polimerii de inginerie includ materiale naturale, cum ar fi cauciucul și materiale sintetice, cum ar fi materialele plastice și elastomerii. Polimerii sunt materiale foarte utile, deoarece structurile lor pot fi modificate și adaptate pentru a produce materiale 1) cu o gamă de proprietăți mecanice 2) într-un spectru larg de culori și 3) cu proprietăți transparente diferite.

Mers

un polimer este compus din multe molecule simple care repetă unități structurale numite monomeri. O singură moleculă de polimer poate consta din sute până la un milion de monomeri și poate avea o structură liniară, ramificată sau de rețea. Legăturile covalente țin atomii din moleculele de polimer împreună, iar legăturile secundare țin apoi grupuri de lanțuri polimerice împreună pentru a forma materialul polimeric. Copolimerii sunt polimeri compuși din două sau mai multe tipuri diferite de monomeri.

lanțuri polimerice (termoplastice și termoseturi)

un polimer este un material organic și coloana vertebrală a fiecărui material organic este un lanț de atomi de carbon. Atomul de carbon are patru electroni în carcasa exterioară. Fiecare dintre acești electroni de valență poate forma o legătură covalentă cu un alt atom de carbon sau cu un atom străin. Cheia structurii polimerului este că doi atomi de carbon pot avea până la trei legături comune și încă se leagă cu alți atomi. Elementele găsite cel mai frecvent în polimeri și numerele lor de valență sunt: H, F, Cl, Bf și I cu 1 electron de valență; O și S cu 2 electroni de valență; n cu 3 electroni de valență și C și Si cu 4 electroni de valență.

capacitatea moleculelor de a forma lanțuri lungi este vitală pentru producerea polimerilor. Luați în considerare materialul polietilenă, care este fabricat din gaz etan, C2H6. Gazul etan are doi atomi de carbon în lanț și fiecare dintre cei doi atomi de carbon împarte doi electroni de valență cu celălalt. Dacă două molecule de etan sunt reunite, una dintre legăturile de carbon din fiecare moleculă poate fi ruptă și cele două molecule pot fi unite cu o legătură carbon-carbon. După ce cele două mers sunt unite, există încă doi electroni de valență liberi la fiecare capăt al lanțului pentru îmbinarea altor mers sau lanțuri polimerice. Procesul poate continua să placă mai mulți mers și polimeri împreună până când este oprit prin adăugarea unei substanțe chimice anterice (un terminator), care umple legătura disponibilă la fiecare capăt al moleculei. Acesta se numește polimer liniar și este un bloc de construcție pentru polimerii termoplastici.

lanțul polimeric este adesea prezentat în două dimensiuni, dar trebuie remarcat faptul că acestea au o structură tridimensională. Fiecare legătură este de la 109 la următorul și, prin urmare, coloana vertebrală de carbon se extinde prin spațiu ca un lanț răsucit de Tinkertoys. Când se aplică stres, aceste lanțuri se întind și alungirea polimerilor poate fi de mii de ori mai mare decât în structurile cristaline.

lungimea lanțului polimeric este foarte importantă. Pe măsură ce numărul de atomi de carbon din lanț este crescut la peste câteva sute, materialul va trece prin starea lichidă și va deveni un solid ceros. Când numărul de atomi de carbon din lanț este de peste 1.000, se obține polietilena din material solid, cu caracteristicile sale de rezistență, flexibilitate și duritate. Schimbarea stării apare deoarece, pe măsură ce lungimea moleculelor crește, forțele totale de legare dintre molecule cresc și ele.

de asemenea, trebuie remarcat faptul că moleculele nu sunt în general drepte, ci sunt o masă încurcată. Materialele termoplastice, cum ar fi polietilena, pot fi ilustrate ca o masă de viermi împletiți aruncați la întâmplare într-o găleată. Forțele de legare sunt rezultatul forțelor van der Waals între molecule și încurcarea mecanică între lanțuri. Când termoplasticele sunt încălzite, există mai multă mișcare moleculară și legăturile dintre molecule pot fi ușor rupte. Acesta este motivul pentru care materialele termoplastice pot fi retopite.

există un alt grup de polimeri în care se formează o singură rețea mare, în loc de multe molecule, în timpul polimerizării. Deoarece polimerizarea se realizează inițial prin încălzirea materiilor prime și sărarea lor împreună, acest grup se numește polimeri termorezistenți sau materiale plastice. Pentru ca acest tip de structură de rețea să se formeze, mers trebuie să aibă mai mult de două locuri pentru dezosare; în caz contrar, este posibilă doar o structură liniară. Aceste lanțuri formează structuri și inele îmbinate și se pot plia înainte și înapoi pentru a lua o structură parțial cristalină.deoarece aceste materiale sunt în esență alcătuite dintr-o moleculă gigantică, nu există nicio mișcare între molecule odată ce masa s-a stabilit. Polimerii termorezistenți sunt mai rigizi și, în general, au o rezistență mai mare decât polimerii termoplastici. De asemenea, deoarece nu există nicio oportunitate de mișcare între molecule într-un polimer termorezistent, acestea nu vor deveni plastice atunci când sunt încălzite.