Polimerek és alkalmazásuk táblázat. Polimer anyagok alkalmazásai

A polimerek vagy makromolekulák nagyon nagy molekulák, amelyeket sok kis molekula kötései hoznak létre, amelyeket alkotóegységeknek vagy monomereknek nevezünk. A molekulák olyan nagyok, hogy tulajdonságaik nem változnak jelentősen, ha néhány ilyen egységet hozzáadunk vagy eltávolítunk. A „polimer anyagok” kifejezés általános. A szintetikus műanyagok három nagy csoportját egyesíti, nevezetesen: polimerek; műanyagok és morfológiai változata - polimer kompozit anyagok (PCM) vagy, ahogyan más néven, megerősített műanyagok. A felsorolt ​​csoportok közös jellemzője, hogy kötelező részük a polimer komponens, amely meghatározza az anyag fő hődeformációját és technológiai tulajdonságait. A polimer komponens egy nagy molekulájú szerves anyag, amelyet a kezdeti kis molekulatömegű anyagok - monomerek - molekulái közötti kémiai reakció eredményeként nyernek.

A polimereket általában nagy molekulatömegű anyagoknak (homopolimereknek) nevezik, amelyekbe adalékokat visznek be, nevezetesen stabilizátorokat, inhibitorokat, lágyítókat, kenőanyagokat, antiradokat stb. Fizikailag a polimerek homofázisú anyagok, megőrzik a homopolimerekben rejlő összes fizikai és kémiai tulajdonságot.

A műanyagok diszpergált vagy rövidszálú töltőanyagokat, pigmenteket és egyéb ömlesztett komponenseket tartalmazó polimereken alapuló kompozit anyagok. A töltőanyagok nem alkotnak folyamatos fázist. Ezek (diszperziós közeg) a polimer mátrixban (diszperziós közeg) helyezkednek el. Fizikailag a műanyagok heterofázisú anyagok, amelyek izotróp (minden irányban azonos) fizikai makrotulajdonságokkal rendelkeznek.

A műanyagok két fő csoportra oszthatók - hőre lágyuló és hőre keményedő. A hőre lágyuló műanyagok azok, amelyek formázásuk után felolvaszthatók és újra formázhatók; hőre keményedő, egyszer öntött, már nem olvad meg, és nem tud más formát ölteni a hőmérséklet és a nyomás hatására. A csomagolásban használt műanyagok szinte mindegyike hőre lágyuló, például polietilén és polipropilén (a poliolefin család tagjai), polisztirol, polivinil-klorid, polietilén-tereftalát, nylon (nylon), polikarbonát, polivinil-acetát, polivinil-alkohol és mások.

A műanyagok aszerint is besorolhatók, hogy milyen módszerrel polimerizálják őket polikondenzáció hozzáadásával nyert polimerekké. Az addíciós polimereket olyan mechanizmussal állítják elő, amely vagy szabad gyököket vagy ionokat foglal magában, így a kis molekulák gyorsan hozzáadódnak a növekvő lánchoz anélkül, hogy kísérő molekulák képződnének. A polikondenzációs polimereket úgy állítják elő, hogy a molekulákban lévő funkciós csoportokat egymással reagáltatják, így lépésről lépésre hosszú polimerlánc képződik, és jellemzően minden reakciólépésben kis molekulatömegű társtermék, például víz képződik. A legtöbb csomagolópolimer, beleértve a poliolefineket, a polivinil-kloridot és a polisztirolt, addíciós polimer.

A műanyagok kémiai és fizikai tulajdonságait kémiai összetételük, átlagos molekulatömegük és molekulatömeg-eloszlásuk, feldolgozási (és felhasználási) történetük, valamint adalékanyagok jelenléte határozza meg.

A polimerrel megerősített anyagok a műanyagok egy fajtája. Abban különböznek egymástól, hogy nem diszpergált, hanem megerősítő, azaz megerősítő töltőanyagokat (szálak, szövetek, szalagok, filc, egykristályok) használnak, amelyek önálló folytonos fázist alkotnak a PCM-ben. Az ilyen PCM-ek külön fajtáit laminált műanyagoknak nevezik. Ez a morfológia nagyon nagy alakváltozási szilárdságú, kifáradási, elektrofizikai, akusztikai és egyéb céljellemzőkkel rendelkező műanyagok előállítását teszi lehetővé, amelyek megfelelnek a legmagasabb modern követelményeknek.

A polimerizációs reakció a telítetlen vegyületek molekuláinak egymás utáni hozzáadása egy nagy molekulatömegű termék - polimer - képződésével. A polimerizáción áteső alkénmolekulákat monomereknek nevezzük. A makromolekulában ismétlődő elemi egységek számát polimerizációs foknak nevezzük (n-nel jelöljük). A polimerizáció mértékétől függően ugyanazon monomerekből különböző tulajdonságú anyagok nyerhetők. Így a rövid szénláncú polietilén (n = 20) kenőanyaggal rendelkező folyadék. Az 1500-2000 lánchosszúságú polietilén kemény, de rugalmas műanyag, amelyből fóliát lehet előállítani, palackokat és egyéb edényeket, rugalmas csöveket stb. szilárd anyag, amelyből öntött termékek, merev csövek, erős menetek készíthetők.

Ha a polimerizációs reakcióban kis számú molekula vesz részt, akkor kis molekulatömegű anyagok képződnek, például dimerek, trimerek stb. A polimerizációs reakciók végbemenetelének feltételei nagyon eltérőek. Bizonyos esetekben katalizátorra és nagy nyomásra van szükség. De a fő tényező a monomer molekula szerkezete. A telítetlen (telítetlen) vegyületek a többszörös kötések felszakadása miatt lépnek be a polimerizációs reakcióba. A polimerek szerkezeti képleteit röviden a következőképpen írjuk le: zárójelben az elemi egység képlete, jobbra lent az n betű, például a polietilén szerkezeti képlete (-CH2-CH2-) n. Könnyen megállapítható, hogy a polimer neve a monomer nevéből és a poli- előtagból áll, például polietilén, polivinil-klorid, polisztirol stb.

A polimerizáció egy láncreakció, és ahhoz, hogy beinduljon, szükséges a monomer molekulák aktiválása úgynevezett iniciátorok segítségével. Ilyen reakcióindítók lehetnek szabad gyökök vagy ionok (kationok, anionok). Az iniciátor természetétől függően gyökös, kationos vagy anionos polimerizációs mechanizmusokat különböztetnek meg.

A leggyakoribb szénhidrogén polimerek a polietilén és a polipropilén.

A polietilént etilén polimerizálásával állítják elő: A polipropilént propilén (propén) sztereospecifikus polimerizációjával állítják elő. A sztereospecifikus polimerizáció szigorúan rendezett térszerkezetű polimer előállításának folyamata. Sok más vegyület is képes polimerizálni - etilén származékai, amelyek általános képlete CH2 = = CH-X, ahol X különböző atomok vagy atomcsoportok.

A polimerek típusai:

A poliolefinek az azonos kémiai természetű polimerek osztálya (kémiai képlet -(CH2)-n), amelyek térbeli szerkezete változatos molekulaláncokkal rendelkezik, beleértve a polietilént és a polipropilént is. Egyébként minden szénhidrát, például a földgáz, a cukor, a paraffin és a fa hasonló kémiai szerkezettel rendelkezik. Összességében évente 150 millió tonna polimert állítanak elő a világon, és ennek a mennyiségnek körülbelül a 60%-át a poliolefinek teszik ki. A jövőben a poliolefinek sokkal nagyobb mértékben vesznek körül bennünket, mint ma, ezért érdemes közelebbről is szemügyre venni őket.

A poliolefinek tulajdonságainak komplexuma, beleértve az ultraibolya, oxidálószerek, szakadás, átszúrás, hevítés és szakadás közbeni zsugorodási ellenállást, nagyon széles tartományban változik, attól függően, hogy a polimer anyagok és termékek előállítása során milyen fokon nyúlnak el a molekulák. .

