnych właściwościach mechanicznych 2) w szerokim spektrum kolorów i 3) o różnych właściwościach przezroczystych.

Mers

polimer składa się z wielu prostych cząsteczek, które powtarzają jednostki strukturalne zwane monomerami. Pojedyncza cząsteczka polimeru może składać się z setek do miliona monomerów i może mieć strukturę liniową, rozgałęzioną lub sieciową. Wiązania kowalencyjne przytrzymaj Atomy w cząsteczkach polimeru razem i wiązania wtórne następnie przytrzymaj grupy łańcuchów polimerowych razem, tworząc materiał polimerowy. Kopolimery są polimerami składającymi się z dwóch lub więcej różnych typów monomerów.

łańcuchy polimerowe (tworzywa termoplastyczne i termoutwardzalne)

polimer jest materiałem organicznym, a podstawą każdego materiału organicznego jest łańcuch atomów węgla. Atom węgla ma cztery elektrony w zewnętrznej powłoce. Każdy z tych elektronów walencyjnych może tworzyć wiązanie kowalencyjne do innego atomu węgla lub do obcego atomu. Kluczem do struktury polimeru jest to, że dwa atomy węgla mogą mieć do trzech wspólnych wiązań i nadal wiązać się z innymi atomami. Elementy znalezione najczęściej w polimerach i ich numery walencyjne są: H, F, Cl, Bf i I z elektronem walencyjnym 1; O I S z elektronami walencyjnymi 2; n z elektronami walencyjnymi 3 i C i Si z elektronami walencyjnymi 4.

zdolność cząsteczek do tworzenia długich łańcuchów jest niezbędna do produkcji polimerów. Rozważ Materiał Polietylen, który jest wykonany z gazu etanowego, C2H6. Gaz etanowy ma dwa atomy węgla w łańcuchu, a każdy z dwóch atomów węgla dzieli dwa elektrony walencyjne z drugim. Jeśli dwie cząsteczki etanu są połączone, jedno z wiązań węgla w każdej cząsteczce może zostać zerwane i dwie cząsteczki mogą być połączone wiązaniem węgiel do węgla. Po dwóch mers są połączone, istnieją jeszcze dwa wolne elektrony walencyjne na każdym końcu łańcucha do łączenia innych Mers lub łańcuchów polimerowych. Proces ten może być kontynuowany przez większą ilość merów i polimerów razem, aż zostanie zatrzymany przez dodanie innego związku chemicznego (terminatora), który wypełnia dostępne Wiązanie na każdym końcu cząsteczki. Nazywa się to polimerem liniowym i jest budulcem dla polimerów termoplastycznych.

łańcuch polimerowy jest często przedstawiany w dwóch wymiarach, ale należy zauważyć, że mają one trójwymiarową strukturę. KaĹźde Ĺ 'Ä … czenie znajduje siÄ ™ w promieniu 109° do drugiego, a wiÄ ™ c szkielet wÄ ™ glowy rozciąga siÄ ™ w przestrzeni jak skrÄ ™ cony Ĺ’ aĹ ” cuch majtek. Po zastosowaniu naprężeń łańcuchy te rozciągają się, a wydłużenie polimerów może być tysiące razy większe niż w strukturach krystalicznych.

Długość łańcucha polimerowego jest bardzo ważna. Ponieważ liczba atomów węgla w łańcuchu wzrasta do ponad kilkuset, materiał przechodzi przez stan ciekły i staje się woskowym ciałem stałym. Gdy liczba atomów węgla w łańcuchu przekracza 1000, otrzymuje się stały materiał polietylen, o charakterystyce wytrzymałości, elastyczności i wytrzymałości. Zmiana stanu zachodzi, ponieważ wraz ze wzrostem długości cząsteczek wzrasta również całkowite siły wiązania między cząsteczkami.

należy również zauważyć, że cząsteczki nie są zazwyczaj proste, ale są splątaną masą. Materiały termoplastyczne, takie jak polietylen, można wyobrazić sobie jako masę splecionych robaków losowo wrzuconych do wiadra. Siły wiązania są wynikiem sił van der Waalsa między cząsteczkami i mechanicznego splątania między łańcuchami. Gdy termoplasty są ogrzewane, istnieje więcej ruchu molekularnego i wiązania między cząsteczkami mogą być łatwo złamane. Dlatego Materiały termoplastyczne można przetopić.

istnieje inna grupa polimerów, w których podczas polimeryzacji powstaje jedna duża sieć, zamiast wielu cząsteczek. Ponieważ polimeryzacja jest początkowo realizowane przez ogrzewanie surowców i solenie ich razem, grupa ta jest nazywana polimerów termoutwardzalnych lub tworzyw sztucznych. Aby tego typu struktura sieciowa mogła się uformować, Mer musi mieć więcej niż dwa miejsca do odkostnienia; w przeciwnym razie możliwa jest tylko struktura liniowa. Łańcuchy te tworzą połączone struktury i pierścienie i mogą składać się tam iz powrotem, aby przybrać częściowo krystaliczną strukturę.

ponieważ materiały te składają się zasadniczo z jednej gigantycznej cząsteczki, nie ma ruchu między cząsteczkami po ustawieniu masy. Polimery termoutwardzalne są bardziej sztywne i na ogół mają wyższą wytrzymałość niż polimery termoplastyczne. Ponadto, ponieważ nie ma możliwości ruchu między cząsteczkami w termoutwardzalnym polimerze, nie staną się plastikowe po podgrzaniu.