Tópico da aula: “Polímeros termoplásticos”

Tipo de aula: uma lição para aprender novos conhecimentos.

Formulário de aula: lição combinada.

O objetivo da lição: continuar a se familiarizar com alto peso molecular

compostos utilizando o exemplo de plásticos feitos de polímeros termoplásticos; dar características gerais polietileno, polipropileno, cloreto de polivinila, poliestireno e polimetilmetacrilato.

Tarefas:

a) educacional- apresentar aos alunos os recursos

polímeros termoplásticos, com sua composição, propriedades e métodos para sua

produção e áreas de aplicação;

ensine os alunos a provar algumas das propriedades desses plásticos.

b) educacional- cultivar uma atitude responsável em relação à implementação

atribuições, autoconfiança ao responder no quadro, para cultivar o patriotismo.

c) desenvolver- contribuir desenvolvimento adicional

habilidades e habilidades intelectuais, fazer inferências, conclusões;

expandir os horizontes gerais dos alunos e desenvolver seu interesse em aprender

Métodos:

a) verbais– história, mensagens dos alunos, conversa frontal,

respostas individuais dos alunos.

b) visual– trabalhar com mesas, trabalhar com uma coleção de polímeros, trabalhar

com modelos magnéticos de unidades estruturais de polipropileno,

demonstração de coleções de produtos feitos de diversos polímeros, trabalho com

codograma.

c) prático– realização de trabalhos laboratoriais.

Equipamentos e reagentes:

coleta de polímeros termoplásticos em tubos de ensaio – polietileno, polipropileno, policloreto de vinila, poliestireno, polimetilmetacrilato;

flipchart quadro interativo.

amostras de produtos de polietileno - fios elétricos isolados, filmes, capas de cadernos e livros, tampas de garrafas plásticas, recipientes para xampus e alvejantes, plugues, tubos, isolamento de janelas, recipientes óleo de motor e fluido de freio, bolsas, tubos de cremes, prendedores de roupa

amostras de produtos de polipropileno - louças sanitárias, garrafas plásticas, talheres descartáveis ​​de plástico, copos plásticos de sorvete, manteiga, queijo processado, saco de açúcar em tecido técnico, saco de tecido técnico, corda sintética.

amostras de produtos feitos de cloreto de polivinila - couro artificial, linóleo, fios elétricos isolados, oleados, capas de livros, estojos para canetas hidrográficas.

amostras de produtos de poliestireno – botões, réguas, saboneteiras, recipientes para shampoo, recipientes para cremes, embalagens para comprimidos, doces, sabonetes, medicação, talheres descartáveis ​​de plástico, estojos para canetas de gel e esferográficas.

amostras de produtos feitos de polimetilmetarilato - lentes, vidros de relógio, vidros de abajures, vidros de aquário, joias, botões.

Nas mesas dos alunos: lamparinas, fósforos, porta-tubos de ensaio, canecas de amianto, porta-tubos de ensaio, varetas de vidro, pedaços de produtos de polietileno, amostras de plástico, pinças para cadinho, água destilada.

Plano de aula

Tempo de organização- 1 minuto.

Teste de conhecimentos – 10 min.

Aprendendo novo material – 58 min.

Consolidação – 20 min.

Lição de casa – 1 min.

Tempo de organização:

Assim, na lição anterior iniciamos nosso conhecimento da química dos compostos macromoleculares e estudamos os conceitos básicos da química das Forças Navais. E antes de prosseguirmos com um estudo mais aprofundado do DIU, verificaremos se você domina bem o material estudado.

Verificação de conhecimento:

Levantamento frontal:

Definir reações de polimerização e policondensação e explicar as semelhanças e diferenças entre essas reações.

Quais são as principais características das substâncias envolvidas nas reações de polimerização e policondensação? Dê exemplos de tais reações.

O que é um monômero e o que é chamado de unidade estrutural de um polímero? Quais são suas semelhanças e diferenças?

O que é uma macromolécula?

Como é chamado o grau de polimerização? Como calcular isso?

Qual forma geométrica tem moléculas de polímero?

O que são polímeros termoplásticos e termofixos?

3. Aprendendo novo material:

Hoje na aula estudaremos polímeros obtidos em reações de polimerização. Todos esses polímeros pertencem ao grupo dos polímeros termoplásticos. O objetivo desta lição é estudar mais detalhadamente a composição, preparação, propriedades e significado prático dos polímeros termoplásticos.

No curso escolar de química, são estudados cinco desses polímeros: polietileno, polipropileno, cloreto de polivinila, poliestireno e polimetilmetacrilato. Conheceremos suas características conforme planejado.

Anote em seu caderno:

Fórmula e nome do monômero.

Equação de reação e ligação estrutural.

Físico e Propriedades quimicas.

Aplicativo.

Anotaremos os dois primeiros pontos das características, conheceremos o terceiro ponto realizando experimentos de laboratório e demonstração, e no quarto ponto ouviremos o relato dos grupos que receberam antecipadamente uma tarefa criativa.

Comecemos pelas características do polietileno. Escreva o título

"Polietileno".

O monômero é etileno.

Equação da reação receptora (deve ser escrita no quadro - um aluno).

Não faz muito tempo, esta reação era realizada em alta ou baixa pressão e a uma temperatura estritamente definida. Agora a polimerização do polietileno e de outros polímeros termoplásticos é realizada à pressão atmosférica e a temperatura do quarto na presença de catalisadores - cloreto de titânio (II) e um composto organometálico - trietilalumínio.

O polietileno sintetizado nessas condições é mais resistente ao calor e possui maior resistência mecânica. Isso se explica pelo fato de o polímero adquirir uma estrutura estritamente linear, possuir menos ramificações e, portanto, as moléculas ficarem mais adjacentes umas às outras. Aqueles. Novamente, usando este exemplo, estamos convencidos da conclusão de A. M. Butlerov de que as propriedades das substâncias dependem de sua estrutura.

Propriedades físicas: Observem as amostras de polietileno em suas mesas. O que você pode dizer sobre suas propriedades físicas pela aparência?

Este é um sólido branco, em camada fina é transparente e incolor. Ao toque é uma substância um tanto gordurosa, semelhante à parafina. Seu ponto de fusão é 110 C. sua resistência mecânica é a mais baixa entre os polímeros termoplásticos.