Különösen hangsúlyozni kell, hogy a poliolefinek környezetbarátabbak, mint a legtöbb ember által használt anyag. Üveg, fa és papír, beton és fém gyártása, szállítása, feldolgozása során rengeteg energiát használnak fel, melynek előállítása elkerülhetetlenül szennyezi a környezetet. A hagyományos anyagok ártalmatlanítása is káros anyagokat bocsát ki és energiát pazarol. A poliolefinek előállítása és ártalmatlanítása káros anyagok kibocsátása nélkül, minimális energiafelhasználással történik, a poliolefinek elégetésekor nagy mennyiségű nettó hő szabadul fel melléktermékekkel vízgőz és szén-dioxid formájában. polietilén

A csomagoláshoz használt összes műanyag mintegy 60%-a polietilén, elsősorban alacsony költsége miatt, de számos alkalmazási terület kiváló tulajdonságai miatt is. A nagy sűrűségű polietilén (HDPE - alacsony nyomás) az összes műanyag közül a legegyszerűbb szerkezettel rendelkezik, ismétlődő etilénegységekből áll. -(CH2CH2)n- nagy sűrűségű polietilén. Az alacsony sűrűségű polietilén (LDPE - nagynyomású) kémiai képlete megegyezik, de abban különböznek, hogy szerkezete elágazó. -(CH2CHR)n- kis sűrűségű polietilén ahol R jelentése -H, -(CH2)nCH3 vagy összetettebb másodlagos elágazás.

A polietilén egyszerű kémiai szerkezetének köszönhetően könnyen kristályrácssá gyűrődik, ezért hajlamos magas fokú kristályosodásra. A lánc elágazása megzavarja ezt a kristályosodási képességet, ami kevesebb molekulát eredményez egységnyi térfogatonként, és így kisebb a sűrűsége.

LDPE - nagynyomású polietilén. Műanyag, enyhén matt, viaszos tapintású, extrudálással fúvott cső alakú fóliává vagy lapos szerszámon és hűtött hengeren keresztül lapos fóliává dolgozzák fel. Az LDPE fólia erős feszültségben és nyomásban, ellenáll az ütéseknek és a szakadásnak, erős alacsony hőmérsékleten. Jellemzője - meglehetősen alacsony lágyulási hőmérséklet (körülbelül 100 Celsius fok).

HDPE - alacsony nyomású polietilén. A HDPE fólia szívós, tartós, tapintásra kevésbé viaszos, mint az LDPE fóliák. Fúvott hüvelyes extrudálással vagy lapos hüvelyes extrudálással nyerjük. A 121°C-os lágyulási hőmérséklet lehetővé teszi a gőzsterilizálást. Ezeknek a fóliáknak a fagyállósága megegyezik a HDPE fóliáéval. A nyújtással és tömörítéssel szembeni ellenállás magas, az ütés- és szakadásállóság pedig kisebb, mint az LDPE fóliáké. A HDPE fóliák kiválóan gátolják a nedvességet. Ellenáll a zsíroknak, olajoknak. HDPE-ből készült a "suhogó" pólótáska ("suhogás"), amelybe a vásárlásait csomagolja.

A HDPE-nek két fő típusa van. A "régebbi" típus, amelyet először az 1930-as években gyártottak, magas hőmérsékleten és nyomáson polimerizálódik, olyan körülmények között, amelyek elég energikusak ahhoz, hogy lehetővé tegyék a láncreakciók jelentős előfordulását, amelyek elágazások kialakulásához vezetnek, mind a hosszú, mind a rövid láncok. Ezt a típusú HDPE-t néha nagynyomású polietilénnek (LDPE, HD-HDPE, a nagy nyomás miatt) nevezik, ha meg kell különböztetni a lineáris alacsony nyomású polietiléntől, az LDPE „fiatalabb” típusától. Szobahőmérsékleten a polietilén meglehetősen puha és rugalmas anyag. Ezt a rugalmasságát hideg körülmények között is jól megőrzi, így fagyasztott élelmiszerek csomagolásában is alkalmazható. Magas hőmérsékleten, például 100°C-on azonban túl puhává válik bizonyos alkalmazásokhoz. A HDPE-nek nagyobb a ridegsége és a lágyuláspontja, mint az LDPE-nek, de mégsem alkalmas melegen tölthető tartály.

A csomagoláshoz használt összes műanyag körülbelül 30%-a HDPE. Ez a legszélesebb körben használt palackműanyag, alacsony költsége, könnyű formázása és számos alkalmazási területen kiváló teljesítménye miatt. Természetes formájában a HDPE tejfehér, áttetsző megjelenésű, ezért nem alkalmas olyan alkalmazásokra, ahol rendkívüli átlátszóságra van szükség. A HDPE egyes alkalmazásokban való használatának egyik hátránya, hogy hajlamos feszültségi feszültségrepedésre, amelyet a műanyag tartály meghibásodásaként határoznak meg feszültség és a termékkel való érintkezés esetén, ami önmagában nem okoz meghibásodást. A polietilénben a környezeti feszültségrepedés a polimer kristályosságával függ össze.

Az LDPE a legszélesebb körben használt csomagolópolimer, amely az összes csomagolóműanyag körülbelül egyharmadát teszi ki. Alacsony kristályossága miatt puhább, rugalmasabb anyag, mint a HDPE. Alacsony költsége miatt ez az anyag a legjobban fóliákhoz és táskákhoz. Az LDPE jobb tisztaságú, mint a HDPE, de még mindig nem rendelkezik azzal a kristálytisztasággal, amely bizonyos csomagolási alkalmazásoknál kívánatos.

PP - polipropilén. Kiváló tisztaság (gyors hűtéssel az alakítás során), magas olvadáspont, vegyszer- és vízállóság. A PP átengedi a vízgőzt, ami nélkülözhetetlenné teszi az élelmiszerek "párásodás elleni" csomagolásánál (kenyér, fűszernövények, élelmiszerek), valamint az építőiparban a víz-szélszigeteléshez. A PP érzékeny az oxigénre és az oxidálószerekre. Feldolgozása fúvott extrudálással vagy lapos szerszámon keresztül történik, dobra öntéssel vagy vízfürdőben történő hűtéssel. Jó az átlátszósága és fényessége, nagy a vegyszerállósága, különösen az olajokkal és zsírokkal szemben, nem reped meg a környezet hatására.

PVC - polivinil-klorid. Tiszta formájában a törékenység és a nem rugalmassága miatt ritkán használják. Olcsó. Fúvott extrudálással vagy lapos résextrudálással fóliává alakítható. Az olvadék nagyon viszkózus. A PVC termikusan instabil és korrozív. Túlhevítéskor és égéskor rendkívül mérgező klórvegyület – dioxin – szabadul fel. A 60-as és 70-es években elterjedt. Helyette környezetbarátabb polipropilén.

Polimer azonosítás

A polimer fóliák fogyasztói gyakran szembesülnek azzal a gyakorlati feladattal, hogy felismerjék azon polimer anyagok természetét, amelyekből készültek. A polimer anyagok fő tulajdonságait, mint ismeretes, makromolekuláris láncaik összetétele és szerkezete határozza meg. Ezért egyértelmű, hogy az első közelítésben elegendő lehet a makromolekulákat alkotó funkciós csoportok becslése a polimer filmek azonosításához. Egyes polimerek a hidroxilcsoportok (-OH) jelenléte miatt hajlamosak a vízmolekulák kialakulására. Ez magyarázza például a cellulózfóliák magas higroszkóposságát és a nedvesítés hatására bekövetkező teljesítményjellemzőik észrevehető változását. Más polimerek (polietilén-tereftalát, polietilének, polipropilén stb.) egyáltalán nem tartalmaznak ilyen csoportokat, ez magyarázza meglehetősen jó vízállóságukat.

Egy polimerben bizonyos funkciós csoportok jelenléte a meglévő és tudományosan alátámasztott műszeres kutatási módszerek alapján határozható meg. Ezeknek a módszereknek a gyakorlati megvalósítása azonban mindig viszonylag nagy időköltséggel jár, és annak köszönhető, hogy rendelkezésre állnak a megfelelő típusú, meglehetősen drága tesztberendezések, amelyek használatához megfelelő minősítést igényelnek. Ugyanakkor vannak egészen egyszerű és "gyors" gyakorlati módszerek a polimer fóliák természetének felismerésére. Ezek a módszerek azon alapulnak, hogy a különféle polimer anyagokból készült polimer fóliák külsõ tulajdonságaikban, fizikai és mechanikai tulajdonságaikban, valamint hevítésükben, égésük természetében és szerves és szervetlen oldószerekben való oldhatóságában különböznek egymástól.

