Коробейникова Е.Г., Чуприян А.П., Малинин В.Р. Курс по химия. Урок - файл n1.doc
18.2. Разграждане на полимериРазрушаванее разрушаване на полимери под въздействието на химични и физични фактори.
В резултат на разрушаването химичните връзки се разрушават, моларната маса намалява и желаните свойства се губят.
Има няколко вида унищожаване. Разделянето на различни видове е условно, но основните са следните. 1.Химичното разрушаваневъзниква под действието на химически реагенти - вода, алкохоли, киселини, основи.
Най-честият случай е хидролизата на полимери. Особено нежелателно е използването на такива полимери като антикорозионни покрития.
Има обаче полимери, чиято хидролиза се използва за практически цели. На базата на полилактиди - естери на млечна киселина - се правят хирургически конци: OH - CH - C = O + O = C - CH - CH3 OH - CH - C - O - C - CH - OH + H2O
полилактид на млечна киселина Полилактидите са естери и в тялото в резултат на хидролиза се разпадат на молекули на млечна киселина (обратна реакция) и след това се окисляват до въглероден диоксид и вода. 2.Механичното разгражданена полимерите винаги е необратима деформация.
3.Фотохимично разгражданевъзниква под действието на светлина. И така, полиетиленът на тъмно не губи свойствата си в продължение на няколко години, но на светлина се разпада доста бързо. 4.Радиационното разрушаванее резултат от , и радиация, действаща върху полимери, както и неутронен поток.
Някои материали обаче под действието на радиоактивно излъчване придобиват повишена устойчивост. Например, основата на машината се изработва от обработен по този начин полиетилен. 5.Биологичното разгражданена полимерите става под въздействието на микроорганизми.
В момента има глобален проблем с елиминирането на отпадъчни полимерни материали. И един от начините за решаване на този проблем е използването на биоразградими пластмаси. Някои държави вече са приели закони за забрана и данъчно облагане на небиоразградимите материали. 6. Най-често срещаният тип разграждане на полимери етермично-окислително разграждане, което се случва под въздействието на висока температура и окислител (обикновено атмосферен кислород).
Всеки полимер се характеризира с определен температурен диапазон, в който се наблюдава относително бързото му разпадане (термична деградация). В този случай химичните връзки могат да бъдат прекъснати навсякъде в макромолекулата, според закона на случая, или на определени места, например в краищата на полимерните молекули.
Термично-окислителното разграждане поради комбинираното действие на топлина и кислород се наблюдава при по-ниска температура от термичната.
В резултат на разпадането на полимера се образуват летливи продукти (горими и негорими) и овъглени (карбонизиран остатък).
Запалимите летливи продукти включват водород H2, въглероден оксид CO, метан CH4, ацетилен C2H2, етилен C2H4, етан C2H6, пропен C3H6, бутен C4H8. В допълнение, летливите продукти от термично-окислителното разграждане на полимерите могат да съдържат различни количества мономери: от 1% за разлагането на полиетилен до 90% за разлагането на полиметилметакрилат (плексиглас).
Резултатът от продължаващото термично-окислително разграждане може да бъде запалването на полимерите.
Изгарянето на полимерни материалиима свои собственихарактеристики:
1. Температурата при пожар със синтетични полимери бързо достига 1100 0 s и повече.
2. Синтетичните полимери отделят огромни количестватоплина. Долната калоричност е 37000 kJ/kg. Тази стойност е два пъти повече от топлината на изгаряне на дървесината.
3. Димообразуващата способност на полимерите е от 10 до 250 пъти по-голяма от тази на същото дърво.
4. Отделяне на токсични продукти от разпадане и горене (HCl, HCN, CO, SO2 и др.)18.3. Фактори, влияещи върху термичната стабилност на полимеритеНеобходимо е да се прави разлика между две понятия: термична стабилност и горимост на полимерите. Като правило, колкото по-голяма е топлоустойчивостта, толкова по-ниска е горимостта, но има полимери с хетероатоми (например с азот, халогени), при които топлоустойчивостта е ниска, но горимостта също е ниска поради отделящите се газообразни продукти, които са инхибитори на горенето (N2, HCl и др.).
Термичната стабилност на полимерите може условно да се оцени чрез температурата, при която се наблюдава полуживотът на полимера (температура на интензивно разлагане) - tdecom.
Според съотношението на топлоустойчивост и запалимост полимерите могат да бъдат разделени на следните групи. Аз. Фактори, определящи повишена термична стабилност и намалена горимост на полимерите.
1. Наличие на омрежени и пространствени структури