Estudaremos a relação do polietileno com o calor e suas propriedades químicas durante trabalhos de laboratório.

Trabalho de laboratório “Estudo das propriedades do polietileno”.

Experiência nº 1. Pedaços de polietileno (PE) foram colocados em um tubo de ensaio com água.

Observações: não ocorrem alterações.

Conclusão: O PE é resistente à água.

Experiência nº 2. Um pedaço de produto PE foi levemente aquecido em uma chama e seu formato foi alterado com uma vareta de vidro. Tentamos mudar o formato do produto após o resfriamento.

Observações: quando aquecido o formato mudou, mas quando resfriado não mudou.

Conclusão: PE é termoplástico.

Experiência nº 3. Um pedaço de produto PE foi incendiado.

Observações: O PE queima com chama azulada, espalhando cheiro de parafina derretida.

Conclusão: O PE se decompõe em altas temperaturas.

Experiência nº 4. Colocamos 1 pedaço de PE em tubos de ensaio a) com água de bromo, b) com

solução de permanganato de potássio.

Observações: a cor das soluções não mudou.

Conclusão: O PE é resistente a agentes oxidantes.

Experiência nº 5. Coloque 1 pedaço de PE em tubos de ensaio a) com conc. sulfúrico,

b) com conc. ácido nítrico, c) com solução de hidróxido de sódio.

Observações: em tubos de ensaio com ácido sulfúrico e hidróxido de sódio não há alterações, mas em tubos de ensaio com ácido nítrico o PE se dissolve gradativamente.

Conclusão: O PE é resistente a ácidos e álcalis, exceto ácido nítrico.

Assim, durante trabalhos de laboratório descobrimos que o PE é resistente à água, aos agentes oxidantes, bem como aos ácidos e álcalis, com exceção do ácido nítrico. Além dessas propriedades, o polietileno é um bom dielétrico e à prova de gases. Todas essas propriedades determinaram seu uso prático. Agora ouviremos a apresentação do primeiro grupo de pesquisadores encarregados de encontrar amostras de produtos de polietileno entre utensílios domésticos com base na natureza de sua combustão.

Apresentação do primeiro grupo de pesquisadores(demonstração de objetos).

Um representante do grupo fala sobre quais objetos foram estudados, qual foi a natureza da combustão dessas amostras de substâncias, qual foi a cor da chama e o cheiro durante a queima. Descreve o uso de polietileno.

Questões adicionais:

Que propriedade do polietileno é usada quando é usado para isolamento de fios?

Que propriedade do polietileno é utilizada quando é utilizado como material de embalagem?

Que propriedade do polietileno é utilizada na fabricação de recipientes para armazenamento de óleo de motor e alvejantes?

"Polipropileno".

1. Monômero - propileno

2. Equação de reação (um aluno no quadro)

Mas essa reação tem características próprias - no processo de polimerização

As moléculas de propileno podem ser conectadas entre si de diferentes maneiras. Se em cada

molécula para selecionar o início - a “cabeça” e o final “cauda”, então o método

que acabamos de escrever é chamado de “cabeça-cauda”. Mas as moléculas podem

conecte-se também na ordem “frente a frente” (demonstração). Disponível

também uma ordem mista de conexão.

No caso em que as moléculas de propileno são conectadas na ordem “cabeça-com-cauda”, um polímero é formado com a alternância correta de grupos metil na molécula - tal polímero é chamado de estereorregular. Para obter tais polímeros, são utilizados catalisadores específicos, temperatura e pressão ideais. Em um polímero estereorregular, as macromoléculas se ajustam firmemente umas às outras, as forças de atração mútua entre elas aumentam, o que afeta as propriedades. Vamos escrever “Polímero estereorregular” - este é um polímero com a alternância correta de radicais laterais na molécula. Para o polipropileno, a estereregularidade pode ser devida a duas variantes da estrutura da cadeia de carbono na macromolécula (demonstração). No primeiro caso, os grupos metil estão localizados estritamente em um lado da cadeia de carbono; no segundo caso, os radicais metil estão localizados em ambos os lados da cadeia de carbono, mas de forma estritamente regular.

3.As propriedades físicas do polipropileno são em muitos aspectos semelhantes às propriedades do polietileno. É também um sólido branco a amarelado e gorduroso ao toque (encontre uma amostra de polipropileno em sua bancada). Também é resistente à água, agentes oxidantes, ácidos e álcalis, mas é mais resistente ao calor.

Ponto de fusão do polipropileno 160 – 180C O polipropileno possui grande resistência mecânica. Todas essas propriedades influenciam sua aplicação.

Vamos ouvir a mensagem do segundo grupo de pesquisadores.

Apresentação do segundo grupo de pesquisadores(demonstração de objetos).

Pergunta adicional: Qual propriedade do polipropileno é utilizada na fabricação de sacolas e sacolas de compras?

Professor: EM Ultimamente feito de polipropileno grande número produtos de encanamento e os próprios canos de água. O polipropileno possui altíssima resistência à flexão, compressão e cargas em uma ampla faixa de temperatura.

Os tubos de polipropileno para sistemas de abastecimento de água quente são produzidos com tecnologia de radiação. Uma tonelada desses tubos economiza 5 toneladas de metal e aumenta várias vezes a vida útil de todo o sistema.

Professor: O próximo polímero que caracterizaremos é o cloreto de polivinila.

« Cloreto de polivinila."

1. Monômero - cloreto de vinil ou cloreto de vinil

2. Equação da reação receptora (um aluno escreve no quadro).

3. Propriedades físicas: o cloreto de polivinila é resistente a ácidos e álcalis, possui boas propriedades dielétricas e possui grande resistência mecânica.

Dois tipos de plásticos são produzidos à base de cloreto de polivinila: plástico vinílico (polímero duro) e composto plástico (polímero macio). Ouviremos um relatório do terceiro grupo de investigadores sobre a utilização do cloreto de polivinilo.

Apresentação do terceiro grupo de pesquisadores(demonstração de objetos).

Experiência de demonstração - combustão de PVC.

Pergunta adicional: De que tipo de plástico – plástico vinílico ou composto plástico – são feitos o couro artificial, o oleado, o linóleo e o isolamento de fios?

