Жоғары молекулалы қосылыстар немесе полимерлер деп молекулалары жүздеген немесе мыңдаған көміртегі атомдарынан, соған сәйкес молекулалық массалары мыңдаған, тіпті миллиондаған массаның атомдық бірлігіне тең болатын және өзіне тән бірқатар қасиеттері бар қосылыстарды атайды. Полимерлердің атомдары бір-бірімен химиялық байланыс арқылы қосылады.
Полимерлер табиғи және синтетикалық болып бөлінеді. Полимерлер табиғатта кеңінен таралған. Өсімдік және жануарлар ағзаларының құрамына жоғары молекулары қосылыстар: целлюлоза,ақуыз,крахмал,нуклеин қышқылдары кіреді.
Синтетикалық полимерлерге мономерлерден жасанды жолмен алынатын полиамидтер,полиэтилен,полистирол,синтетикалық талшықтар және т.б. жатады.
Ең қарапайым органикалық полимер полиэтилен, ол этиленнің полимеризациялауынан түзіледі.
H2O = CH2 + H2C= CH2 CH3 – CH2 – CH = CH2
этиленбутилен
Бастапқы зат этилен – мономер деп, ал түзілген бутилен димер деп аталады. Егер
мономердің п молекуласы қосылса, полимер түзіледі. (поли-көп деген сөз)
n H2C= CH2 [-CH2 – CH2-]n
Маномерлердің негізгі бөлігінен тұратын топтар буындар деп, ал буындардан құралған молекула – макромолекула деп аталады.
Макромолекуланың құрамына кіретін буындар саны жоғары молекулалық қосылыстардың полимерлену дәрежесін көрсетеді, оны үлкен Р әрпімен белгілейді. Полимерлену дәрежесі (Р) жоғары молекулалық қосылыстың массасы мен (Мн) мынадай қатынаста болады.
Р=Мн/m
Мұнда m буынның молекулалық массасы.
Химиялық табиғатына байланысты полимерлер органикалық, бейорганикалық және элемент органикалық болып бөлінеді.
Полимерлерді әдетте полимеризация және поликондинсация реакцияларының негізінде алады.
Полимеризаціия деп төмен молекулалы заттардың қосылып, жоғары молекулалық қосылыстарды түзу реакциясын атайды.
Полимеризация реакциясы жалпы түрде былай жазылады:
nM (- М-) n
Реакция нәтижесінде қосалқы заттар бөлінбейді, ал алынған полимердің құрамы мономерге сәйкес келеді.
Полимеризация реакциясына маномер ретінде қос немесе үш байланысты қосылыстар
С = C , — C C — , —CN — ,C = O ,C = N —
немесе циклді тобы бар қосылыстар:
С = C ,CCқолданылады.
ОN
Полимеризация процессі кезінде мономерлерде қос байланыстар үзіліп немесе циклдер ашылып, топтар арасында химиялық байланыстардың пайда болуынан макромолекулалар түзіледі.
Поликонденсация деп қосымша заттар бөле жүретін төмен молекулалық қосылыстардан жоғары молекулалы қосылыстардың түзілу реакциясын айтады.
Поликонденсация әдісі бойынша полимер алу үшін әртүрлі химиялық реакциялар қолданылады. Олар: этерификациялау, амидтеу, ароматикалық орын басу және т.б.
Поликонденсация екі функционалдық топтардың әрекеттесуімен жүреді. Жалпы түрдегі теңдеуі:
п( а-А-а)+п(б-Б-б)а-[-АБ-]п – b + (2п -1)аb
Мұндағы: а – А – а, b – B – b — бастапқы маномерлер а және b функционалдық топтар а b — бөлінетін қосымша зат.
Поликонденсация реакциясына балқымада, ерітіндіде немесе екі фазаның бөліну шекарасында жүргізіледі, Мысалы пиперазин мен терефтал қышқылының дихлорангидридінің әрекеттесуінен полиамид алынады.
n H – NN – H + n ClOCCOCl
H — — NN – CO — CO — -+(n –1) NCl
Мұндағы НСІ – қосымша зат. Бұл әдіс арқылы массалары жоғары полимерлер алынады. Поликонденсация реакциясында тізбек біртіндеп өседі. Алғашында бастапқы маномерлер бір-бірімен, содан кейін түзілген қосылыстар жеке-жеке сол маномерлердің молекулаларымен әрекеттесіп, нәтижесінде жоғары молекулалық қосылыс түзіледі.
Мысалы: Фенол – формальдегид шайырларының негізінде алынатын пластмассалар сатылы поликонденсация реакциясы арқылы синтезделінеді.
жатады. Электрлік қасиеттеріне карай полимерлер барлық денелер сияқты диэлектриктер, жартылай өткізгіштер жөне электр өткізгіштер болып бөлінеді.
Көптеген полюсті жөне полюссіз полимерлер диэлектриктерге жатады. Диэлектриктерге өте ұсакталған электр өткізгіш толтырғыштар (техникалық көміртек-графит, ұсақталған металдар) енгізілсе, электр өткізгіш материалдар алынады.
Жартылай өткізгіштерге косарланған байланысы бар және заряд тасымалы бар кешенді жүйелер жатады.
Полимерлердің электрлік қасиеттеріне электр өткізгіштік, электрлік беріктілік, диэлектрлік шығын, диэлектрлік өтімділік, электрреттік эффект, термополюссіздену жатады. Осындай касиет-теріне байланысты полимер материалдар техниканың маңызды салаларында колданылады.
Полимерлердің жылу өткізгіштігі нашар. Жылуөткізгіштік дегеніміз — жылудың полимердің жылырақ бөлігінен суығырақ жеріне тасымалдануынан температураның теңесу процесі.
Полимерлердін колдану аясын кеңейте түсуге мүмкіндік беретін қасиеттерінің катарына жеңілдігін, химиялық тұрақтылығын, әсемдігін және т.б. жатқызуға болады.
Қазіргі кезеңде жобаланған қасиеттері бар синтездік полимер материалдар алу үшін ғылыми негізделген өңдеу тәсілдері кажет, яғни полимерлердің беріктігін арттыратын, морттығын төмендететін, созылғыштығын жоғарылататын молекуланың колайлы кұрылымын қалыптастыру тәсілдері қажет. Полимерлердің кызмет ету мерзімін арттыру үшін оларға жылу төзімділігін, динамикалык беріктігін жөне т.б. негізгі касиеттерін арттыратын арнайы қоспалар қосады.
Полимерлердің маңызы зор. Сондыктан оларды өндіру мен тиімді пайдалану — халык шаруашылығын дамытудағы негізгі бағыттардың бірі.
Құрылым буындары бірдей, бірақ ұзындықтары әр түрлі (яғни, полимерлену дәрежесі әр түрлі) макромолекулалар полимергомологтар деп аталады.
Полимергомологтар қоспасындағы жеке полимердің таралу мелшері полидисперстік дәрежесі деп аталады.
ЖМҚ екі түрлі — қатты және сұйық күйде болады.
Полимерлердің қасиеттері тұрақты болмайды, дегенмен маңызды сипаттаушы қасиеттеріне орташа молекулалык массасы, температураға әсері, беріктігі, еріткіштерге әсері, электрөткізгіштігі, т.б. жатады.