Cтраница 1
Обычные органические полимеры состоят из углеродных атомов, соединенных в длинные цепочки. В полиэфирах и полиамидах наряду с атомами углерода в цепочках содержатся также атомы кислорода и ( или) азота, однако в дальнейшем обсуждении это обстоятельство учитываться не будет. Такие атомы, из которых состоят скелеты цепочек, мы будем называть атомами главной цепи или скелетными атомами. Согласно ставшим классическими представлениям, углеродные атомы являются четырехвалентными, и в тех случаях, когда они не образуют двойные или тройные связи, представляют собой гибридизацию одной 2s - op - битали и трех 2р - орбиталей. В результате получается так называемая тетраэдрическая пространственная структура. [1]
Обычные органические полимеры обладают такими ценными физическими свойствами, как гибкость, эластичность, способность образовывать волокна, высокая разрывная и ударная прочность, твердость и жесткость или способность образовывать высоковязкие жидкости. Эти свойства в значительной степени связаны с высоким молекулярным весом. Большая длина позволяет полимерным цепям сохранять скрученность и перепутанность в широком температурном интервале. Молекулы меньших размеров, такие, как циклические тримеры и тетрамеры, значительно более компактны и симметричны и их упаковка в твердом состоянии более упорядочена. [2]
Чем же отличаются кремнийорганические полимеры от обычных органических полимеров. [3]
В стерическом отношении гетероатомные полимеры резко отличаются от обычных органических полимеров. Физические свойства полимеров этого типа также можно связать с тем, что у каждого атома основной цепи имеются два заместителя и вращение относительно связей приводит к появлению стерического отталкивания между ними, особенно в тех случаях, когда в каждом повторяющемся звене полимера вместо водорода содержится два или более других заместителей. Кроме того, углы между связями основной цепи могут быть шире 109 5, а длина связи больше 1 54 А, что характерно для связи С-С. Эти факторы также должны способствовать уменьшению внутримолекулярных стерических и кулоновских взаимодействий. Поэтому можно допустить, что гетероатомные полимеры должны обладать значительно более широким интервалом температур стеклования и гибкости молекул, чем обычные органические полимеры. [4]
Кремнийорганические полимеры представляют собой класс соединений, отличных от обычных органических полимеров. Структура этих соединений сходна со структурой силикатов - селей поликремневых кислот, являющихся неорганическими высокомолекулярными веществами. [5]
Фторопласт-4 - белый или сероватый полупрозрачный материал; его плотность ( 2 1 - 2 3 г / см3) велика по сравнению с плотностью обычных органических полимеров. По электроизоляционным свойствам фторопласт-4 принадлежит к лучшим из известных диэлектриков, в особенности при работе в полях высоких и сверхвысоких частот: его е в диапазоне частот от 50 до 101 гц составляет 1 9 - 2 2; tgб 0 0001 - 0 0003; р 1018 ом - см. Хладостойкость материала характеризуется сохранением гибкости при температурах ниже - 80 С, а для тонких пленок - даже ниже минус 100 С. [6]
Фторлон-4 - белый или сероватый полупрозрачный материгл; его плотность ( 2 1 - 2 3 Мг / м3) велика по сравнению с плотностью обычных органических полимеров. Материал сравнительно мягок и обладает склонностью к хладотекучести; его предел прочности при растяжении 14 - 25 МПа, предел прочности при изгибе 11 - 14 МПа. [7]
Фторлон-4 - белый или сероватый полупрозрачный материал; его плотность ( 2 1 - - 2 3 Мг / м8) велика по сравнению с плотностью обычных органических полимеров. Материал сравнительно мягок и обладает склонностью к хладотекучести; его предел прочности при растяжении 14 - 25 МПа, предел прочности при изгибе 11 - 14 МПа. Холодостойкость материала характеризуется сохранением гибкости при температурах ниже минус 80 С, а для тонких пленок - даже ниже минус 100 СС. [8]
В отличие от обычных ионных кристаллов, в основе силикатов лежат полимерные ковалентносвязанные анионы различной пространственной конфигурации, между которыми расположены катионы металлов. От обычных органических полимеров их отличает сильное межмолекулярное взаимодействие электростатического характера, обусловленное наличием катионов между макроцепями, несущими отрицательные заряды. [9]