Professor: Tubos e peças químicas resistentes a produtos químicos são preparados em plástico vinílico.

equipamentos, bancos de baterias.

"Poliestireno."

Monômero - estireno

2. Equação da reação receptora (um aluno escreve no quadro).

Estas também são moléculas lineares, construídas de acordo com o tipo “cabeça-cauda”.

3. Propriedades físicas: o poliestireno pode ser transparente ou opaco, possui altas propriedades dielétricas e é quimicamente resistente a álcalis e ácidos, exceto ácido nítrico. Ouviremos um relato do 4º grupo de pesquisadores sobre o uso do poliestireno.

Apresentação do quarto grupo de pesquisadores(demonstração de objetos). Experiência de demonstração - combustão de poliestireno.

Professor: O poliestireno é utilizado na fabricação de peças para equipamentos elétricos e de rádio, materiais decorativos e de acabamento - painéis, lajes de revestimento, equipamentos de iluminação, louças e brinquedos infantis. Além disso, ao adicionar agentes espumantes, a espuma de poliestireno é preparada a partir do poliestireno, que é frequentemente chamado de espuma de poliestireno. É utilizado como material isolante térmico e acústico na construção, equipamentos de refrigeração e indústria moveleira. Serve para embalar dispositivos transportados, produtos alimentícios e isolar tubulações.

"Polimetilmetacrilato."

Monômero – polimetilmetacrilato – éster metílico do ácido metacrílico

Recebendo a equação de reação (um aluno escreve no quadro)

Propriedades físicas - o polimetilmetacrilato é uma substância sólida, incolor, transparente e resistente à luz, que não se quebra com o impacto e é resistente a ácidos e álcalis. Devido à sua transparência, foi chamado de “vidro orgânico”. Ao contrário do vidro de silicato comum, o plexiglass pode ser facilmente usinado e colado.

Ouviremos um relatório do quinto grupo de investigadores sobre a utilização do polimetilmetacrilato.

Apresentação do quinto grupo de investigadores(demonstração de produtos à base de polimetilmetacrilato). Demonstração da combustão do polimetilmetacrilato.

Professor: O polimetilmetacrilato é usado para fabricar produtos de iluminação, lentes e lupas; é usado na tecnologia laser e para envidraçamento de aeronaves, carros e navios.

III. Consolidação.

E agora você tem que fazer trabalho independente, utilizando o material sobre polímeros que está em cada tabela, você deve compilar as características dos polímeros e inserir os dados na tabela. Você registrará a aparência com base nas observações das amostras de polímeros disponíveis em suas tabelas. Propriedades físicas: Densidade recorde, ponto de amolecimento e resistência à tração mecânica. Você pode calcular o grau de polimerização com base nos dados de peso molecular relativo.

4 . Trabalho de casa: terminar de compilar as notas.

Referências:

1. Khomchenko G.P. “Um manual de química para quem ingressa nas universidades”, M., “Novaya

onda", 1998.

2. Breiger L.M. " Planos de aula. 10º ano", Volgogrado, editora "Professor",

2001.

3.. Ivanova R.G., Kaverina A.A., Koroshchenko A.S. "Aulas de Química", M.,

"Iluminismo", 2002.

4. Potapov V.M., Tatarinchik S.N. "Química orgânica", M., "Química", 1989

Os polímeros termoplásticos incluem poliolefinas, poliamidas, cloreto de polivinila, fluoroplástico e poliuretanos.

Os termoplásticos têm uma baixa temperatura de transição para um estado de fluxo viscoso e são bem processados ​​por moldagem por injeção, extrusão e prensagem. Os termoplásticos são utilizados como isolantes, materiais estruturais quimicamente resistentes, vidros ópticos transparentes, filmes, fibras e também como ligantes para produzir materiais compósitos, vernizes, adesivos, etc.

Polietilenoé um produto da polimerização do etileno. É um material relativamente duro e elástico, inodoro, branco em camada espessa e transparente em camada fina (ver amostra 1.1). O polietileno é facilmente processado por vários métodos, é resistente a choques e vibrações, ambientes agressivos e radiação e possui alta resistência ao gelo (até –70 ° C). O polietileno tem tendência a envelhecer quando exposto à luz. Para suprimir os processos irreversíveis de envelhecimento do polietileno, são introduzidos aditivos especiais - estabilizadores - nele (assim como em outros termoplásticos). O polietileno é utilizado na fabricação de tubos, peças não resistentes fundidas e prensadas, filmes, isolamento de fios e cabos e também como revestimento protetor de metais contra corrosão.

Polipropileno – derivado de etileno, material duro e não tóxico com propriedades físicas e mecânicas superiores. Comparado ao polietileno, é mais resistente ao calor, mantém sua forma até 150 o C, mas a resistência ao gelo é menor, até – 15 o C.

É utilizado na fabricação de tubos, peças de automóveis, motocicletas, refrigeradores, carcaças de bombas, recipientes, filmes (ver amostra 1.2).

Cloreto de polivinila (PVC) – polímero amorfo de cor branca, possui altas propriedades dielétricas, resistência química, não inflamável. O cloreto de polivinila não plastificado é chamado de plástico vinílico (ver amostra 1.3). O plástico vinílico tem alta resistência mecânica e boas propriedades de isolamento elétrico, é facilmente moldado, pode ser bem usinado, colado e soldado e é frágil em temperaturas abaixo de zero (faixa de temperatura operacional de – 10 a + 70 °C). Quando aquecido, decompõe-se formando substâncias tóxicas e representa um perigo significativo em caso de incêndio. Vários produtos são feitos de plástico vinílico – torneiras, válvulas, válvulas gaveta, peças de bombas, ventiladores, telhas, tubulações, etc.

Politetrafluoretileno –(fluoroplast-4) é um derivado de flúor do etileno. Entra em estado de fluxo viscoso a uma temperatura de 423 °C; a prensagem dos produtos é realizada a uma temperatura de 380 °C, uma vez que o flúor tóxico é liberado em temperaturas mais altas. O material possui alta resistência ao calor e é resistente a ácidos, álcalis, agentes oxidantes e solventes. Fluoroplástico-4 tem coeficiente de atrito muito baixo (f=0,04), mantém propriedades elásticas até 269 °C.