A polimer fóliákat előállító polimer anyagok természetét sok esetben külső jellemzők határozhatják meg, amelyek vizsgálatánál különös figyelmet kell fordítani a következő jellemzőkre: felületi állapot, szín, fényesség, átlátszóság, merevség és rugalmasság, szakítószilárdság stb. Például a polietilénből, polipropilénből és polivinil-kloridból készült nem orientált fóliák könnyen nyújthatók. A poliamidból, cellulóz-acetátból, polisztirolból, orientált polietilénből, polipropilénből, polivinil-kloridból készült fóliák nem nyúlnak jól. A cellulóz-acetát fóliák nem szakadásállóak, könnyen hasadnak a tájolásukra merőleges irányban, és zúzáskor is susognak. Szakadásállóbb poliamid és lavsan (polietilén-tereftalát) fóliák, amelyek zúzáskor is susognak. Ugyanakkor a kis sűrűségű polietilénből, lágyított polivinil-kloridból készült fóliák nem susognak, ha összetörik, és nagy a szakadásállóságuk. A vizsgált polimer film külső tulajdonságainak vizsgálatának eredményeit össze kell vetni a táblázatban megadott jellemzőkkel. 1, amely után már le lehet vonni néhány előzetes következtetést.

1. táblázat: Külső jelek

A polimer típusa	Mechanikai jelek	Felületi állapot tapintásra	Szín	Átláthatóság	Ragyog
	Puha, rugalmas, szakadásálló	Puha, sima	Színtelen	átlátszó
		Enyhén olajos, sima, édes	Színtelen	áttetsző
	Merev, enyhén rugalmas, szakadásálló	Száraz, sima	Színtelen	áttetsző vagy átlátszó
	Kemény, szakadásálló	Száraz, sima	Színtelen	átlátszó
	Puha, szakadásálló	Száraz, sima	Színtelen	átlátszó
	Merev, szakadásálló		Színtelen	átlátszó
		Száraz, sima	Színtelen vagy világos sárga	áttetsző
	Merev, gyengén szakadásálló	Száraz, sima, nagyon susogó	Színtelen vagy kékes árnyalattal	átlátszó
	Merev, gyengén szakadásálló	Száraz, sima, nagyon susogó	Színtelen, sárgás vagy kékes árnyalattal	nagyon átlátszó
	Merev, nem szakadásálló	Száraz, sima	Színtelen	nagyon átlátszó
Celofán	Merev, nem szakadásálló	Száraz, sima	Színtelen	nagyon átlátszó

A táblázatban megadott adatok elemzéséből azonban könnyen megérthető. A 2. ábrán látható, hogy külső jelekkel nem mindig lehet egyértelműen megállapítani annak a polimernek a természetét, amelyből a fólia készül. Ebben az esetben meg kell próbálni számszerűsíteni a polimer film meglévő mintájának néhány fizikai és mechanikai jellemzőjét. Amint az például a táblázatban megadott adatokból látható. A 2. ábra szerint egyes polimer anyagok (LDPE, HDPE, PP) sűrűsége kisebb, mint egység, ezért ezeknek a filmeknek a mintáinak "lebegniük" kell a vízben. Annak tisztázása érdekében, hogy milyen polimer anyagból készül a fólia, meg kell határozni a meglévő minta sűrűségét tömegének és térfogatának kiszámításával vagy mérésével. A polimer anyagok természetének finomítását elősegítik az olyan fizikai és mechanikai jellemzőkre vonatkozó kísérleti adatok is, mint a végső szilárdság és a relatív nyúlás az egytengelyű feszültségben, valamint az olvadási hőmérséklet (2. táblázat). Ezen túlmenően, amint az a táblázatban megadott adatok elemzéséből látható. A 2. ábrán látható, hogy a polimer fóliák különböző közegekkel szembeni permeabilitása jelentősen függ attól az anyagtól is, amelyből készültek.

2. táblázat Fizikai és mechanikai jellemzők 20°C-on

A polimerek típusa	Sűrűség kg/m3	Szakítószilárdság, MPa	Szakadási nyúlás, %	Vízgőzáteresztő képesség, g/m 2 24 órán keresztül	Oxigénáteresztő képesség, cm 3 / (m 2 hatm) 24 órán keresztül	CO 2 áteresztőképesség, cm 3 / (m 2 sonka) 24 óra alatt	Olvadáspont, 0 С
Celofán

A fizikai és mechanikai jellemzők megkülönböztető jellemzői mellett meg kell jegyezni a különféle polimerek jellemzőiben meglévő különbségeket az égés során. Ez a tény lehetővé teszi a polimer filmek ún. termikus azonosítási módszerének gyakorlati alkalmazását. Ez abból áll, hogy a fóliamintát meggyújtják és nyílt lángon tartják 5-10 másodpercig, miközben rögzítik a következő tulajdonságokat: égési képesség és jellege, a láng színe és természete, égéstermékek szagát stb. Az égés jellegzetes jelei a legvilágosabban a minták meggyújtásának pillanatában figyelhetők meg. Annak megállapításához, hogy a fóliát milyen polimer anyagból készítik, össze kell hasonlítani a vizsgálat eredményeit a polimerek égés közbeni viselkedésének jellemzőire vonatkozó adatokkal, amelyeket a táblázat tartalmaz. 3.

3. táblázat Égési jellemzők. Kémiai ellenállás

A polimer típusa	éghetőség	Lángszínezés	Az égéstermékek szaga	Chem. savállóság	Chem. lúgállóság
		Belül kékes, nincs korom	égő paraffin	Kiváló
	Lángban és eltávolításkor megég	Belül kékes, nincs korom	égő paraffin	Kiváló
	Lángban és eltávolításkor megég	Belül kékes, nincs korom	égő paraffin	Kiváló
		Koromtól zöldes	hidrogén klorid
	Nehéz meggyulladni és eloltani	Koromtól zöldes	Hidrogén klorid	Kiváló	Kiváló
	Világít és a lángtól kiég	Sárgás, erős kormos	Édes, kellemetlen	Kiváló
	Égési sérüléseket és önkioltást okoz	Kék, szélein sárgás	Megégett szarv vagy toll
	Nehéz meggyulladni és eloltani	Fénylő	Édeskés	Kiváló	Kiváló
	Nehéz meggyulladni és eloltani	Koromtól sárgás	Leégett papír
	Lángban égő	szikrázó	Ecetsav
Celofán	Lángban égő		Leégett papír

Amint az a táblázatban megadott adatokból látható. 3, az égés természete és az égéstermékek illata szerint a poliolefinek (polietilén és polipropilén) a paraffinhoz hasonlítanak. Ez teljesen érthető, mivel ezeknek az anyagoknak az elemi kémiai összetétele azonos. Ez megnehezíti a polietilén és a polipropilén megkülönböztetését. Azonban bizonyos készségekkel a polipropilén megkülönböztethető az égéstermékek élesebb szagáról, és az égetett gumi vagy az égő tömítőviasz árnyalatairól.

Így a polimer fóliák egyedi tulajdonságainak átfogó értékelése a fent vázolt módszerekkel összhangban a legtöbb esetben lehetővé teszi annak megbízható meghatározását, hogy a vizsgált mintákat milyen polimer anyagból készítik. Ha nehézségek merülnek fel azon polimer anyagok természetének meghatározása során, amelyekből a fóliák készülnek, további vizsgálatokat kell végezni tulajdonságaik tekintetében kémiai módszerekkel. Ennek érdekében a mintákat termikus bomlásnak (pirolízisnek) vethetjük alá, míg a jellegzetes atomok (nitrogén, klór, szilícium stb.) vagy atomcsoportok (fenol, nitrocsoportok stb.) jelenléte specifikus reakciókra hajlamos, mint pl. melynek eredményeként jól körülhatárolható indikátorhatást észlelünk. A fenti gyakorlati módszerek azon polimer anyagok típusának meghatározására, amelyekből polimer fóliát készítenek, bizonyos mértékig szubjektívek, és ezért nem garantálhatják 100%-os azonosításukat. Ha mégis felmerül egy ilyen igény, akkor vegye igénybe speciális vizsgálólaboratóriumok szolgáltatásait, amelyek kompetenciáját a vonatkozó tanúsítási dokumentumok igazolják.

Olvadékfolyási index

Egy polimer anyag olvadási indexe a polimer tömege grammban, amelyet egy kapillárison keresztül extrudálnak egy bizonyos hőmérsékleten és bizonyos nyomáseséssel 10 perc alatt. Az olvadékfolyási index értékének meghatározása speciális eszközökön, úgynevezett kapilláris viszkozimétereken történik. A kapilláris méretei szabványosak: hossza 8.000±0.025 mm; átmérő 2,095±0,005 mm; a viszkoziméter hengerének belső átmérője 9,54±0,016 mm. A kapilláris méretek nem egész értékei azzal a ténnyel függenek össze, hogy az olvadékfolyási index meghatározásának módszere először jelent meg az angol mértékrendszerrel rendelkező országokban. Az olvadékfolyási index meghatározásához javasolt feltételeket a vonatkozó szabványok szabályozzák. A GOST 11645-65 2,16 kg-os, 5 kg-os és 10 kg-os terhelést, valamint 10 °C-os többszörös hőmérsékletet ajánl. Az ASTM 1238-62T (USA) 125°C és 275°C közötti hőmérsékletet és 0,325 kg és 21,6 kg közötti terhelést javasol. Leggyakrabban az olvadékfolyási indexet 190 °C hőmérsékleten és 2,16 kg terhelés mellett határozzák meg.

