Министерство образования и науки Российской Федерации
федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Институт природных ресурсов
Направление подготовки (специальность) Химическая технология
Скорости высвобождения зависели от концентрации лекарственного средства, присутствующего в матрице. Механические свойства таблеток оценивали с использованием прочности на растяжение, показателя хрупкого разрушения и хрупкости таблеток, в то время как свойства высвобождения лекарственного средства оценивали с использованием разложения и времени растворения. Изучались физические характеристики, такие как растворимость, индекс набухания, потери при сушке и рН. Диклофенак натрия использовали в качестве модельного препарата для приготовления гелей.
Кафедра химической технологии топлива и химической кибернетики
Реферат
Название реферата:
“ Природные полимеры, полимеры вокруг нас “
по дисциплине «Введение в инженерную деятельность»
Выполнили студенты гр. 2Д42 Никонова Ньургуйаана
Прокопчук Кристина
Даянова Регина
Реферат принят:
Мойзес О. Е.
Было установлено, что гели, приготовленные с 0% слизи, идеальны и сопоставимы с коммерческим препаратом. Плод сферический с гладкой желтой волокнистой мезокарпом и твердой эндокарпом, когда созревает. Изучены фармацевтические применения других десен. Инулин представляет собой природный полисахарид для хранения, который содержится во многих растениях, таких как лук, чеснок, артишок и цикорий. Большинство из этих цепей фруктозы имеют блок глюкозы в качестве исходного фрагмента. Разработаны различные инелиновые гидрогели, которые служат потенциальными носителями для введения лекарств в толстую кишку.
(Подпись)
2014г.
(дата проверки отчета)
Томск 2014 г.
1.Введение ……………………………………………………………………………………………..2
2.Понятие полимера и классификация ………………………………………………….3
3.Целлюлоза ……………………………………………………………………………………………3
4.Крахмал…………………………………………………………………………………………………5
Виниловые группы вводят в цепи инулина с образованием гидрогелей путем свободнорадикальной полимеризации. Крахмал, будь то в нативной или модифицированной форме, использовался в качестве одного из ключевых фармацевтических эксципиентов в фармацевтических таблетках и капсульных препаратах. Он выполняет различные функции, такие как набухание, связывание, разрыхлитель или помощь в доставке лекарств. Микрокапсулы, содержащие белок и ингибитор протеиназы, были приготовлены для доставки белков или пептидных лекарств перорально.
Микрокапсулы загружали нативным или аминозащищенным апротинином путем включения ингибиторов протеазы в водную фазу во время процесса сшивания. Ацетилирование крахмала значительно снижает набухание и ферментативную деградацию. Сообщалось о системах доставки на основе крахмала-ацетата для контролируемой доставки лекарств. Эти работники сообщили, что ацетилированный картофельный крахмал существенно замедляет высвобождение лекарственного средства по сравнению с таковым из натуральной картофельной крахмальной пленки.
5.Глютин…………………………………………………………………………………………………..6
6.Казеин……………………………………………………………………………………………………6
7.Каучук…………………………………………………………………………………………………….7
8.Резина……………………………………………………………………………………………………7
9.Синтетические полимеры…………………………………………………………………...9
Было исследовано покрытие пленочной пленки богатым амилозой кукурузным крахмалом. Эти работники провели исследование по использованию на водной основе богатого амилозой крахмального пленочного покрытия таблеток. Используя систему вентиляции с боковой вентиляцией, они исследовали влияние концентрации пластификатора, температуры покрытия и скорости распыления раствора для покрытия. В своем исследовании они отметили, что при низких скоростях распыления температура наносимого покрытия не влияет на шероховатость покрытой таблетки, но при высоких скоростях распыления высокие температуры дают гладкие пленки.
10.Свойства и важнейшие характеристики ……………………………………………10
11. Химические реакции………………………………………………………………………….11
12.Получение……………………………………………………………………………………………12
13.Полимеры в сельком хозяйстве…………………………………………………………..12
14.Полимеры в промышленности…………………………………………………………….14
Некоторые рабочие получали и получали целлюлозу и микрокристаллическую целлюлозу из кукурузных початков, и они сравнивали свойства таблеток таблеток парацетамола, полученных прямым прессованием с микрокристаллической целлюлозой, в качестве единственных эксципиентов с формулой многоэкспиента во влажной грануляции и обнаружили, что первый обладает лучшими свойствами таблетки, добавлены преимущества прямого сжатия и меньшего количества ингредиентов. Циклодекстрины представляют собой циклические олигосахариды, состоящие из шести-восьми единиц глюкозы, соединенных через α-1, 4 глюкозидные связи.