O Fluoroplast-4 é utilizado na fabricação de: elementos de vedação, membranas, conexões operando em ambientes agressivos; revestimentos antifricção em produtos metálicos; equipamentos de alta frequência, cabos, capacitores, filmes finos isolantes de até 0,005 mm de espessura (ver amostra 1.4).

Poliestireno – polímero duro, rígido e transparente (transmite 90% da luz), possui boas propriedades dielétricas, possui alta resistência química, além de ter boa aderência e pintura. Possui baixa resistência ao calor (até 80 0 C) e resistência ao impacto. Para aumentar a viscosidade, o estireno é copolimerizado com borrachas. É utilizado na fabricação de vasos quimicamente resistentes, peças elétricas (caixas de televisores, rádios, telefones, gravadores), na produção de filmes isolantes elétricos para componentes de rádio, fios, além de filmes para embalagens. É utilizado para fabricar (ver amostras 1.5) utensílios domésticos, brinquedos infantis, material escolar (canetas-tinteiro, etc.), embalagens, tubos, decoração de interiores de refrigeradores (resistência ao gelo até –70 ° C), materiais de revestimento para decoração de interior instalações, interiores de automóveis, etc.

O poliestireno obtido pelo método de emulsão é utilizado para a produção de espumas plásticas utilizadas como material isolante térmico na construção, na fabricação de refrigeradores e também em embalagens.

Polimetilmetacrilato –(vidro orgânico) – um polímero transparente (transmite 92% de luz), resistente a ácidos e álcalis diluídos, resistente a gasolina e óleo, resistente ao gelo (até –60 ° C), solúvel em solventes orgânicos, hidrocarbonetos aromáticos e clorados. Em temperaturas +105…+150 °C é plástico. Processado por moldagem por injeção e extrusão. Possui baixa dureza. É utilizado na fabricação de produtos de iluminação, lentes ópticas e componentes de rádio (ver amostra 1.6).

Poliamidas –(náilon, náilon, etc.) – um polímero com boas propriedades mecânicas e alta resistência ao desgaste. As poliamidas não incham em óleo e gasolina, não se dissolvem em muitos solventes e são resistentes a choques e vibrações. Usado com cargas que incluem fibra de vidro até 30% ou grafite até 10%. Utilizado na fabricação de cordas, engrenagens, rodas dentadas acionamentos por corrente, rodas de bombas centrífugas, mancais lisos, bem como aplicação de revestimentos protetores em metais (ver amostra 1.7).

Poliuretanos – polímeros com alta elasticidade, resistência ao gelo (até –70 ° C), resistência ao desgaste e são resistentes à ação de ácidos e óleos orgânicos e minerais diluídos. São utilizados na fabricação de tubos, mangueiras, vedações e na preparação de adesivos para colagem de metais, vidros e cerâmicas (ver amostra 1.8).

Tereftalato de polietileno(lavsan) – poliéster com propriedades de alta resistência, resistente à radiação ultravioleta e raios X, não inflamável, faixa de temperatura de operação de – 70 a + 255 ° C, 10 vezes mais forte que o polietileno, solda e cola bem. Lavsan é usado para isolamento resistente ao calor de enrolamentos de transformadores, motores elétricos, cabos, peças de equipamentos de rádio, bem como cabo em acionamentos por correia, pneus, correias transportadoras diversas, base de fitas, como material (PET) para garrafas de bebidas (ver amostras 1.9).

Policarbonato – o poliéster de ácido carbônico, após resfriamento rápido, adquire estrutura amorfa e torna-se vítreo. Possui alta resistência, tenacidade, flexibilidade e resistência química. A partir dele são feitos pratos inquebráveis, bem como engrenagens, rolamentos e outras peças.

13.2 Polímeros termofixos

Resinas de fenol-formaldeído– são produtos de policondensação de fenóis com formaldeído. As resinas de fenol-formaldeído possuem alta resistência às intempéries e ao calor, boas propriedades de isolamento elétrico e são resistentes à maioria dos ácidos, com exceção do ácido sulfúrico concentrado e dos ácidos oxidantes (nítrico, crômico) (ver amostra 2.1).

Resinas epóxi– oligômeros ou monômeros contendo pelo menos dois grupos epóxi na molécula, capazes de serem convertidos em polímeros com estrutura espacial. Para a cura a frio de resinas epóxi, poliaminas alifáticas (polietileno poliamina, 5...15% em peso da resina) são utilizadas como endurecedores. O tempo de cura é de 24 horas. Para a cura a quente são utilizadas di e poliaminas aromáticas. A cura é realizada a uma temperatura de 100–180 ° C durante 16–4 horas.A resistência, a resistência química e a resistência ao calor dos compostos epóxi durante a cura a quente são maiores do que durante a cura a frio. As resinas epóxi apresentam alta adesão a metais, vidro, cerâmica e outros materiais (ver amostra 2.2).

Capaz de amolecer repetidamente quando aquecido e endurecer quando resfriado. Estas e muitas outras propriedades dos polímeros termoplásticos são explicadas pela estrutura linear de suas macromoléculas. Quando aquecido, a interação entre as moléculas enfraquece e elas podem se mover umas em relação às outras, o polímero amolece, transformando-se em um líquido viscoso após aquecimento adicional. Com base nesta propriedade várias maneiras moldagem de produtos termoplásticos, bem como sua união por soldagem.

Porém, na prática, nem todos os termoplásticos podem ser tão facilmente transferidos para um estado fluido viscoso, uma vez que a temperatura de início da decomposição térmica de alguns polímeros é inferior à sua temperatura de fluidez (cloreto de polivinila, fluoroplástico, etc.). Neste caso, são utilizados vários métodos tecnológicos que reduzem o ponto de fluidez (por exemplo, através da introdução de plastificantes) ou retardam a degradação térmica (através da introdução de estabilizantes, processamento em ambiente de gás inerte).

A estrutura linear das moléculas também explica a capacidade dos termoplásticos não apenas de inchar, mas também de se dissolver bem em solventes adequadamente selecionados. O tipo de solvente depende da natureza química do polímero. Soluções poliméricas mesmo de concentrações muito baixas (2...5%) são caracterizadas por uma viscosidade bastante elevada. A razão para isso é o grande tamanho das moléculas do polímero em comparação com as moléculas de substâncias convencionais de baixo peso molecular. Após a evaporação do solvente, o polímero retorna ao estado sólido. Esta é a base para a utilização de soluções termoplásticas como vernizes, tintas, adesivos e ligantes em mastiques e soluções poliméricas.