A folyási index értékét különféle polimer anyagoknál különböző terheléseknél és hőmérsékleteknél határozzák meg. Ezért szem előtt kell tartani, hogy az áramlási index abszolút értékei csak ugyanazon anyag esetében hasonlíthatók össze. Így például összehasonlíthatja a különböző minőségű kis sűrűségű polietilén olvadékfolyási indexének értékét. A nagy és kis sűrűségű polietilén áramlási sebességeinek összehasonlítása nem teszi lehetővé a két anyag áramlásának közvetlen összehasonlítását. Mivel az elsőt 5 kg-os, a másodikat 2,16 kg-os terheléssel határozzák meg.

Meg kell jegyezni, hogy a polimer olvadékok viszkozitása jelentősen függ az alkalmazott terheléstől. Mivel egy adott polimer anyag folyási indexét csak egy terhelési értéknél mérjük, ez az index a teljes áramlási görbén csak egy pontot jellemez a viszonylag kis nyírófeszültségek tartományában. Ezért azok a polimerek, amelyek kismértékben különböznek egymástól a makromolekuláris elágazásban vagy a molekulatömegben, de azonos folyási indexszel, a feldolgozási körülményektől függően eltérően viselkedhetnek. Ennek ellenére azonban számos polimer olvadékáramlási sebessége szerint a feldolgozási folyamat ajánlott technológiai paramétereinek határai meg vannak határozva. A módszer jelentős elterjedését gyorsasága és elérhetősége magyarázza. A filmextrudálási eljárások nagy olvadékviszkozitást igényelnek, ezért alacsony olvadékáramlási sebességű nyersanyagminőségeket használnak.

Az "NPL Plastic" cég anyagai szerint

Részletek Közzétéve: 2013. december 25

A polimer kifejezést korunkban széles körben használják a műanyag- és kompozitiparban, gyakran a "polimer" szót használják a műanyagokra. Valójában a "polimer" kifejezés sokkal, de sokkal többet jelent.

Az NPP Simplex LLC szakemberei úgy döntöttek, hogy részletesen elmondják, mi a polimer:
A polimer olyan anyag, amelynek kémiai összetétele hosszú ismétlődő láncokba kapcsolt molekulákból áll. Ennek köszönhetően minden polimerből készült anyag egyedi tulajdonságokkal rendelkezik, és a célnak megfelelően adaptálható.
A polimerek mesterséges és természetes eredetűek. A természetben a legelterjedtebb a természetes gumi, amely rendkívül hasznos, és amelyet az emberiség több ezer éve használ. A gumi (gumi) kiváló rugalmassággal rendelkezik. Ez annak a ténynek az eredménye, hogy egy molekulában a molekulaláncok rendkívül hosszúak. Abszolút minden típusú polimer rendelkezik megnövelt rugalmassági tulajdonságokkal, azonban ezen tulajdonságok mellett további hasznos tulajdonságok széles skáláját is felmutathatják. A céltól függően a polimerek finoman szintetizálhatók, hogy maximalizálják specifikus tulajdonságaik kényelmét és előnyeit.

A polimerek főbb fizikai tulajdonságai:

• ütésállóság
• Merevség
• Átláthatóság
• Rugalmasság
• Rugalmasság

  A tudósok kémikusai már régóta észrevettek egy érdekes tulajdonságot a polimerekkel kapcsolatban: ha mikroszkóp alatt megnézzük a polimerláncot, láthatjuk, hogy a lánc molekulájának vizuális szerkezete és fizikai tulajdonságai utánozzák a polimer tényleges fizikai tulajdonságait.

  Például, ha a polimer lánc olyan monomerekből áll, amelyek szorosan össze vannak csavarodva a filamentumok között, és nehéz szétválasztani, akkor valószínűleg ez a polimer erős és rugalmas lesz. Vagy, ha a polimer lánc rugalmasságot mutat molekuláris szinten, akkor valószínű, hogy a polimer rugalmas tulajdonságokkal is rendelkezik.

  Polimer újrahasznosítás
  A legtöbb polimer termék változhat és deformálható magas hőmérséklet hatására, azonban molekuláris szinten előfordulhat, hogy maga a polimer nem változik, és új terméket lehet belőle létrehozni. Például megolvaszthat műanyag tartályokat és palackokat, majd ezekből a polimerekből műanyag tartályokat vagy autóalkatrészeket készíthet.

  Példák polimerekre
  Az alábbiakban felsoroljuk a manapság leggyakrabban használt polimereket, valamint fő felhasználási területeiket:

  • Polipropilén (PP) – Szőnyegek, ételtartók, lombik gyártása.
  • Neoprén - búvárruhák
  • Poli-vinil-klorid) (PVC) - Csővezetékek, hullámkarton gyártása
  • Alacsony sűrűségű polietilén (LDPE) – Élelmiszer-táskák
  • Nagy sűrűségű polietilén (HDPE) – Mosószer-tartályok, palackok, játékok
  • Polisztirol (PS) - Játékok, habok, keret nélküli bútorok
  • Politetrafluor-etilén (PTFE, PTFE) - tapadásmentes serpenyők, elektromos szigetelés
  • Polimetil-metakrilát (PMMA, plexi, plexi) – szemészet, akril kádak gyártása, világítóberendezések
  • (PVA) - Festékek, ragasztók

  

A polimer anyagok előnyei a kellően nagy szilárdság és kopásállóság, jó súrlódásgátló tulajdonságok és vegyszerállóság. Az alkatrészek polimer anyagok felhasználásával történő javítása nem igényel bonyolult berendezéseket, alacsony munkaigényű, alacsony az alkatrész felmelegedése (250–320 °C), nagy kopást tesz lehetővé (1–1,2 mm), és bizonyos esetekben nem igényel utólagos megmunkálás. Repedések, horpadások, lyukak, héjak, repedések tömítésére, kopott alkatrészek méreteinek helyreállítására, kopóalkatrészek vagy azok egyes alkatrészeinek gyártására, korrózióvédelemre szolgál. A polimereket értékes tulajdonságaik miatt használják a gépiparban, a textiliparban, a mezőgazdaságban és az orvostudományban, az autó- és hajógyártásban, a repülőgépgyártásban, valamint a mindennapi életben (textil- és bőrtermékek, edények, ragasztók és lakkok, ékszerek és egyéb cikkek). Makromolekuláris vegyületek alapján gumit, szálakat, műanyagokat, fóliákat és festékbevonatokat állítanak elő. Az élő szervezetek minden szövete makromolekuláris vegyület.

Hagyományosan a polimerekből készült termékeket megbízhatóság és kiváló minőség jellemzi.

A polimer anyagok háztartási felhasználása a kezdetek óta a polimeripar egyik első kihívása. Ennek számos előfeltétele volt. Bármilyen színűre könnyen festhetők, ennek köszönhetően pedig mindennapjainkat díszíthetik.

A polietilén vödrök, medencék sokkal könnyebbek, mint a fémek - ez a kívánt munkakönnyítés. A vendéglátóhelyeken törhetetlen könnyű műanyag edényekkel találkozunk. Ugyanakkor a melamingyanta alapú tányérok, csészék és egyéb edények kiválóan beváltak.

Az ecetes és olajos palackok PVC-ből és polietilénből készülnek nagy teljesítményű eljárásokkal.

A bútorgyártásban egyre gyakrabban használnak polimer anyagokat. A dekoratív préselt fóliák ünnepi megjelenést kölcsönöznek az asztaloknak, szekrényeknek és egyéb tárgyaknak, és ellenállóvá teszik azokat az olyan hatásokkal szemben, amelyeket a fa nem bír el. Ugyanakkor rendkívül egyszerű a gondozásuk.

A mosható hab tapéta kényelmet és ünnepi hangulatot biztosít a szobában.

A modern, megbízható, polimer anyagokból készült padlóburkolatok megkönnyítik a helyiségek takarítását is. Külön meg kell jegyezni, hogy a polimer feldolgozási hulladékok felhasználhatók gyártásukhoz.

Ma már senki sem lepődik meg a polisztirolból, polivinil-kloridból, polietilénből vagy aminoplasztból készült vízvezeték szerelvényeken. Ismertté vált a polimer anyagokból készült telefonkészülék.

