Полиэтилен. [-CH2-CH2-]n, химически стоек в отсутствии окислителей. Различают по способу получения. Применяют при производстве труб, пленок, тары, в качестве антикоррозионного покрытия и изоляции.
Полипропилен. -[-CН(СH3)-CH2-]n - термопласт, кристаллический изотактический полимер получают стереоспецифической полимеризацией пропилена на катализаторе Циглера-Натта в растворе, газовой фазе или в сжиженном пропилене. Устойчив в воде и агрессивных неорганических средах (кроме окислителей), в органических средах до 80°С (выше этой температуры набухает). Характерна высокая стойкость к многократным изгибам и к истиранию. Применяют для изготовления волокон, пленок, труб, бытовых изделий.
Полиизобутилен высокомолекулярный представляет собой эластичный каучукоподобный продукт каталитической полимеризации изобутилена в среде испаряющегося этилена. В зависимости от молекулярной массы выпускается четыре марки полиизобутилена.
Продукт является насыщенным полимером карбоцепного строения, благодаря чему обладает высокой устойчивостью к действию кислорода, озона, растворов кислот, щелочей и солей, а также выдерживает действие таких окислителей, как хлорная известь, перманганат и дихромат калия. Полиизобутилен высокомолекулярный не набухает и не растворяется в этиловом спирте, ацетоне и многих других кислородосодержащих полярных растворителях, легко растворяется в углеводородах алифатического и ароматического ряда.
При длительном нагревании на воздухе до 100 °C полиизобутилен высокомолекулярный химически не изменяется, но происходит повышение пластичности и при 180–200 °C его можно формовать. Полиизобутилен высокомолекулярный сохраняет свои упруго-эластичные свойства до −55 °C.
Бутилкаучук является компонентом твёрдого ракетного топлива.
Полиизобутилен высокомолекулярный применяется в строительной, резинотехнической, лёгкой отраслях промышленности для изготовления антикоррозионных, герметезирующих, гидроизолирующих покрытий, мастик, паст, клеёв.
Поливинилхлорид [-CH2-CHCl-]n - термопласт, мол. Масса 10-150 тыс., Тс=75-80 °С, разлагается выше 110-120 °С с выделением HCl. Получают суспензионной или эмульсионной полимеризацией винилхлорида, а также полимеризацией в массе. Применяют для электроизоляции, производства трубок, пленок, искусственной кожи, волокна. При введении до 35% от массы полимера модификаторов (хлорированного полиэтилена, каучука), до 200% наполнителей (мел, сажа, аэросил) и до 10% пластификаторов получают жесткий термопластический материал - винипласт - применяют для производства трубопроводов, емкостей, профилей в строительстве, химическом машиностроении.
На основе полихлорвинила также изготаливают пластикат - мягкий термопластичный материал на основе полихлорвинила и пластификатора (до 1 мас. ч. на 1 мас. ч. полимера), а также термо- и светостабилизаторов, антиоксидантов, красителей, наполнителей (каолина, аэросила, мела). Применяют пластикат для изоляции проводов и кабелей, изготовления эластичных профилей, лент, трубок, шлангов, мембран.
Политетрафторэтилен, тефлон или фторопласт-4 (-C2F4-)n — полимер тетрафторэтилена (ПТФЭ), пластмасса, обладающая редкими физическими и химическими свойствами и широко применяемая в технике и в быту.
Тефлон — белое, в тонком слое прозрачное вещество, по виду напоминающее парафин или полиэтилен. Обладает высокой тепло- и морозостойкостью, остаётся гибким и эластичным при температурах от -70 до +270°C, прекрасный изоляционный материал. Тефлон обладает очень низкими поверхностным натяжением и адгезией и не смачивается ни водой, ни жирами, ни большинством органических растворителей.
Фторопласт - мягкий и текучий материал, имеет ограниченное применение в нагруженных конструкциях. Обладает очень низкой адгезией (липучестью).
По своей химической стойкости превосходит все известные синтетические материалы и благородные металлы. Не разрушается под влиянием щелочей, кислот и даже смеси азотной и соляной кислот. Разрушается расплавами щелочных металлов, фтором и трифторидом хлора.
Тефлон применяют в химической, электротехнической и пищевой промышленности, в медицине, в транспортных средствах, в военных целях, в основном в качестве покрытий. Наибольшую известность тефлон получил благодаря широкому применению в производстве посуды с антипригарным покрытием.
Полиакрилонитрил (-CH2-CH(CN)-)n — полимер акрилонитрила, в промышленности используется полимер с молекулярной массой 30-100 кДа, плотностью 1.14-1.17 г/см3. Температура стеклования ~85-90°C, разложения ~250°C.