As desvantagens dos termoplásticos incluem; baixa resistência ao calor (geralmente não superior a 80...120 °C), baixa dureza superficial, fragilidade a baixas temperaturas e fluidez a altas temperaturas, tendência ao envelhecimento sob a influência da luz solar e do oxigênio atmosférico.

Os seguintes polímeros termoplásticos são mais amplamente utilizados na construção: polietileno, polipropileno, poliestireno, cloreto de polivinila, perclorovinila, acetato de polivinila e álcool polivinílico, poliisobutileno e poliacrilatos.

O polietileno, (-CH2-CH2-);1, é um produto da polimerização do etileno, cuja parte significativa é obtida a partir do processamento térmico de gases de petróleo (etano, propano, butano) e da hidrólise de derivados de petróleo. As reações de polimerização ocorrem em alta pressão (até 250 MPa) e temperatura de 240...280 °C na presença de oxigênio, e a polimerização catalítica ocorre em média ou baixa pressão.

A polimerização do etileno em alta pressão é realizada em reatores tubulares e caracteriza-se pela complexidade do equipamento tecnológico. Na República da Bielorrússia, essa produção é organizada em Novopolotsk OJSC “Polymir”.

O polietileno de alta pressão é um produto quimicamente resistente com densidade de 0,92...0,95 g/cm3. Possui elasticidade aumentada, o que se explica pela presença de 45% da fase amorfa nele. Disponível em forma de grânulos.

Polietileno pressão baixa obtido a uma temperatura não superior a 80 °C e a uma pressão de 0,05...0,6 MPa num solvente (gasolina) e na presença de catalisadores. É mais frágil e mais sujeito ao envelhecimento do que o HDPE.

As propriedades físicas e mecânicas do polietileno são em grande parte

dependem em grande parte do grau de polimerização, ou seja, da molécula

massas. Sua resistência à tração dependendo

o peso molecular varia de 18 a 45 MPa, densidade -

920...960 kg/m3, ponto de fusão - 110-125 °C. No comprimento

carga física superior a 50...60% da

limite, o polietileno começa a exibir a propriedade de fluxo

honra. Mantém elasticidade até uma temperatura de menos 70 ° C,

facilmente processado em produtos e solda bem. Dele

desvantagens - baixa resistência ao calor e dureza; inflamabilidade e

envelhecimento rápido sob a influência da luz solar. Para mais

resistência a processos oxidativos e influências atmosféricas

vários estabilizadores são introduzidos no polietileno. Por exemplo

medidas, quando 2% de negro de fumo é introduzido no polietileno, sua vida útil é de

as condições atmosféricas aumentam 30 vezes.

O polietileno é utilizado na fabricação de filmes (transparentes e opacos), tubos e isolamentos elétricos; O polietileno espumado na forma de folhas e tubos é utilizado para fins de isolamento térmico e acústico, bem como para juntas de vedação.

O polipropileno, [-CH2-CH-]„, é um produto da polimerização do gás propileno em um solvente. Durante a síntese do polipropileno, formam-se diversos polímeros com diferentes estruturas: isotático, atático e sindiotático. Tacticidade é a maneira pela qual os grupos laterais são organizados ao longo da espinha dorsal de uma molécula de polímero.

O polipropileno isotático é utilizado principalmente, quando todos os grupos metil estão localizados em um lado da macromolécula. Difere do polietileno pela maior dureza, resistência e resistência ao calor (a temperatura de amolecimento é de cerca de 170°C), mas a transição para um estado quebradiço ocorre já em menos 10...20°C. Densidade do polipropileno - 920...930 kg/m3; resistência à tração - 25...30 MPa. O polipropileno é usado quase para os mesmos fins que o polietileno, mas os produtos feitos a partir dele são mais rígidos e resistentes dimensionalmente.

O polipropileno atático (APP) (no APP os grupos metil estão localizados aleatoriamente em ambos os lados da cadeia principal da macromolécula) é obtido durante a síntese do propileno como uma impureza inevitável, mas é facilmente separado do propileno isotático por extração (dissolução em hidrocarboneto solventes). APP é um produto elástico macio com densidade de 840...845 kg/m3 e ponto de amolecimento de 30...80 °C. APP é usado como modificador de composições betuminosas em materiais de cobertura.

Usando catalisadores de metaloceno especiais, o polipropileno sindiotático é produzido quando os grupos metil são organizados de maneira ordenada em ambos os lados da cadeia principal da macromolécula. Este polímero é semelhante à borracha e é um bom elastômero.

O poliisobutileno é um polímero termoplástico semelhante à borracha (seção 17.5).

Poliestireno, (-CH2-CH-)P, - polímero duro transparente com densidade de 1050... 1080 kg/m3; à temperatura ambiente é duro e quebradiço, amolece quando aquecido a 80...100 °C. Resistência à tração - 35...50 MPa. O poliestireno é altamente solúvel em hidrocarbonetos aromáticos, ésteres e hidrocarbonetos clorados; inflamável e frágil; resistente à ação de muitas substâncias agressivas: álcalis, ácidos sulfúricos e outros; Translúcido, resistente à luz.

A matéria-prima para a produção é o estireno - um líquido inflamável amarelo transparente produzido pela hidrólise do óleo ou pela destilação a seco do carvão. O estireno polimeriza facilmente quando exposto à luz solar e ao calor. O poliestireno é enrolado em folhas transparentes, grânulos, pérolas ou pó branco.

Na construção, o poliestireno é utilizado para a fabricação de material isolante térmico - poliestireno expandido com densidade de 10...50 kg/m3, ladrilhos de revestimento e pequenas ferragens. Uma solução de poliestireno em solventes orgânicos é uma boa cola.

O copolímero de estireno butadieno em bloco (SBS) é uma borracha dura usada para modificar a camada de revestimento de betume em materiais impermeabilizantes.

O acetato de polivinila, (-CH2-CH-) é obtido pela polimerização do acetato de vinila. Este é um polímero transparente e duro à temperatura ambiente com uma densidade de 1190 kg/m3. O acetato de polivinila é solúvel em acetona, ésteres, hidrocarbonetos clorados e aromáticos e incha em água. Sua propriedade positiva é a alta adesão a materiais pétreos, vidro e madeira.