Введение
Термин “полимерия” был введен в науку И.Берцелиусом в 1833 для обозначения особого вида изомерии, при которой вещества (полимеры), имеющие одинаковый состав, обладают различной молекулярной массой, например этилен и бутилен, кислород и озон. Такое содержание термина не соответствовало современным представлениям о полимерах. “Истинные” синтетические полимеры к тому времени еще не были известны.
Это свойство лекарственного средства может быть использовано для образования систем доставки лекарств с двоеточием. Они показали, что сложноэфирный конъюгат высвобождал препарат преимущественно при инкубации с содержимым слепой кишки или толстой кишки, тогда как при инкубации с содержимым желудка или кишечника в гомогенатах кишечника или печени или в крови крысы не наблюдалось заметного высвобождения лекарственного средства. Более низкий побочный эффект конъюгата объяснялся прохождением конъюгата через желудок и тонкий кишечник без существенной деградации или абсорбции, а затем деградацией конъюгата, особенно в толстой кишке.
Ряд полимеров был, по-видимому, получен еще в первой половине 19 века. Однако химики тогда обычно пытались подавить полимеризацию и поликонденсацию, которые вели к “осмолению” продуктов основной химической реакции, т.е., собственно, к образованию полимеров (до сих пор полимеры часто называют “смолами”). Первые упоминания о синтетических полимерах относятся к 1838 (поливинилиденхлорид) и 1839 (полистирол),
Гели переменной прочности формируются в зависимости от температуры нагрева, времени термообработки и концентрации курдлана. Среди этих макромолекул склероглюкан также, по-видимому, потенциально полезен для приготовления дозированных форм модифицированного высвобождения, и многочисленные исследования были посвящены этой конкретной теме.
Недавно было синтезировано и охарактеризовано карбоксиметильное производное склероглюкана с 65 - 5% -ной карбоновой группой степени дериватизации. Их потенциал как систем доставки лекарств также оценивался. Скорость высвобождения лекарств была критически связана с концентрацией соли. Путем соответствующей комбинации гидрогелей, полученных с использованием различных количеств соли, можно было получить систему, способную высвобождать диклофенак с кинетикой нулевого порядка. Первичные тесты на раздражение кожи показали хорошую биосовместимость нового полимера, а также его гидрогелей.
Химия полимеров возникла только в связи с созданием А.М.Бутлеровым теории химического строения. А.М.Бутлеров изучал связь между строением и относительной устойчивостью молекул, проявляющейся в реакциях полимеризации. Дальнейшее свое развитие наука о полимерах получила главным образом благодаря интенсивным поискам способов синтеза каучука, в которых участвовали крупнейшие учёные многих стран (Г.Бушарда, У.Тилден, немецкий учёный К Гарриес, И.Л.Кондаков, С.В.Лебедев и другие). В 30-х годов было доказано существование свободнорадикального и ионного механизмов полимеризации. Большую роль в развитии представлений о поликонденсации сыграли работы У.Карозерса.
Он имеет компоненты абиетической и пимаровой кислот. Розин и его производные пользуются растущей ролью в фармации. Исследования свойств пленкообразующих и покрывающих свойств канифоли и глицеринового эфира малеиновой канифоли показали, что канифоль обладает отличными пленкообразующими свойствами, которые могут быть использованы в качестве материалов для покрытия фармацевтических продуктов, а также в системах доставки лекарств с пролонгированным высвобождением. Канифольные пленки были биоразлагаемыми и биосовместимыми.
Производные канифоли синтезировали реакцией с полиэтиленгликолем 200 и малеиновым ангидридом. Производные, подходящие для поддержания высвобождения лекарственного средства из матричных таблеток и гранул. Наночастицы розина, нагруженные гидрокортизоном, замедляют выделение активного вещества и демонстрируют потенциал производства канифоли эффективных систем доставки лекарственных веществ из наночастиц.