A sokféle formában előállított műanyagok hozzávetőleg 25%-át az építőiparban használják fel. A hagyományos használatról padlóburkolatként, belső lefolyók burkolataként, szaniterek stb. nem beszélünk többet.

Az utóbbi években egyre inkább elterjedtek a gyárilag gyártott szerkezeti elemek, amelyekben a polimer anyagok dominálnak. Kis súlyuk előnyt jelent a szállítás és a telepítés során. Nagy fényáteresztő képesség, az anyag bármilyen színre festhetősége, alacsony üzemeltetési költségek – ezek az új anyagok meghatározó tulajdonságai.

A kiváló hőszigetelő tulajdonságok, különösen a habok, az építészek és építők gondolatait is izgatják. Az áttetsző kupolák árnyékmentes világítást tesznek lehetővé. Az elnyűhetetlen átlátszó, általában üvegszálból készült elemek váltják fel a hagyományos megerősített biztonsági üvegszerkezeteket. Az ilyen ívekkel, amelyek alkotóelemeinek vastagsága nem haladja meg a 2 mm-t, akár 12 m széles fesztávok is lefedhetők, ilyen szerkezeteket például üvegházak építésénél használnak, mivel nedvesen nem korrodálódnak. légkörben, és ráadásul átlátszóak a fény számára. A polimerek helyiségek burkolására való felhasználására sok más példát is lehetne nevezni. A stadionok burkolására már nagy felületű elemekkel ellátott paneleket használnak.

Legfeljebb 43 m átmérőjű és 36 m magasságig terjedő műanyag szerkezetek ismertek, amelyek a radarberendezések légköri hatásokkal szembeni védelmét szolgálják. (A nagyfrekvenciás sugárzás szinte teljesítményveszteség nélkül halad át az üvegszálon.) A szerkezet lenyűgöző mérete hangsúlyozza a polimer anyagok lehetőségét. Érdemes megnézni a szédítő magasságban szerelt hengereket is, amelyek védik a tévétorony antennáját a jegesedéstől (63).

Az utóbbi években az építőiparban megjelentek a többrétegű könnyűszerkezetes padlóelemek (64). Az úgynevezett szendvics konstrukciók alumínium, azbesztcement vagy merev rostszövet alapú fedőrétegekből állnak, amelyeket merev poliuretán habbal vagy expandált polisztirollal kombinálnak. 50-80 mm-es elemvastagságnál a fedőrétegek rendszerétől függően a felületi tömeg 6-25 kg/m2. A működési hőmérséklet 100 °C-ig terjed.

Az előállított műanyagok több mint 30%-át a gép- és készülékgyártásban szerkezeti anyagként használják fel. A gépészetben természetesen a szerkezeti elemek gyártási költséghatékonyságán van a hangsúly. Mindenféle tömítés, tengelyes és perselyes fogaskerekek, bütykök, axiális és radiális kerekek, tengelykapcsoló elemek, siklócsapágyak, fogaskerék orsók és sok más profilalkatrész nagyon hatékonynak bizonyultak a működésben. A nagy merevség, a megadott méretek pontos betartása, a jó csúszás- és kopásállóság azok az előnyök, amelyek a bevezetett polimer anyagok sokoldalúságát biztosítják.

A gépgyártásban eddig használt műanyagok többsége (kemény poliamidok, fenolgyanta alapú formázóanyagok) mellett ma már új felhasználási területekre is sor kerülhetett, elsősorban a hőre lágyuló kötőanyag alapú üvegerősítésű műanyagok esetében. Ha az üvegszál tömegtartalma eléri a 30%-ot, a szakítószilárdság 2-3-szor nagyobb, mint egy erősítetlen polimeré, a rugalmassági modulus pedig akár 3-4-szer nagyobb. Ezzel szemben a lineáris hőtágulás a kezdeti érték 1/4-e és x/s-a, a relatív szakadási nyúlás csak körülbelül 1/20. Ezenkívül csökken a szakadási hajlam, ami a polimer bedolgozhatóságának növekedését is jelzi.

A poliuretán elasztomerek új technikai lehetőségeket is nyitnak a gépészet számára. Mivel ez az anyag korrózióálló is, nincs szükség felületkezelésre, és mindenekelőtt fémes és nem fémes védőrétegek felhordására. Ez jelentősen csökkenti a termékek gyártási és jó állapotú karbantartásának költségeit.

A berendezésgyártásban, különösen a vegyiparban, a polimerek jelentőségét nagy korrózióállóságuk határozza meg. 100 °C-ig terjedő hőmérséklet és mérsékelt mechanikai terhelés esetén kedvező feltételek vannak a magasan ötvözött acélok polimer anyagokkal való helyettesítésére. A polivinil-klorid, a nagynyomású polietilén, a polipropilén, a polibutén, a politetrafluoretilén és az üvegszál a legérdekesebb anyagok ebből a szempontból. A mechanikai terhelés mellett agresszív környezetnek kitett szerkezeteknél a hőre lágyuló gyanta alapú üvegerősítésű műanyagok különösen fontosak.

Hőre lágyuló csövek extrudálással 1200 mm külső átmérőig, 3000 mm átmérőig pedig tekercseléssel készülnek.

A tároló- és szállítótartályok (65) 85 m3-ig (vasúti tartályok) vagy 22 m3-ig (közúti pótkocsik) gyárthatók. Az előnyös anyag az üvegszál. Legfeljebb 9 m átmérőjű és 7 m magasságú sósav tárolására szolgáló létesítmények vannak.

Szintén jelentős a műanyagok bevezetése a technológiai berendezések és a kapcsolódó csőrendszerek területén. A polimer anyagok használata a szellőzőberendezésekben az agresszív gázok elszívására nagyon hatékony. Tisztítótornyok korrozív füstgázokhoz, kémények, kupolatálcák szellőzői, galvanizáló berendezések, elektrolitikus klór-alkáli berendezések, reakciótornyok, szivattyúk és sok más hasonló alkalmazás példái a polimerek szerkezeti anyagként való felhasználására. A kopásállóság, a kémiai tehetetlenség és a könnyű feldolgozhatóság miatt minden esetben megtakarítás érhető el, ami abból áll, hogy csökkentik a berendezések jó üzemképességének fenntartásának költségeit, és növelik működésük időtartamát és biztonságát a hasonló berendezésekhez képest. fém vagy egyéb anyagok.

A csomagolástechnika az összes előállított műanyag 20-25%-át fogyasztja el, vagyis annyit, mint az építőiparban. A hagyományos csomagolóanyagok, mint a papír, fa, kötél és növényi rostszövetek sokkal gyorsabban romlanak. A műanyag fóliák és habok nemcsak ezeket a "régimódi" anyagokat váltják fel, hanem egy teljesen új csomagolási technológiát is meghoztak.

A csomagolófóliák szélesebb követelményeknek felelnek meg, mint a hagyományos anyagok. Átlátszóak és nyomtathatók, ami vonzó megjelenést kölcsönöz a csomagolásnak. Az élelmiszerek csomagolásánál különösen nagyra értékelik a fiziológiai tehetetlenséget, valamint a gáz- és vízgőz-áteresztő képességet. A fóliák 20-200 mikron vastagságú polietilén, polipropilén, polivinil-klorid, poliamid, polivinil-alkohol és celofán. Természetesen eltérő szilárdsági jellemzőkkel és gáz- és vízgőzáteresztő képességgel rendelkeznek. Ezen anyagok némelyikénél a szakítószilárdság elég magas lehet ahhoz, hogy megfeleljen például a zsákokkal szemben támasztott követelményeknek (akár 50 kg anyagot tölthet be, és legfeljebb 30 réteget rakhat össze).

Olyan esetekben, amikor gáztömör anyagra van szükség, úgynevezett kombinált fóliákat alkalmaznak. A legismertebb sokszorosított fóliaanyagok: polietilén-celofán, polietilén-poliamid, polivinil-klorid-celofán, polivinilidén-klorid - celofán. A rendkívül érzékeny műszaki eszközök speciális csomagolásához, különösen a tengeri szállításhoz, háromrétegű fóliák szükségesek. A polietilén - poliamid - polietilén, polietilén - polipropilén - polietilén, polietilén - polikarbonát - polietilén kombinációk megfelelnek a legszigorúbb követelményeknek is.

A polimer fóliák új lehetőségeket nyitottak a csomagolástechnika előtt. Az úgynevezett zsugorfóliák speciális technológiai tulajdonságokkal rendelkeznek. Beérkezésükkor a belső feszültségek rögzülnek, amelyek később hő hatására „eltávolítódnak”, így zsugorodás következik be.