Na construção, o acetato de polivinila é utilizado na forma de dispersão de acetato de polivinila (PVAD) - uma massa cremosa de cor branca ou creme claro que se mistura bem com água. O PVAD é obtido pela polimerização do acetato de vinila líquido, que se apresenta na forma Micro-particulas(menos de 5 mícrons) em água. Neste caso, gotículas de acetato de vinila se transformam em partículas sólidas de acetato de polivinila. O estabilizador de emulsão é o álcool polivinílico. O teor de polímero na dispersão é de cerca de 50%.

Disponível em viscosidade média (C), baixa (H) e alta (B) nas formas plastificada e não plastificada. O plastificante é o ftalato de dibutila, cujo conteúdo é indicado na marca por um índice. No PVAD grosso, normalmente utilizado na construção civil, o teor de plastificante é o seguinte (% em peso do polímero): 5... 10 (índice 4), 10... 15 (índice 7) e 30... 35 ( índice 20).

Deve-se lembrar que a dispersão plastificada não é resistente ao gelo e, quando congelada, é irreversivelmente destruída com a deposição do polímero. Portanto, no inverno, o plastificante é fornecido em embalagem separada. Para a plastificação, o plastificante é misturado à dispersão e deixado por 3...4 horas para que penetre nas partículas do polímero. A dispersão não plastificada pode suportar pelo menos quatro ciclos de congelamento-descongelamento a temperaturas até -40 °C. A vida útil do PVAD a uma temperatura de 5...20 °C é de 6 meses.

O acetato de polivinila é amplamente utilizado na construção. A presença de um grupo polar faz com que as moléculas de PVAD tenham alta adesão às superfícies polares, incluindo componentes do concreto. É usado para fazer adesivos, tintas de dispersão aquosa e papéis de parede laváveis. O PVAD é usado para construir pisos de mástique autonivelantes e para modificar argamassas de cimento (argamassas de cimento polimérico e concreto são discutidas em 14LZ). Uma dispersão diluída na concentração de 5...10% é usada para aplicar primer em superfícies de concreto antes de colar o revestimento em mastiques poliméricos e antes de aplicar soluções de cimento polimérico.

A desvantagem dos materiais à base de dispersões de acetato de polivinila é a hidrólise em meio alcalino com formação de álcool polivinílico e ácido. Como os produtos de hidrólise resultantes são altamente solúveis em água, os materiais incham e podem aparecer eflorescências. Isto é explicado pela presença de uma quantidade notável de estabilizador solúvel em água nas dispersões e pela capacidade do próprio polímero de inchar em água. Como a dispersão tem uma reação levemente ácida (pH 4,5...6), quando aplicada em produtos metálicos, é possível a corrosão do metal.

Cloreto de polivinila, (-СН2-СНС1-)„, é o polímero mais comum na construção. Ele é material duro inodoro, incolor ou amarelado (durante o processamento por destruição térmica pode adquirir cor marrom claro). A matéria-prima para a produção do cloreto de polivinila (PVC) é o cloreto de vinila (cloreto de vinila), um gás incolor com odor etéreo e efeito narcótico.

A densidade do PVC é de 1400 kg/m3, a resistência à tração é de 40...60 MPa. Devido ao seu alto teor de cloreto, o cloreto de polivinila não é inflamável e praticamente não queima. O ponto de fluxo do cloreto de polivinila é de 180...200 °C, mas já quando aquecido acima de 160 °C ele começa a se decompor com a liberação de cloreto de hidrogênio. Esta circunstância dificulta o processamento do cloreto de polivinila em produtos.

O cloreto de polivinila combina bem com plastificantes. Isso facilita o processamento e permite a produção de plásticos com diversas propriedades: chapas e tubos rígidos, molduras elásticas, filmes macios. O cloreto de polivinila solda bem; Ele adere apenas a certos tipos de adesivos, por exemplo, perclorovinil. Qualidade positiva cloreto de polivinila - alta resistência química, propriedades dielétricas e baixa inflamabilidade.

Na construção, o cloreto de polivinila é usado para fazer materiais de piso ( tipos diferentes linóleo, telhas de PVC) e películas e espumas decorativas individuais.

O perclorovinil é um produto da cloração do cloreto de polivinila, contendo 60...70% em peso de cloro (em vez de 56% no cloreto de polivinila). A densidade do perclorovinil é de cerca de 1.500 kg/m3. É caracterizado por uma resistência química muito alta a ácidos, álcalis e agentes oxidantes; difícil de queimar. Ao contrário do cloreto de polivinila, o perclorovinil é facilmente solúvel em hidrocarbonetos clorados, acetona, tolueno, xileno e outros solventes. A qualidade positiva do perclorovinil é sua alta adesão a metal, concreto, madeira, couro e cloreto de polivinila. A combinação de alta adesão e boa solubilidade permite a utilização do perclorovinil em adesivos e composições de pintura. Devido à alta durabilidade desse polímero, as tintas perclorovinílicas são utilizadas no acabamento de fachadas de edifícios.

Os poliacrilatos são obtidos pela polimerização dos ácidos acrílico e metacrílico e seus derivados. Os poliacrilatos mais utilizados são o polimetacrilato de metila, o acrilato de polimetila, o acrilato de polietila e o acrilato de polibutila. São polímeros transparentes, incolores e resistentes à luz. O polimetilmetacrilato, por exemplo, também é chamado de vidro orgânico. Comparado aos normais, é menos frágil e fácil de processar. Os produtos feitos de vidro orgânico têm resistência relativamente alta; a resistência à compressão atinge 160 MPa, resistência à flexão - 80...140 MPa e resistência à tração até 100 MPa. É excepcionalmente transparente e pode transmitir até 74% dos raios ultravioleta. O vidro orgânico é usado para envidraçamento de edifícios propósito especial, vitrines, estufas, lanternas de oficinas de produção, etc. Porém, o alto custo desse polímero e a insuficiente resistência à abrasão limitam seu uso na construção.

Os polímeros acrílicos são amplamente utilizados na produção de vernizes e tintas como aditivos na produção de misturas secas.