Полиакрилонитрил в промышленности получают гомогенной (в водных растворах электролитов) либо гетерогенной (в водных эмульсиях) радикальной полимеризацией акрилонитрила.
Преимуществом гомогенной полимеризации является возможность непосредственного использования полученного раствора полиакрилонитрила для формирования полимерных волокон.
По сравнению с гомогенным процессом при гетерогенной полимеризации получается полимер с более высокой средней молекулярной массой, при этом, за счет растворимости в акрилонитриле сомономеров, нерастворимых в условиях гомогенного процесса, можно более широко варьировать состав получаемых сополимеров.
Практически весь производимый полиакрилонитрил используется для получения полиакрилонитрильных волокон.
Полиакрилонитриловое волокно также является сырьём для производства углеволокна путём окислительного пиролиза и стабилизации в инертном газе.
Полибутадиен - первый синтетический каучук, полученный по методу Лебедева при полимеризации дивинила под действием металлического натрия, представлял собой полимер нерегулярного строения со смешанным типом звеньев 1,2- и 1,4-присоединения:
Стереорегулярный каучук марки СКД (синтетический каучук дивиниловый) обладает высоким содержанием 1,4-цис-звеньев и мало отличается по ряду показателей от натурального каучука, а по стойкости к старению даже превосходит его.
Особенно широкое применение нашли сополимеры бутадиена. Сополимеры со стиролом (СКС - синтетический каучук стирольный) являются каучуками общего назначения и значительно превосходят по свойствам полибутадиен. В сочетании с наполнителями и пластификаторами они применяются для большинства резиновых изделий. Сополимеры бутадиена с акрилонитрилом CH2=CH-CN при содержании последнего 18-40% (марки СКН-18, СКН-24, СКН-40) используются для изготовления бензо- и маслостойких рукавов, уплотнительных прокладок, транспортерных лент, частей обуви и т.д.
Для практического использования каучуки превращают в резину.
Резина – это вулканизованный каучук с наполнителем (сажа). Суть процесса вулканизации заключается в том, что нагревание смеси каучука и серы приводит к образованию 3-х мерной сетчатой структуры из линейных макромолекул каучука, придавая ему повышенную прочность. Атомы серы присоединяются по двойным связям макромолекул и образуют между ними сшивающие дисульфидные мостики:
Сетчатый полимер проявляет повышенную упругость – высокоэластичность (способность к высоким обратимым деформациям).
В зависимости от количества сшивающего агента (в данном случае серы) можно получать сетки с различной частотой сшивки. Предельно сшитый натуральный каучук – эбонит - не обладает эластичностью и представляет собой твердый материал.
Полиизопрен. Синтетический полиизопрен - аналог натурального каучука. Полимеризацию изопрена и его сополимеризацию с другими мономерами проводят главным образом эмульсионным (латексным) способом в присутствии водорастворимых инициаторов. Инициирование с использованием окислительно-восстановительных систем (например, FeSO4+H2O2) позволяет вести полимеризацию даже при -20°С. Такие низкие температуры благоприятствуют образованию полимеров более регулярного строения с высоким содержанием 1,4-цис-звеньев, обладающих хорошей разрывной прочностью, высокой эластичностью и другими ценными техническими свойствами. Регулярность строения полиизопрена может быть резко увеличена при проведении полимеризации в растворе (например, в петролейном эфире) в присутствии металлического лития. Таким способом получают каучуки марки СКИ (Россия), "Коралл" (США). При использовании комплексных металлорганических катализаторов Циглера-Натта получают СКИ-3 (Россия), "Америпол" (США). Каучуки типа СКИ превосходят по ряду характеристик натуральный каучук.
Сополимеризация смесей из 97-98% изобутилена CH2=C(CH3)2 и 2-3% изопрена при температуре около -90°С в среде этилена, пропилена или хлорметана в присутствии AlCl3 приводит к образованию бутилкаучука, отличающегося химической стойкостью, низкой газопроницаемостью и устойчивостью к высоким температурам и старению. Из бутилкаучука производят автокамеры, надувные лодки, прокладки, клей, им футеруют (покрывают) химическую аппаратуру и т.д.
Бромбутилкаучук - продукт неполного бромирования бутилкаучука - прочно связывается с другими каучуками и хорошо совмещается с ними, что позволяет использовать его для герметизации резиновых изделий, изготовленных из иных полимеров.
Для производства электроизоляционных, антикоррозионных и герметизирующих материалов (герметиков), клеев, формовочных масс, а также связующих компонентов твердого ракетного топлива применяют жидкие каучуки, способные превращаться при вулканизации в резиноподобные продукты. К ним относятся диеновые полимеры с низкой молекулярной массой (олигомеры).