Различные заместители в метальных группах придают разные свойства, специфические для данного полимера; но общим является то, что силоксановая связь - это очень прочная связь, сохраняющая стойкость при высоких температурах. Поэтому кремнийорганические полимеры значительно более теплостойки, чем отвечающие им обычные органические полимеры; их прочность в меньшей мере зависит от колебаний температуры. [10]
Полимеры, состоящие из гетероатомных повторяющихся звеньев, в ближайшие годы, несомненно, приобретут большое значение. Однако было бы нереалистично полагать, что гетеро-атомные системы в будущем удовлетворят все требования к полимерам или что обычные органические полимеры неизбежно будут заменены полунеорганическими композициями. [11]
Наряду с высокой влагостойкостью покрытия на основе поли-органосилоксанов обладают химической инертностью, стойкостью к окислению, действию солнечного света и озона. Срок службы полиорганосилоксановых пленок при действии повышенной температуры и влажности примерно в 10 раз больше, чем срок службы пленок из обычных органических полимеров. [12]
Некоторые группировки со связью металл-металл ( с дополнительными мостиковыми связями или без них) очень прочны и характерны для целых серий соединений. Так, ReCl3 состоит из частиц Re3Cl9, которые сохраняются даже в газовой фазе. Группу многоядерных комплексов составляют полимеры, содержащие ионы металлов. Основная цепь полимера построена по типу обычных органических полимеров или поликонденсатов и на нее навешаны функциональные группировки, способные образовывать комплексы с ионами металлов, либо же металл непосредственно содержится в главной цепи полимера и участвует в поликонденсации. [13]
В стерическом отношении гетероатомные полимеры резко отличаются от обычных органических полимеров. Физические свойства полимеров этого типа также можно связать с тем, что у каждого атома основной цепи имеются два заместителя и вращение относительно связей приводит к появлению стерического отталкивания между ними, особенно в тех случаях, когда в каждом повторяющемся звене полимера вместо водорода содержится два или более других заместителей. Кроме того, углы между связями основной цепи могут быть шире 109 5, а длина связи больше 1 54 А, что характерно для связи С-С. Эти факторы также должны способствовать уменьшению внутримолекулярных стерических и кулоновских взаимодействий. Поэтому можно допустить, что гетероатомные полимеры должны обладать значительно более широким интервалом температур стеклования и гибкости молекул, чем обычные органические полимеры. [14]
Например, в начале развития авиации велись работы над конструкцией машин; современное развитие авиационной и ракетной техники в большой степени задерживается из-за отсутствия материалов с нужными характеристиками. С усложнением рабочих условий основные трудности заключаются в выборе материалов с нужными свойствами в реальных условиях эксплуатации, а также в требованиях относительного постоянства этих свойств в рабочих условиях. Самолет может находиться на стоянке в Арктике при - 50 или - - 60 С, и вместе с тем некоторые его детали должны выдерживать температуры, доходящие до 370 С и выше в результате нагревания от двигателя или аэродинамического трения при сверхзвуковых скоростях. Смазочные масла для двигателя и гидравлические жидкости не должны застывать на холоду, а также слишком разжижаться или разлагаться при нагревании. Резина должна оставаться гибкой и сохранять прочность при низких температурах. Как правило, с повышением температуры прочность резины снижается и требования эластичности при обычной температуре наряду с высокой прочностью при очень высоких температурах взаимно несовместимы. Обычные органические резины с прочностью при комнатной температуре в несколько сот килограммов на 1 см превращаются при температуре 200 - 300 С в мя. С повышением температуры свойства силиконов меньше изменяются, чем свойства обычных органических полимеров. Силикон, обладающий при комнатной температуре свойствами, одинаковыми или худшими по сравнению со своим органическим аналогом, продолжает функционировать в условиях высоких температур, при которых обычные материалы разрушаются. [15]