С начала 20-х годов 20 века развиваются также теоретические представления о строении полимеров Вначале предполагалось, что такие биополимеры, как целлюлоза, крахмал, каучук, белки, а также некоторые синтетические полимеры, сходные с ними по свойствам (например, полиизопрен), состоят из малых молекул, обладающих необычной способностью ассоциировать в растворе в комплексы коллоидной природы благодаря нековалентным связям (теория “малых блоков”). Автором принципиально нового представления о полимерах как о веществах, состоящих из макромолекул, частиц необычайно большой молекулярной массы, был Г.Штаудингер. Победа идей этого учёного заставила рассматривать полимеры как качественно новый объект исследования химии и физики.
Изучение и использование эксципиентов из природных источников было рассмотрено и обсуждено в соответствии с их классами. Природные полимерные эксципиенты и их модификации продолжают доминировать в исследовательских усилиях ученых в поиске дешевых, менее дорогостоящих, биодеградируемых, эко-дружественных эксципиентов. Некоторые из этих эксципиентов имеют очевидные преимущества перед своими синтетическими аналогами в некоторых конкретных системах доставки из-за присущих им характеристик. Если текущие интенсивные исследования использования натуральных полимерных материалов поддерживаются и поддерживаются, вероятно, произойдет прорыв, который преодолеет некоторые из недостатков этого класса потенциальных фармацевтических эксципиентов, которые изменят ландшафт предпочтительных фармацевтических эксципиентов для доставки лекарств в будущем.
Понятие полимера и классификация
Полимеры - химические соединения с высокой молекулярной массой (от нескольких тысяч до многих миллионов), молекулы которых (макромолекулы) состоят из большого числа повторяющихся группировок (мономерных звеньев). Атомы, входящие в состав макромолекул, соединены друг с другом силами главных и (или) координационных валентностей.
Использование молекулярно-ситовой хроматографии в исследованиях на агациевой сенегальной смоле. Бюллетень разной информации, Королевский ботанический сад.
- Характеристика характеристик растворения.
- Вайнхайм, Германия.
Классификация.
По происхождению полимеры делятся на:
природные (биополимеры), например белки, нуклеиновые кислоты, смолы природные
синтетические, например полиэтилен, полипропилен, феноло-формальдегидные смолы.
К природным полимерам, применяемым в полиграфии, относятся: полисахариды (целлюлоза крахмал, камеди), 6елки, глютин, казеин, альбумин), полидиены (каучук).
Эти лабданы представляют собой дитерпены и триены, оснащенные органическим скелетом тремя алкеновыми группами для полимеризации. Поскольку янтарь созревает на протяжении многих лет, происходит большая полимеризация, а также реакции изомеризации, сшивания и циклизации.
Он может быть разрушен химически в его единицы глюкозы, обрабатывая его концентрированными кислотами при высокой температуре. Этот мотив сцепления контрастирует с таковым для α-гликозидных связей, присутствующих в крахмале, гликогене и других углеводах. Целлюлоза представляет собой полимер с прямой цепью: в отличие от крахмала, не происходит намотки или разветвления, и молекула принимает расширенную и довольно жесткую стержнеобразную конформацию, чему способствует экваториальная конформация глюкозных остатков.
Целлюлоза
Целлюлоза, или клетчатка (от латинского слова «целлула» - клетка), широко распространена в природе. Целлюлоза - это прочное волокнистое вещество органического происхождения, из которого состоит опорная ткань всех растений (растительных клеток).
Физические свойства целлюлозы
Целлюлозные волокна отличаются белизной, гибкостью, прочностью, упруго-эластичностью, т.е. способностью обратимо деформироваться без разрушения даже при больших механических напряжениях, нерастворимостью в воде и органических растворителях, неплавкостью.
Несколько гидроксильных групп на глюкозе из одной цепи образуют водородные связи с атомами кислорода на той же самой или на соседней цепи, удерживая цепи плотно вместе бок о бок и образуя микрофибриллы с высокой прочностью на растяжение. Это обеспечивает прочность на растяжение в клеточных стенках, где микрофибриллы целлюлозы встраиваются в полисахаридную матрицу. Хлопковые волокна представляют собой чистейшую натуральную форму целлюлозы, содержащую более 90% этого полисахарида.
По сравнению с крахмалом целлюлоза также гораздо более кристаллична. Известны несколько различных кристаллических структур целлюлозы, соответствующих расположению водородных связей между и внутри нитей. Многие свойства целлюлозы зависят от ее длины цепи или степени полимеризации, количества единиц глюкозы, которые составляют одну полимерную молекулу. Молекулы с очень малой длиной цепи, возникающие в результате разрушения целлюлозы, известны как целлодекстрины; в отличие от целлюлозы с длинной цепью, целлодекстрины обычно растворимы в воде и органических растворителях.