A fólia befedi a csomagolásra szánt terméket, és a zsugorodás befejezése után portól és nedvességtől védve szállításra kész. Nincs szükség további öltözködésre. A csomagolás tömörsége révén lehetővé válik a rakodótér optimális kihasználása, ami megfelel a szállítás hasznos mennyiségének 20%-os növekedésének. Könnyen elképzelhető az ezzel járó közlekedési terhelésnövekedés nemzetgazdasági jelentősége.

A csomagolástechnikában további új lehetőségek jelentek meg a habosított műanyagoknak, elsősorban a 25-30 kg/m3 sűrűségű expandált polisztirolnak köszönhetően. Ebből az anyagból 1 m3 körülbelül 350 000 gömb alakú cellát tartalmaz, amelyeket 1-2 mikron vastag falak választanak el. Az anyag legfeljebb 97% levegőt tartalmaz. A cellákban lévő levegő tompítja a szállítás során fellépő ütéseket és rezgéseket. A habok szilárdságának elegendőnek kell lennie a termék megtámasztásához. A blokk belsejében könnyen kialakítható egy mélyedés, amely pontosan megfelel a termék külső formájának.

Az új csomagolási technológia különösen értékes a törékeny, drága, jó minőségű eszközök, például vákuumcsövek, írógépek, televíziókészülékek szállításánál, mivel jelentősen korlátozhatja a károkat. A további intézkedések nélkül meghatározott ideig tartó hővédő csomagolás biztosítja, hogy a szállított, hőre vagy hidegre érzékeny áru hőmérséklete egy bizonyos szinten maradjon. Például a hungarocell dobozokban szállított halak a szokásos jégmennyiség felét teszik ki.

De a polimer csomagolóanyagok felhasználása után keletkező hulladék is új problémákat vet fel. Egy része nem ég el, és bizonyos típusú polimerek elégetésekor mérgező termékek válnak le. A műanyag szemét nem rohadhat meg.

A csomagolási technológia teljes megváltoztatásához ezen anyagok továbbfejlesztése és a keletkező műanyag törmelék biztonságos ártalmatlanítási módjainak kidolgozása szükséges.

A kiváló dielektromos tulajdonságokkal rendelkező műanyagokról elmondható, hogy ösztönözték az elektro- és elektronikai technika fejlődését. A tekercs- és érintkezőházak, a dugaszoló csatlakozások, az áramköri lapok, a reléalapok, a programkapcsolók és a nyomtatott áramköri lapok csak néhány a polimerek felhasználási területei közül ezekben a fontos iparágakban.

A hét koaxiális rendszerű nagyfrekvenciás kábel szintén a műanyag fent említett sajátos tulajdonságának köszönheti kialakítását és teljesítményét.

Korábban az elektromos szigetelés feladata a kerámia, porcelán és gumi volt. Az elektromos szigetelési tulajdonságokkal szemben támasztott megnövekedett követelményeket és az elektromos veszteségek csökkentésének szükségességét ma már szinte kizárólag polimerek elégítik ki. Tehát a nagyfrekvenciás technológiában az anyag működési tulajdonságainak függetlennek kell lenniük a frekvenciától és a hőmérséklettől. Ezenkívül ezek a tulajdonságok nem változhatnak az öregedés hatására, például nedves meleg éghajlaton. A korrozív anyagok hasadása magas hőmérséklet és magas páratartalom hatására működés közben gyakran korlátozza a fémérintkezők teljesítményét.

Az utóbbi időben hőre keményedő gyanta alapú merev formázómasszákat használnak szigetelőanyagként: fenol-, melamin-, karbamid-, poliészter- és epoxigyantákat. Ezeket az anyagokat, amelyek tulajdonságait a gyanta, töltőanyag és egyéb összetevők kiválasztásával változtatják, hőállóság, alacsony hőtágulás és méretstabilitás jellemzi emelt hőmérsékleten. Szerves oldószerekkel szembeni ellenállásuk, alacsony gyúlékonyságuk és éghetőségük, valamint számos más jellegzetes tulajdonságuk különösen nagyra értékelendő.

A hőre lágyuló műanyagok bevezetése az elektrotechnikában először a kábelszigetelés területén volt a legjelentősebb. A nagy tehetetlenség és a jó feldolgozási tulajdonságok lehetővé tették a gumi egyre gyakrabban történő cseréjét, különösen a huzalszigetelésnél.

Az elektronikában az összetett alkatrészek rendkívül gazdaságos tömeggyártása, különös tekintettel a növekvő miniatürizálásra, jó előfeltételeket teremtett a hőre lágyuló műanyagok J.TJI bevezetéséhez. Szilárdsági és alakváltozási tulajdonságait tekintve a hőre lágyuló műanyag alapú üvegerősítésű műanyagok már összevethetők a hőre keményedő alapú anyagokkal. Ahol eddig csak a hőre keményedő polimerek tudtak megfelelni a hőhatás alatti formastabilitás megnövekedett követelményeinek, ma már az anyagok széles választéka áll rendelkezésre.

Bár kiemelt jelentőséget tulajdonítunk az anyagok elektromos tulajdonságainak, ezek költségeit mindig össze kell hasonlítani. Ezért találunk az irányítás- és szabályozástechnikában, az átviteltechnikában és más kapcsolódó területeken az ezeknek a speciális területeknek megfelelő különféle műanyagokat.

Következtetés.

Jelenleg a polimerek minden otthonba bekerültek, és a polimer anyagok felhasználása számos olyan területet lefedett, amelyekben, úgy tűnik, semmi közös. Évről évre nő a polimer anyagok felhasználási szintje és az irántuk való kereslet, bővül a polimer termékek köre és piaca. A modern technológiák lehetővé teszik a polimer anyagokból jobb és fejlettebb termékek előállítását, környezetbarátabbá és biztonságosabbá tételét. A használt polimer termékek nagy előnye, hogy újrahasznosíthatóak, és erre egyre nagyobb figyelmet fordítanak. Így a polimereket túlzás nélkül a jövő anyagainak nevezhetjük.

1833-ban J. Berzelius megalkotta a "polymeria" kifejezést, amelyet az izoméria egyik típusának nevezett. Az ilyen anyagoknak (polimereknek) azonos összetételűnek, de eltérő molekulatömegűnek kell lenniük, mint például az etilén és a butilén. J. Berzelius következtetése nem felel meg a "polimer" fogalom modern felfogásának, mivel a valódi (szintetikus) polimereket akkoriban még nem ismerték. A szintetikus polimerekre vonatkozó első utalások 1838-ból (polivinilidén-klorid) és 1839-ből (polisztirol) származnak.

A polimerek kémiája csak azután jelent meg, hogy A. M. Butlerov megalkotta a szerves vegyületek kémiai szerkezetére vonatkozó elméletet, és tovább fejlődött a gumi szintézisére vonatkozó módszerek intenzív keresése miatt (G. Bushard, W. Tilden, K. Garries, I. L. Kondakov, S. V. Lebegyev) . A 20. század 20-as éveinek eleje óta kezdtek kialakulni a polimerek szerkezetére vonatkozó elméleti elképzelések.

MEGHATÁROZÁS

Polimerek- nagy molekulatömegű (több ezertől sok millióig terjedő) kémiai vegyületek, amelyek molekulái (makromolekulái) nagyszámú ismétlődő csoportból (monomer egységekből) állnak.

A polimerek osztályozása

A polimerek osztályozása három jellemzőn alapul: eredetükön, kémiai természetükön és a fő láncban lévő különbségeken.

Származási szempontból minden polimert természetes (természetes) részekre osztanak, amelyek magukban foglalják a nukleinsavakat, fehérjéket, cellulózt, természetes gumit, borostyánt; szintetikus (a laboratóriumban szintézissel nyert, és nem tartalmaznak természetes analógokat), amelyek közé tartozik a poliuretán, polivinilidén-fluorid, fenol-formaldehid gyanták stb.; mesterséges (a laboratóriumban szintézissel nyerik, de természetes polimerek alapján) - nitrocellulóz stb.

Kémiai jellegük alapján a polimereket szerves polimerekre (monomer alapú - szerves anyag - minden szintetikus polimer), szervetlenre (Si, Ge, S és más szervetlen elemek - poliszilánok, polikovasavak alapján) és szerves elemekre (a polimerek keveréke) osztják. szerves és szervetlen polimerek - poliszloxánok) természet.

Vannak homoláncú és heteroláncú polimerek. Az első esetben a főlánc szén- vagy szilíciumatomokból áll (poliszilánok, polisztirol), a másodikban - különféle atomok (poliamidok, fehérjék) váza.