Rotulagem internacional de termoplásticos para reciclagem

Termoplásticos (polímeros termoplásticos)- são aqueles que amolecem quando aquecidos e endurecem quando resfriados. À temperatura ambiente, os materiais poliméricos termoplásticos são em estado sólido (vítreo ou cristalino). À medida que a temperatura aumenta, eles primeiro entram em estado altamente elástico, então (com mais aquecimento) – em um estado de fluxo viscoso, o que torna possível moldagem termoplástica vários métodos. As transições dos termoplásticos de um estado sólido para um estado altamente elástico e viscoso são reversíveis e podem ser repetidas muitas vezes, o que torna possível a reciclagem de polímeros termoplásticos.

Termoplásticos- são polímeros nos quais, quando aquecidos, não se formam reticulações e que, a uma determinada temperatura característica de cada polímero, podem ser repetidamente (re)amolecidos e passar do estado sólido para o plástico.

Os termoplásticos são produzidos em uma variedade de dois tipos. Primeiro ou base , inclui marcas que diferem em parâmetros de viscosidade (ou moleculares). Eles são aprimorados para processamento com lubrificantes, estabilizantes e outros aditivos. Com base no sortimento básico de marcas, é criado um sortimento de marcas de acordo com as tendências vigentes. propriedades operacionais .

As classes básicas de polímeros são destinadas à reciclagem métodos diferentes(moldagem, extrusão, classes de prensagem, etc.). Cada método produz uma ampla gama de produtos de tamanhos variados. Por exemplo, moldagem por injeção são obtidos produtos de paredes finas com grandes relações comprimento/espessura, produtos de espessura média e produtos de paredes espessas com pequenas relações comprimento/espessura. Portanto, os graus de polímero de acordo com o método de processamento são divididos em graus de acordo com a gama de produtos característicos do método de moldagem correspondente.

A linha de polímeros da marca por viscosidade oferece a possibilidade de processar polímeros usando diferentes métodos em produtos sob condições ideais. Utilizar a marca certa reduz o tempo e a perda de material para desenvolvimento de tecnologia, estabiliza o processo de processamento e as propriedades dos produtos fabricados e garante economia de matéria-prima.

O sortimento de marcas em termos de propriedades de desempenho inclui marcas de polímeros que são melhoradas em determinados indicadores (antifricção, resistente ao desgaste, estabilizado à luz e ao calor, antiestático, especializado em enchimentos, não inflamável, de qualidade alimentar, de qualidade médica, óptico, etc. .

Termoplásticos são polímeros que podem amolecer repetidamente quando aquecidos e endurecer quando resfriados. Estas e muitas outras propriedades dos polímeros termoplásticos são explicadas pela estrutura linear de suas macromoléculas. Quando aquecida, a interação entre as moléculas enfraquece e elas podem se mover umas em relação às outras (como acontece com as partículas de argila úmida), o polímero amolece, transformando-se em um líquido viscoso com maior aquecimento.

A estrutura linear das moléculas também explica a capacidade dos termoplásticos não apenas de inchar, mas também de se dissolver bem em solventes adequadamente selecionados. O tipo de solvente depende da natureza química do polímero. As soluções poliméricas, mesmo em concentrações muito baixas (2...5%), distinguem-se pela viscosidade bastante elevada, a razão para isso é tamanhos grandes moléculas de polímero em comparação com moléculas de substâncias convencionais de baixo peso molecular. Após a evaporação do solvente, o polímero retorna ao estado sólido. Esta é a base para a utilização de soluções termoplásticas como vernizes, tintas, adesivos e ligantes em mastiques e soluções poliméricas.

As desvantagens dos termoplásticos incluem baixa resistência ao calor (geralmente não superior a 80...120 °C), baixa dureza superficial, fragilidade a baixas temperaturas e fluidez a altas temperaturas, e tendência ao envelhecimento sob a influência da luz solar e do oxigênio atmosférico.

Cerca de 20...25% dos polímeros produzidos são utilizados na construção. Os principais polímeros termoplásticos utilizados na construção são cloreto de polivinila, poliestireno, polietileno e polipropileno, além de acetato de polivinila, poliacrilatos, poliisobutileno, etc.

Polietileno- um produto da polimerização do etileno - o polímero mais comum da atualidade. O polietileno tem formato de chifre, é gorduroso ao toque, material translúcido, fácil de cortar com faca; quando aceso, queima e ao mesmo tempo derrete com o cheiro característico de parafina queimada. À temperatura ambiente, o polietileno é praticamente insolúvel em qualquer solvente, mas incha no benzeno e nos hidrocarbonetos clorados; em temperaturas acima de 70...80 °C dissolve-se nos solventes indicados.

O polietileno possui alta resistência química e é biologicamente inerte. Sob a influência da radiação solar (seu componente UV), o polietileno envelhece, perdendo suas propriedades de desempenho.

Quando aquecido a 50...60 °C, o polietileno reduz as suas características de resistência, mas ao mesmo tempo mantém a elasticidade até -60...70 °C. O polietileno solda bem e é facilmente processado em produtos. A partir dele são feitos filmes (transparentes e opacos), tubos e isolamentos elétricos. O polietileno espumado na forma de folhas e tubos é utilizado para isolamento térmico e vedação de juntas.

As desvantagens do polietileno são baixa resistência ao calor e dureza, inflamabilidade e rápido envelhecimento sob a influência da luz solar. Eles protegem o polietileno do envelhecimento através da introdução de cargas (fuligem, pó de alumínio) e/ou estabilizadores especiais.

Polipropileno- um polímero de composição semelhante ao polietileno. Durante a síntese do polipropileno, formam-se diversos polímeros com diferentes estruturas: isotático, atático e sindiotático.

O polipropileno isotático é usado principalmente. Difere do polietileno pela maior dureza, resistência e resistência ao calor (ponto de amolecimento cerca de 170 ° C), mas a transição para um estado quebradiço ocorre já a menos 10...20 º C.

A temperatura máxima de operação para produtos feitos de polipropileno é de 120...140 °C, mas produtos sob carga, como tubulações de água quente, não são recomendados para uso em temperaturas acima de 75 °C.

O polipropileno é usado quase para os mesmos fins que o polietileno, mas os produtos feitos a partir dele são mais rígidos e resistentes dimensionalmente.