Целлюлоза выдерживает нагрев до 150° без разрушения; при более высокой температуре наблюдается деполимеризация целлюлозы и связанная с этим потеря прочности, а при 270° и выше начинается термическое разложение с выделением продуктов распада: уксусной кислоты, метилового спирта, кетонов, в остатке - деготь и уголь.
Строение целлюлозного волокна.
Заводскую целлюлозу обычно можно найти в смеси с гемицеллюлозой, лигнином, пектином и другими веществами, в то время как бактериальная целлюлоза является довольно чистой, имеет гораздо более высокое содержание воды и более высокую прочность на растяжение из-за более высокой длины цепи.
Это используется при производстве регенерированных целлюлоз из растворяющей целлюлозы. Целлюлоза также растворима во многих типах ионных жидкостей. Целлюлоза состоит из кристаллических и аморфных областей. Обрабатывая его сильной кислотой, аморфные области могут быть разрушены, в результате чего получается нанокристаллическая целлюлоза, новый материал со многими желательными свойствами. В последнее время нанокристаллическая целлюлоза использовалась в качестве фазы наполнителя в полимерных матрицах на основе биомассы для получения нанокомпозитов с превосходными тепловыми и механическими свойствами.
Каждое растительное волокно, например хлопковое, льняное, древесное и др. это одна клетка, оболочка которой состоит в основном из целлюлозы. Внутри волокна имеется канал - капилляр, доступный для проникновения воздуха и влаги. Технические волокна целлюлозы имеют длину в среднем 2,5-3 мм (ель, сосна, береза, тополь) и 20-25 мм (лен, хлопок, пенька) при диаметре 25 мкм.
Целлюлозного растительного волокна имеет фибриллярное строение. Фибриллы - это нитевидные, элементарные рол окна - пачки молекул целлюлозы, прочно соединенных между собой водородными связями, длиной 50-мкм и диаметром 0,1-0,4 мкм. Вероятнее всего, что целлюлоза образует упорядоченную систему нитей - фибрилл, расположенных более плотно вокруг внутреннего канала (капилляра) волокна и более свободно в наружных его слоях. В промежутках между фибриллами находятся мицеллюлозы и лигнин, причем содержание их увеличивается от внутренних слоев клеточной стоики к наружным. Межклеточные пространства целлюлозы заполнены преимущественно лигнином.
Главный источник получения целлюлозы - древесина... Древесиной называется внутренняя часть деревьев, лежащая под корой и составляющая основную растительную ткань, из которой образуется ствол дерева.
Живая клетка растущего дерева имеет оболочку (стенки) из целлюлозы, внутреннюю полость, заполненную протоплазмой, и ядро. Живая клетка способна долиться и образовывать из года в год в растущем дереве новые образования древесины в слое камбия, под корой.
Живые клетки с течением времени подвергаются одеревенению, приводящему в конечном счете к их полному омертвлению, или одревеснению. Одревеснение клетки происходит главным образом в результате появления в ней лигнина. Древесина на 90-95% состоит, из таких отмерших клеток - волокон, лишенных протоплазмы и ядра, но способных к делению, с внутренней полостью, заполненной воздухом и водой.
Химические строение и свойства целлюлозы. Целлюлоза - это природный полимер полисахарид, принадлежащий к классу углеводов. Гигантская молекула (макромолекула) целлюлозы построена из многократно повторяющихся структурных звеньев - остатков β-глюкозы (О6Н10О5)п. Число п, или коэффициент полимеризации, показывает, сколько раз структурное звено-остаток β -глюкозы - повторяется в макромолекуле целлюлозы, а следовательно, характеризует длину молекулярной цепи (длину молекулы) и предопределяет ее молекулярный вес.
Коэффициент полимеризаций у целлюлозы различного происхождения различен. Так, у древесной целлюлозы он равен 3000, у хлопковой - 12 000, у льняной 36 000 (приблизительно). Этим и объясняется большой прочность хлопкового и льняного волокон по сравнении с волокнами древесной целлюлозы.