A polimerek fizikai tulajdonságai

A polimereket két aggregációs állapot jellemzi - kristályos és amorf, valamint speciális tulajdonságok - rugalmasság (reverzibilis alakváltozások kis terhelés mellett - gumi), alacsony ridegség (műanyagok), orientáció irányított mechanikai tér hatására, nagy viszkozitás és oldódás A polimer mennyisége a duzzadásán keresztül történik.

Polimerek előállítása

A polimerizációs reakciók olyan láncreakciók, amelyek telítetlen vegyületek molekuláinak egymás utáni addícióját jelentik egy nagy molekulatömegű termék - polimer - képződésével (1. ábra).

Rizs. 1. A polimergyártás általános sémája

Így például a polietilént etilén polimerizálásával állítják elő. Egy molekula molekulatömege eléri az 1 milliót.

n CH 2 = CH 2 \u003d - (-CH 2 -CH 2 -) -

A polimerek kémiai tulajdonságai

Mindenekelőtt a polimereket a polimer összetételében jelen lévő funkciós csoportra jellemző reakciók jellemzik. Például, ha a polimer az alkoholok osztályára jellemző hidroxocsoportot tartalmaz, akkor a polimer az alkoholokhoz hasonlóan részt vesz a reakciókban.

Másodszor, a kis molekulatömegű vegyületekkel való kölcsönhatás, a polimerek egymás közötti kölcsönhatása hálózatos vagy elágazó polimerek képződésével, az ugyanazt a polimert alkotó funkciós csoportok közötti reakciók, valamint a polimer monomerekké bomlása (láncbontás).

Polimerek alkalmazása

A polimerek előállítását széles körben alkalmazzák az emberi élet különböző területein - a vegyiparban (műanyagok gyártása), a gép- és repülőgépgyártásban, az olajfinomító vállalatokban, az orvostudományban és a farmakológiában, a mezőgazdaságban (gyomirtó szerek, rovarirtó szerek, növényvédő szerek gyártása), építőiparban. (hang- és hőszigetelés), játékok, ablakok, csövek, háztartási cikkek gyártása.

Példák problémamegoldásra

1. PÉLDA

1. PÉLDA

Gyakorlat	A polisztirol jól oldódik apoláris szerves oldószerekben: benzolban, toluolban, xilolban, szén-tetrakloridban. Számítsuk ki a polisztirol tömeghányadát (%) egy olyan oldatban, amelyet úgy kapunk, hogy 25 g polisztirol 85 g tömegű benzolban oldunk. (22,73%).
Megoldás	Felírjuk a képletet a tömeghányad meghatározásához: Határozza meg a benzolos oldat tömegét: m oldat (C 6 H 6) \u003d m (C 6 H 6) / (/ 100%)

Polimerek alapján szálakat, fóliákat, gumikat, lakkokat, ragasztókat, műanyagokat és kompozit anyagokat (kompozitokat) nyernek.

rostok polimerek oldatait vagy olvadékait a lemezen lévő vékony lyukakon (matricákon) keresztül kényszerítik, majd megszilárdulnak. A szálképző polimerek közé tartoznak a poliamidok, poliakrilnitrilek stb.

Polimer fóliák polimer olvadékokból nyerik extrudálással réses furatú szerszámokon keresztül, vagy polimer oldatokat mozgó szalagra visznek fel, vagy polimereket kalandereznek. A fóliákat elektromos szigetelő- és csomagolóanyagként, mágnesszalagok alapjaként stb.

Naptározás– polimerek feldolgozása két vagy több párhuzamosan elhelyezett, egymás felé forgó tekercsből álló kalandereken.

Szerencsés– filmképző anyagok szerves oldószeres oldatai. A lakkok a polimereken kívül plaszticitásnövelő anyagokat (lágyítószereket), oldható színezékeket, keményítőket stb. tartalmaznak. Elektromos szigetelő bevonatok készítésére, valamint alapozó és festék- és lakkzománcok alapjául szolgálnak.

Ragasztók- olyan kompozíciók, amelyek a felületük és a ragasztóréteg közötti erős kötések miatt különböző anyagok összekapcsolására alkalmasak. A szintetikus szerves ragasztók monomereken, oligomereken, polimereken vagy ezek keverékén alapulnak. A készítmény keményítőket, töltőanyagokat, lágyítókat stb. tartalmaz. A ragasztókat hőre lágyuló, hőre keményedő és gumira osztják. Hőre lágyuló ragasztók a dermedéspontról szobahőmérsékletre történő lehűlés vagy az oldószer elpárologtatása során kötést képeznek a felülettel. Hőre keményedő ragasztók kötést képez a felülettel a keményedés eredményeként (keresztkötések kialakulása), gumi ragasztók - vulkanizálás eredményeként.

műanyagok- ezek olyan polimert tartalmazó anyagok, amelyek a termék képződése során viszkózus, működése során üveges állapotúak. Minden műanyag hőre és hőre lágyuló műanyagokra van felosztva. Kialakításkor hőre keményedő visszafordíthatatlan keményedési reakció lép fel, amely egy hálózati struktúra kialakulásából áll. A hőre keményedő anyagok közé tartoznak a fenol-formaldehid, karbamid-formaldehid, epoxi és más gyanták alapú anyagok. Hőre lágyuló műanyagok hevítéskor többszörösen viszkózus állapotba, hűtve pedig üvegessé válnak. A hőre lágyuló műanyagok közé tartoznak a polietilén, politetrafluor-etilén, polipropilén, polivinil-klorid, polisztirol, poliamid és más polimer alapú anyagok.

Elasztomerek- ezek polimerek és ezeken alapuló kompozitok, amelyeknél az üvegesedési hőmérséklet hőmérsékleti tartománya - a dermedéspont meglehetősen magas, és a szokásos hőmérsékletet is megragadja.

A polimereken kívül a műanyagok és elasztomerek közé tartoznak a lágyítók, színezékek és töltőanyagok. A lágyítók - például dioktil-ftalát, dibutil-szebacát, klórozott paraffin - csökkentik az üvegesedési hőmérsékletet és növelik a polimer áramlását. Az antioxidánsok lassítják a polimerek lebomlását. A töltőanyagok javítják a polimerek fizikai és mechanikai tulajdonságait. Töltőanyagként porokat (grafit, korom, kréta, fém stb.), papírt, szövetet használnak.

Erősítő szálak és kristályok lehet fém, polimer, szervetlen (például üveg, karbid, nitrid, bór). A megerősítő töltőanyagok nagymértékben meghatározzák a polimerek mechanikai, termikus és elektromos tulajdonságait. Sok kompozit polimer anyag olyan erős, mint a fém. Az üvegszállal erősített polimer (üvegszál) alapú kompozitok nagy mechanikai szilárdsággal (szakítószilárdság 1300-2500 MPa) és jó elektromos szigetelő tulajdonságokkal rendelkeznek. A szénszálakkal (CFRP) erősített polimereken alapuló kompozitok a nagy szilárdságot és rezgésállóságot a megnövekedett hővezető képességgel és vegyszerállósággal kombinálják. A boroplasztok (töltőanyagok - bórszálak) nagy szilárdsággal, keménységgel és alacsony kúszással rendelkeznek.

Kompozitok A polimereken alapuló szerkezeti, elektromos és hőszigetelő, korrózióálló, súrlódásgátló anyagokat használnak az autóiparban, szerszámgépekben, elektromos, légi közlekedésben, rádiótechnikában, bányászatban, űrtechnológiában, vegyiparban és építőiparban.

Redoxitok. A redox polimerek (redox csoportokkal vagy redoxionitok) széles körben elterjedtek.

Polimerek használata. Jelenleg nagyszámú, eltérő fizikai és kémiai tulajdonságú polimert használnak széles körben.

Tekintsünk néhány polimert és az ezeken alapuló kompozitot.

polietilén A [-CH2-CH2-] n hőre lágyuló műanyag, amelyet gyökös polimerizációval állítanak elő 320 0C hőmérsékleten és 120-320 MPa nyomáson (nagynyomású polietilén) vagy 5 MPa-ig terjedő nyomáson komplex katalizátorok (alacsony nyomású polietilén) felhasználásával. Az alacsony sűrűségű polietilén szilárdsága, sűrűsége, rugalmassága és lágyulási pontja nagyobb, mint a nagynyomású polietilénnek. A polietilén számos környezetben kémiailag ellenálló, de oxidálószerek hatására elöregszik. A polietilén jó dielektrikum, -20 és +100 0 C közötti hőmérsékleten használható. A besugárzás növelheti a polimer hőállóságát. Polietilénből készülnek csövek, elektromos termékek, rádióberendezések alkatrészei, szigetelő fóliák és kábelköpenyek (nagyfrekvenciás, telefon, táp), fóliák, csomagolóanyagok, üvegtartályok helyettesítői.