Polipropileno atático(APP) é obtido durante a síntese do polipropileno como uma impureza inevitável, mas é facilmente separado do polipropileno isotático por extração (dissolução em solventes de hidrocarbonetos).

Poliisobutileno- polímero termoplástico tipo borracha.

Poliestireno(polivinilbenzeno) - polímero transparente com densidade de 1050...1080 kg/m; à temperatura ambiente é duro e quebradiço e quando aquecido a 80...100 °C amolece. Resistência à tração (a 20 °C) 35...50 MPa. O poliestireno é altamente solúvel em hidrocarbonetos aromáticos (influência do anel benzênico incluído nas moléculas de poliestireno), ésteres e hidrocarbonetos clorados. O poliestireno é inflamável e frágil.

Na construção, o poliestireno é utilizado para a fabricação de material isolante térmico - poliestireno expandido (densidade 15...50 kg/m), ladrilhos de revestimento e pequenas ferragens. Uma solução de poliestireno em solventes orgânicos é uma boa cola.

Acetato de polivinila- polímero transparente, incolor, duro à temperatura ambiente, com densidade de 1190 kg/m. O acetato de polivinila é solúvel em cetonas (acetona), ésteres, hidrocarbonetos clorados e aromáticos, incha em água; não se dissolve em hidrocarbonetos alifáticos e terpênicos. O acetato de polivinila não é resistente a ácidos e álcalis; quando aquecido acima de 130...150°C, se decompõe com liberação de ácido acético. Uma propriedade positiva do acetato de polivinila é sua alta adesão a materiais pétreos, vidro e madeira.

Na construção, o acetato de polivinila é utilizado na forma de dispersão de acetato de polivinila (PVAD) - uma massa cremosa de cor branca ou creme claro que se mistura bem com água. A dispersão de acetato de polivinila é obtida pela polimerização do acetato de vinila líquido, emulsionado na forma de minúsculas partículas (até 5 mícrons) em água.

O acetato de polivinila é amplamente utilizado na construção. É usado para fazer adesivos, tintas dispersas em água e papéis de parede laváveis. O PVAD é utilizado para a instalação de pisos autonivelantes de mástique e para a modificação de argamassas de cimento. A dispersão, diluída na concentração de 5...10, é utilizada para aplicar primer em superfícies de concreto antes da colagem de revestimentos em mastiques poliméricos e antes da aplicação de soluções de cimento polimérico.

A desvantagem dos materiais à base de dispersões de acetato de polivinila é sua sensibilidade à água: os materiais incham e podem aparecer eflorescências neles.

Cloreto de polivinila- o polímero mais comum na construção - é um material sólido, inodoro e insípido, incolor ou amarelado (durante o processamento por destruição térmica pode adquirir uma cor marrom claro) O ponto de fluidez do cloreto de polivinila é 180...200 °C, mas apenas quando aquecido acima de 160 °C .

O cloreto de polivinila combina bem com plastificantes. Isso facilita o processamento e permite a produção de plásticos com diversas propriedades: chapas e tubos rígidos, molduras elásticas, filmes macios.

O cloreto de polivinila solda bem; Ele adere apenas a certos tipos de adesivos, por exemplo, perclorovinil. As qualidades positivas do cloreto de polivinila são alta resistência química, propriedades dielétricas e baixa inflamabilidade.

Na construção civil, o policloreto de vinila é utilizado na fabricação de materiais para pisos (vários tipos de linóleo, ladrilhos), tubos, molduras (corrimãos, rodapés, revestimentos, etc.) e acabamento de filmes decorativos e espumas plásticas.

Perclorovinil- um produto de cloração de cloreto de polivinila, contendo 60...70 (em peso) de cloro, em vez de 56% em cloreto de polivinila. A densidade do perclorovinil é de cerca de 1500 kg/m3. Caracteriza-se por uma resistência química muito elevada (a ácidos, álcalis, agentes oxidantes); difícil de queimar. Ao contrário do cloreto de polivinila, o perclorovinil se dissolve facilmente em hidrocarbonetos clorados, acetona, acetato de etila, tolueno, xileno e outros solventes.

A qualidade positiva do perclorovinil é sua alta adesão a metal, concreto, madeira, couro e cloreto de polivinila. A combinação de alta adesão e boa solubilidade permite a utilização do perclorovinil em adesivos e composições de pintura. Devido à alta durabilidade desse polímero, as tintas perclorovinílicas são utilizadas no acabamento de fachadas de edifícios.

Policarbonatos- um grupo relativamente novo de polímeros para construção - ésteres de ácido carbônico. Distinguem-se por elevadas propriedades físicas e mecânicas, que pouco mudam na faixa de temperatura de -100 a + 150 ºС. Densidade dos policarbonatos 1200 kg/m 3 ; resistência à tração 65 ± 10 MPa com alongamento relativo 50...100%; possuem alta resistência ao impacto e dureza (HB 15...16 MPa).

O policarbonato é processado em produtos por extrusão, moldagem por injeção, prensagem a quente, etc. É facilmente processado por métodos mecânicos, soldado com ar quente e colado com solventes. Os policarbonatos são opticamente transparentes e resistentes às influências atmosféricas, incluindo a irradiação UV. São amplamente utilizados para produtos elétricos (tomadas, plugues, telefones, etc.). Na construção, folhas de policarbonato e painéis ocos (favo de mel) são usados ​​para cercas translúcidas.

Polímeros de cumaronaindeno- polímeros obtidos por polimerização de uma mistura de cumarona e indeno contida em alcatrão de carvão e produtos de pirólise de petróleo.

O polímero cumaronaindeno tem baixo peso molecular (menos de 3.000) e, dependendo do seu valor, pode ser um material emborrachado ou duro e quebradiço. A fragilidade dos polímeros de cumarona indeno pode ser reduzida combinando-os com borrachas, resinas de fenol-formaldeído e outros polímeros. Esses polímeros se dissolvem bem em benzeno, terebintina, acetona, óleos vegetais e minerais.

Os polímeros de cumaroneindeno, na forma fundida ou dissolvida, umedecem bem outros materiais e, após o endurecimento, mantêm adesão ao material sobre o qual foram aplicados. Eles são usados ​​para fazer pisos, tintas e mastiques adesivos.