Щелочная целлюлоза получается действием на целлюлозу раствора едкого натра. При этом атомы водорода спиртовых гидроксилов частично или полностью заменяются атомами натрия. Щелочная целлюлоза, не теряя своего волокнистого строения, отличается повышенной химической активностью, что и используется при получении простых эфиров целлюлозы, например карбоксиметилцеллюлозы.
Карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) - это простой эфир целлюлозы и гликолевой кислоты. Промышленный способ изготовления карбоксиметилцеллюлозы основан на взаимодействии щелочной целлюлозы с монохлоруксусной кислотой.
Гемицеллюлозы - это нечто среднее между целлюлозой и крахмалом. Они также являются полисахаридами. Молекулы гемицеллюлоз построены из остатков моносахаридов: маннозы (гексозы) и ксилозы (пентозы). Гемицеллюлозы не имеют волокнистого строения. Они служат резервным питательным веществом для растений и предохраняют их от инфекций. Гемицеллюлозы набухают в воде и сравнительно легко гидролизуются даже очень разбавленными кислотами, растворяются в 18,5%-ной щелочи. Гемицеллюлозы не являются вредными примесями целлюлозы, идущей для изготовления бумаги. Наоборот, древесная целлюлоза с большим содержанием гемицеллюлоз легко поддается размолу, а приготовленная из неё бумага имеет повышенную прочность (особенно поверхности), так как гемицеллюлозы являются очень хорошей естественной проклейкой.
Лигнин - вещество химически неустойчивое: под влиянием света, влаги, кислорода, воздуха и тепла лигнин разрушается, вследствие чего растительные волокна теряют прочность и темнеют. Лигнин, в отличие от целлюлозы, растворяется в разбавленных кислотах и щелочах. На этом свойстве лигнина основаны способы производства целлюлозы из древесины, соломы, тростника и других растительных тканей. Строение лигнина очень сложно и еще недостаточно изучено; известно, что лигнин - природный полимер, структурным звеном которого является остаток очень реакционно-способного ароматического спирта - β -оксикониферилового.
Крахмал
Крахмал в виде микроскопических зерен образуется в зеленых частях растении из углекислоты воздуха и влаги под влиянием света и уносится вместе с соками растения в клубни и зерна, где и отлагается как запасное питательное вещество.
Физические свойства крахмала. Крахмальные зерна разных растений имеют различную форму и величину. Крахмал не растворяется в холодной воде, спирте и эфире. В горячей воде зерна крахмала набухают, увеличиваясь в объеме в сотни раз, затем теряют форму и образуют вязкий и клейкий раствор. Температура растворения крахмала в воде называется температурою клейстеризации. Для картофельного крахмала она равна 60°, для маисового (кукурузного) 70°, пшеничного и рисового - 80°.
Крахмал очень гигроскопичен, он притягивает влагу з окружающего воздуха содержит обычно 10-20% влаги. Плотность крахмала 1,620-1,650 г/см3. С раствором йода крахмальный клейстер дает интенсивно синее окрашивание, исчезающей при кипячении и вновь появляющееся при охлаждении (качественная реакция на крахмал). Химические свойства крахмала. Крахмал, так же как и целлюлоза, является природным полимером - полиcaxapидом, принадлежащим к классу углеводов и отвечающим молекулярной формуле (С6К10О5)п. Но структурным звеном молекулярной цепи крахмала будет остаток α-глюкозы, а целлюлозы - β-глюкозы. Поэтому в крахмале каждые два остатка α-глюкозы образуют остаток дисахарида мальтоза, а в целлюлозе - каждые два остатка β-глюкозы образуют остаток дисахарида целлюлозы. Мальтоза изомер целлюлозы.
Крахмал содержит две фракции полисахаридов: амилозу и амилопектин. Амилоза имеет линейное строение молекул, закрученных в клубочки. Ее коэффициент полимеризации достигает 1000. Амилозой богат картофельный крахмал.
Глютин
Костный клей, мездровый клей и желатин состоят в основном из белкового вещества - глютин а.
Костный клей в виде твердых, хрупких плиток или клеевого студня - галерты вырабатывается из костей, рогов и копыт животных.
Мездровый клей, внешне очень похожий на костный, вырабатывается из мездры, которую счищают со шкур животных.
Желатин по химическому составу очень близок к костному и мездровому клею, но гораздо выше их по качеству, в частности по чистоте. Для получения желатина отбирают лучшие сорта свежих кожевенных отходов: мездру, обрезки телячьих шкур и кости крупного рогатого скота.
В костях мездре, рогах и копытах животных содержится белковое вещество - коллаген (от греческих слов «колла» - клей и «генос»- род, происхождение), не растворимое в воде. Коллаген, однако, под действием длительного нагревания в воде превращается в другой вид белка глютин, растворимый в горячей воде и обладающий клеящими свойствами.
Белковые вещества, или белки, состоят из остатков аминокислот, соединенных между собой амидными группами -NH - СО - в длинные полипептидные молекулярные цепи. Концевыми группами этих цепей (молекул) будут, с одной стороны, амино-, а с другой - карбоксильная группы.
Казеин
Казеин - это белковое вещество, содержащееся в молоке. Коровье молоко содержит 3,2%, козье - 3,8%, овечье - 4,5% казеина в растворенном состоянии. Если к молоку прибавить кислоты или дать молоку скиснуть, казеин свертывается и образует осадок, который можно отфильтровать от сыворотки, высушить и измельчить. Сворачивание казеина происходит также при добавлении к молоку сычужного фермента, т. е. сока, выделяемого одним из отделов желудка жвачных животных. Поэтому и зависимости от способа изготовления различают два вида казеина: кислотный и сычужный. В чистом виде казеин - белый творожистый осадок. И воде казеин не растворяется, а только набухает. Однако казеин хорошо растворяется в щелочных растворах. Для растворения на каждые 100 весовых частей казеина берут одну из следующих щелочных добавок. Для изготовления переплетного клея применяют только кислотный казеин, так как он лучше растворяется и дает более клейкие растворы, чем сычужный казеин. Последний идет главным образом на производство белковой пластической массы - галалит.
Высушенный казеин очень гигроскопичен и поглощает влагу из воздуха. Поэтому казеин надо хранить в сухом, хорошо вентилируемом помещении.
Каучук
Каучук добывается из латекса - сока некоторых тропических деревьев, главным образом гевеи бразильской, произрастающей в Южной Америке, Индии, Африке, Цейлоне.
Латекс - это колоидная система, золь из глобул каучука и воды. При добавлении к латексу кислот или при нагревании устойчивость золя нарушается, и каучук выпадает в виде осадка, который высушивают, вальцуют, нарезают листами. В таком виде каучук попадает на резиновые заводы.
Каучук эластичен и прочен, но он затвердевает на морозе, расплавляется при нагревании, а также впитывает воду и растворяется в бензине и некоторых других органических растворителях. Поэтому каучук долгое время не находил практического применения. Каучук начали применять для изготовления резины только в 40-х гг. XIX в., после того, как Чарльз Гудъир нашел, что в результате нагревания с серой каучук становится резиной. Процесс взаимодействия каучука с серой при 125-150° называется вулканизацией. (При вулканизации атомы серы присоединяются к молекулам каучука по месту двойных связей, «сшивая» молекулярные цепи каучука в непрерывную трехмерную сетчатую систему)
Резина
Резиной называется каучук, смешанный с серой, ускорителями процесса вулканизации, усилителями, наполнителями, мягчителями, противостарителями, красочными пигментами и подвергнутый процессу вулканизации.
Ускорители вулканизации, например каптакс, тиурам и др., значительно сокращают время вулканизации и одновременно улучшают механические свойства резины.
Усилители, например сажа, и наполнители, например мелд увеличивают механическую прочность резины в несколько раз и одновременно позволяют сэкономить некоторое количество каучука, снизить стоимость резины.
Мягчители, например минеральные масла, облегчают переработку резиновой смеси и уменьшают твердость готовых резиновых изделий.
Противостарители, например эджерайт, препятствуют преждевременному отвердеванию резины; потере эластичности и упругости.
Красящие вещества придают резине тот или иной цвет. Функции красящих веществ выполняют сажа, красная окись железа (редоксайд), двуокись титана, окись цинка и др. Примерные составы резиновых смесей даются в главе пятой «Эластомеры».
Все составные части резиновой массы смешивают на вальцах или в резиносмесителе. После этого резиновой массе придается форма листов каландрированием или «сырых» заготовок будущих резиновых изделий.
Для закрепления формы изделий, и придания им надлежащих свойств они должны быть подвергнуты процессу вулканизации при 120-150° во время прессования заготовок с давлением 15-25 кг/см или при нормальном давлении после формования деталей из заготовок.
Атомы или атомные группы могут располагаться в макромолекуле в виде: открытой цепи или вытянутой в линию последовательности циклов (линейные полимеры, например каучук натуральный); цепи с разветвлением (разветвленные полимеры, например амилопектин), трехмерной сетки (сшитые полимеры, например отверждённые эпоксидные смолы). Полимеры, молекулы которых состоят из одинаковых мономерных звеньев, называются гомополимерами (например поливинилхлорид, поликапроамид, целлюлоза).
Макромолекулы одного и того же химического состава могут быть построены из звеньев различной пространственной конфигурации. Если макромолекулы состоят из одинаковых стереоизомеров или из различных стереоизомеров, чередующихся в цепи в определенной периодичности, полимеры называются стереорегулярными.
Полимеры, макромолекулы которых содержат несколько типов мономерных звеньев, называются сополимерами. Сополимеры, в которых звенья каждого типа образуют достаточно длинные непрерывные последовательности, сменяющие друг друга в пределах макромолекулы, называются блоксополимерами. К внутренним (неконцевым) звеньям макромолекулы одного химического строения могут быть присоединены одна или несколько цепей другого строения. Такие сополимеры называются привитыми.
Полимеры, в которых каждый или некоторые стереоизомеры звена образуют достаточно длинные непрерывные последовательности, сменяющие друг друга в пределах одной макромолекулы, называются стереоблоксополимерами.
В зависимости от состава основной (главной) цепи полимеры, делят на: гетероцепные, в основной цепи которых содержатся атомы различных элементов, чаще всего углерода, азота, кремния, фосфора
гомоцепные,основные цепи которых построены из одинаковых атомов.
Из гомоцепных полимеров наиболее распространены карбоцепные полимеры, главные цепи которых состоят только из атомов углерода,например полиэтилен, полиметилметакрилат, политетрафторзтилен. Примеры гетероцепных полимеров - полиэфиры (полиэтилентерефталат, поликарбонаты), полиамиды, мочевино-формальдегидные смолы, белки, некоторые кремнийорганические полимеры. Полимеры, макромолекулы которых наряду с углеводородными группами содержат атомы неорганогенных элементов, называются элементоорганическими. Отдельную группу полимеров образуют неорганические полимеры, например пластическая сера, полифосфонитрилхлорид.
Синтетические полимеры
Полиэтилен получается полимеризацией этилена двумя способами: при высоком или при низком давлении. Этилен из-за строго симметричного строения молекулы полимеризуется с трудом. Полиэтилен полупрозрачный бесцветный очень прочный термопластичный полимер с хорошими диэлектрическими и антикоррозионными свойствами. Высокая прочность полиэтилена объясняется его кристаллическим строением. Полиэтилен применяется для изготовления пленочных материалов, облицовки электропроводов, изготовления труб, сосудов бытового и промышленного назначения. Полиэтиленовые пленки пропускают ультрафиолетовые лучи, что очень ценно в случае применения их как защитных покрытий в сельском хозяйстве взамен стекла. Низкомолекулярный полиэтилен - воскообразный продукт - применяется как добавка к печатным краскам.
Печатание на полиэтилене весьма затруднительно, так как он имеет чрезвычайно ровную сомкнутую поверхность, не проницаемую для красок и растворителей, и плохие адгезионные свойства по отношению к печатным краскам. Поэтому поверхность полиэтилена, перед печатью активируют различными способами: ионизируют электрическим силовым полем, окисляют перманганатом и другими сильными окислителями, подвергают кратковременному действию пламени. После этого полиэтилен запечатывают любым способом. Предпочтение, однако, отдают способу глубокой печати, этмографии или эластографии.
Полихлорвинил (- СН2 - СНС1-) - термопластичный твердый роговидный полимер. Начинает размягчаться при 92-94° и плавится при 170°. Становится упруго-эластичным и гибким при добавлении пластификаторов например 30-35% дибутилфталата. Полихлорвинил с введенными в него пластификаторами и пигментами называется винипластом. Он выпускается в виде пластин и пленок, применяется для изготовления плоских, и ротационных (цилиндрических) стереотипов, дубликатов клише, книжных переплетов и текстовинитовых декельных покрышек.
Текстовинит полиграфический представляет собой хлопчатобумажную ткань с нанесенным на нее упруго-эластичным слоем из полихлорвинила, пигментов, наполнителей и пластификатора - дибутилфталата. Применяется в качестве декелей (упруго-эластичных прокладок) печатных машин. Вырабатывается толщиной 0,65 мм (при допуске ±0,05 мм).
Покрытие должно быть гладким, ровным, эластичным, не липким и немарким, устойчивым к действию воды, керосина, бензина, машинного масла и не должно иметь неприятного запаха.
Поливинилиденхлорид - это полимер винилиденхлорида применяется редко из-за плохой растворимости и нестабильности. Однако большое практическое значение имеет сополимер винилиденхлорида и хлорвинила.
I Сополимер хлорвинила и винилиденхлорида выпускается под маркой латекс СВХ. Применяется для пропитке бумаги и изготовления переплетных материалов - заменителей ледерина и коленкора.
Полистирол - твердый прозрачный бесцветный термопластический полимер, размягчающийся при 80° и плавящийся при 170°. В виде сополимера с акрилонитрилом применяется для отливки типографских шрифтов. Сополимер выпускается под маркой СНАК-15, содержит 85% стирола и 15% акрилонитрила, отличается высокой прочностью и устойчивостью к действию органических растворителей и смывающих веществ
Свойства и важнейшие характеристики.
Линейные полимеры обладают специфическим комплексом физико-химических и механических свойств. Важнейшие из этих свойств: способность образовывать высокопрочные анизотропные высокоориентированные волокна и пленки, способность к большим, длительно развивающимся обратимым деформациям; способность в высокоэластичном состоянии набухать перед растворением; высокая вязкость растворов. Этот комплекс свойств обусловлен высокой молекулярной массой, цепным строением, а также гибкостью макромолекул. При переходе от линейных цепей к разветвленным, редким трехмерным сеткам и, наконец, к густым сетчатым структурам этот комплекс свойств становится всё менее выраженным. Сильно сшитые полимеры нерастворимы, неплавки и неспособны к высокоэластичным деформациям.
Полимеры могут существовать в кристаллическом и аморфном состояниях. Необходимое условие кристаллизации - регулярность достаточно длинных участков макромолекулы. В кристаллических полимерах возможно возникновение разнообразных надмолекулярных структур (фибрилл, сферолитов, монокристаллов, тип которых во многом определяет свойства полимерного материала. Надмолекулярные структуры в незакристаллизованных (аморфных) полимерах менее выражены, чем в кристаллических.
Незакристаллизованные полимеры могут находиться в трех физических состояниях: стеклообразном, высокоэластичном и вязкотекучем. Полимеры с низкой (ниже комнатной) температурой перехода из стеклообразного в высокоэластичное состояние называются эластомерами, с высокой - пластиками. В зависимости от химического состава, строения и взаимного расположения макромолекул свойства полимеры могут меняться в очень широких пределах. Так, 1,4.-цисполибутадиен, построенный из гибких углеводородных цепей, при температуре около 20 °С - эластичный материал, который при температуре -60 °С переходит в стеклообразное состояние; полиметилметакрилат, построенный из более жестких цепей, при температуре около 20 °С - твердый стеклообразный продукт, переходящий в высокоэластичное состояние лишь при 100 °С. Целлюлоза - полимер с очень жесткими цепями, соединенными межмолекулярными водородными связями, вообще не может существовать в высокоэластичном состоянии до температуры ее разложения. Большиеразличия в свойствах полимеров могут наблюдаться даже в том случае, если различия в строении макромолекул на первый взгляд и невелики. Так, стереорегулярный полистирол - кристаллическое вещество с температурой плавления около 235 °С, а нестереорегулярный вообще не способен кристаллизоваться и размягчается при температуре около 80 °С.
Химические реакции
Полимеры могут вступать в следующие основные типы реакций :
образование химических связей между макромолекулами (так называемое сшивание), например при вулканизации каучуков, дублении кожи;
распад макромолекул на отдельные, более короткие фрагменты, реакции боковых функциональных групп полимеров с низкомолекулярными веществами, не затрагивающие основную цепь (так называемые полимераналогичные превращения);
внутримолекулярные реакции, протекающие между функциональными группами одной макромолекулы, например внутримолекулярная циклизация. Сшивание часто протекает одновременно с деструкцией. Примером полимераналогичных превращений может служить омыление поливтилацетата, приводящее к образованию поливинилового спирта.