Polipropilén A [-CH(CH3)-CH2-] n egy kristályos hőre lágyuló műanyag, amelyet sztereospecifikus polimerizációval nyernek. Nagyobb hőállóságú (120-140 0 C-ig), mint a polietilén. Nagy a mechanikai szilárdsága (lásd 14.2. táblázat), ellenáll az ismételt hajlításnak és kopásnak, valamint rugalmas. Csövek, fóliák, tárolótartályok stb. gyártására használják.

Polisztirol - sztirol gyökös polimerizációjával nyert hőre lágyuló műanyag. A polimer oxidálószerekkel szemben ellenálló, erős savakkal szemben instabil, aromás oldószerekben oldódik, nagy mechanikai szilárdságú és dielektromos tulajdonságokkal rendelkezik, kiváló minőségű elektromos szigetelőként, valamint szerkezeti és dekoratív befejező anyagként használják műszerekben. gyártás, elektrotechnika, rádiótechnika, háztartási gépek. Flexibilis elasztikus polisztirol, amelyet forró állapotban húznak, kábelek és vezetékek köpenyéhez használják. A habműanyagokat polisztirol alapúak is gyártják.

PVC[-CH 2 -CHCl-] n - vinil-klorid polimerizációjával előállított hőre lágyuló műanyag, ellenáll a savaknak, lúgoknak és oxidálószereknek; ciklohexanonban, tetrahidrofuránban oldódik, benzolban és acetonban korlátozott; alig éghető, mechanikailag erős; a dielektromos tulajdonságok rosszabbak, mint a polietiléné. Hegesztéssel összeilleszthető szigetelőanyagként használják. Gramofon lemezek, esőkabátok, pipák és egyéb tárgyak készülnek belőle.

Politetrafluor-etilén (PTFE) A [-CF 2 -CF 2 -] n egy hőre lágyuló műanyag, amelyet tetrafluor-etilén gyökös polimerizációjával nyernek. Kizárólagos kémiai ellenálló képességgel rendelkezik savakkal, lúgokkal és oxidálószerekkel szemben; kiváló dielektrikum; nagyon széles üzemi hőmérsékleti határokkal rendelkezik (-270 és +260 0 C között). 400 0 C-on fluor felszabadulásával bomlik, víz nem nedvesíti. A fluoroplastot vegyileg ellenálló szerkezeti anyagként használják a vegyiparban. A legjobb dielektrikumként olyan körülmények között használják, ahol az elektromos szigetelő tulajdonságok és a vegyi ellenállás kombinációja szükséges. Ezenkívül súrlódásgátló, hidrofób és védőbevonatok, serpenyőbevonatok felhordására használják.

Polimetil-metakrilát (plexi)

- metil-metakrilát polimerizációjával nyert hőre lágyuló műanyag. Mechanikailag erős; saválló; időjárásálló; oldódik diklór-etánban, aromás szénhidrogénekben, ketonokban, észterekben; színtelen és optikailag átlátszó. Az elektrotechnikában szerkezeti anyagként, valamint ragasztóanyagként használják.

Poliamidok- az -NHCO- amidocsoportot tartalmazó hőre lágyuló műanyagok a főláncban, például poli-ε-kapron [-NH-(CH2)5-CO-]n, polihexametilén-adipamid (nylon) [-NH-(CH2) 5-NH-CO-(CH2)4-CO-]n; polidodekánamid [-NH-(CH 2) 11 -CO-] n és mások, polikondenzációval és polimerizációval egyaránt előállíthatók. A polimerek sűrűsége 1,0÷1,3 g/cm 3 . Nagy szilárdság, kopásállóság, dielektromos tulajdonságok jellemzik; ellenáll az olajoknak, benzinnek, híg savaknak és tömény lúgoknak. Szálak, szigetelő fóliák, szerkezeti, súrlódásgátló és elektromos szigetelő termékek előállítására használják őket.

Poliuretánok- a főláncban -NH (CO) O - csoportokat tartalmazó hőre lágyuló műanyagok, valamint éter, karbamát stb. Izocianátok (egy vagy több NCO csoportot tartalmazó vegyületek) polialkoholokkal, például glikolokkal való kölcsönhatásával nyerhetők és glicerint. Ellenáll a hígított ásványi savaknak és lúgoknak, olajoknak és alifás szénhidrogéneknek. Poliuretán habok (habgumi), elasztomerek formájában készülnek, lakkok, ragasztók, tömítőanyagok összetételében szerepelnek. Hő- és elektromos szigetelésre, szűrőként és csomagolóanyagként, cipők, műbőr, gumitermékek gyártásához használják.

Poliészterek- HO [-R-O-] n H vagy [-OC-R-COO-R "-O-] n általános képletű polimerek. Ciklikus oxidok, például etilén-oxid, laktonok (hidroxisav-észterek) polimerizálásával nyerik ), vagy polikondenzációs glikolok, diészterek és egyéb vegyületek.Az alifás poliészterek ellenállnak a lúgoldatoknak, az aromás poliészterek az ásványi savaknak és sóoldatoknak is.Rostok, lakkok és zománcok, filmek, koagulánsok és fotoreagensek előállítására használják őket. , hidraulikafolyadékok alkatrészei stb.

Szintetikus gumik (elasztomerek) emulzióval vagy sztereospecifikus polimerizációval nyerik. Vulkanizálva gumivá alakulnak, amelyet nagy rugalmasság jellemez. Az ipar nagyszámú különféle szintetikus gumit (CK) gyárt, amelyek tulajdonságai a monomerek típusától függenek. Sok gumit két vagy több monomer kopolimerizálásával állítanak elő. Különböztesse meg a CK általános és speciális célját. Az általános célú CK magában foglalja a butadién [-CH 2 -CH \u003d CH-CH 2 -] n és a butadién sztirol [-CH 2 -CH \u003d CH-CH 2 -] n - - [-CH 2 -CH (C 6 H) csoportot. 5) -]n. Az ezeken alapuló gumikat tömegtermékekben használják (abroncsok, kábelek és vezetékek védőburkolatai, szalagok stb.). Ezekből a gumikból nyerik az elektrotechnikában széles körben használt ebonitot is. A CK-ból speciális célokra nyert gumikat a rugalmasság mellett néhány speciális tulajdonság jellemzi, például benzo- és olajállóság (butadién-nitril CK [-CH 2 -CH \u003d CH-CH 2 -] n - [ -CH 2 -CH (CN) -] n), benzo-, olaj- és hőállóság, éghetetlenség (kloroprén CK [-CH 2 -C (Cl) \u003d CH-CH 2 -] n), kopásállóság (poliuretán stb.), hő-, fény-, ózonállóság (butil-kaucsuk) [-C (CH 3) 2 -CH 2 -] n -[-CH 2 C (CH 3) \u003d CH-CH 2 -] m. A leggyakrabban használt sztirol-butadién (több mint 40%), butadién (13%), izoprén (7%), kloroprén gumi (5%) és butilkaucsuk (5%). A gumik fő részesedése. (60-70%) a gumiabroncsok gyártására, körülbelül 4% -a cipőgyártásra megy

Szilikon polimerek (szilikonok)- szilícium atomokat tartalmaznak a makromolekulák elemi egységeiben. K. A. Andrianov orosz tudós nagymértékben hozzájárult a szerves szilícium polimerek fejlesztéséhez. E polimerek jellemző tulajdonsága a nagy hő- és fagyállóság, rugalmasság; nem ellenállnak a lúgoknak, és sok aromás és alifás oldószerben oldódnak. A szilikon polimereket lakkok, ragasztók, műanyagok és gumi előállítására használják. A szerves szilikon gumik [-Si (R 2) -O-] n, például a dimetil-sziloxán és a metil-vinil-sziloxán sűrűsége 0,96-0,98 g/cm 3, üvegesedési hőmérséklete 130 0 C. Szénhidrogénekben, halogénezett szénhidrogénekben, éterekben oldódik. Szerves peroxidokkal vulkanizálva. A gumi -90 és +300 0 C közötti hőmérsékleten üzemeltethető, időjárásálló, magas elektromos szigetelő tulajdonságokkal rendelkezik. Nagy hőmérséklet-különbség mellett működő termékekhez használják, például űrhajók védőbevonataihoz stb.

Fenol és amino-formaldehid gyanták formaldehid fenollal vagy aminokkal való polikondenzációjával nyerik. Ezek hőre keményedő polimerek, amelyekben a térhálósodás eredményeként olyan hálózatos térszerkezet jön létre, amely nem alakítható át lineáris szerkezetté, pl. a folyamat visszafordíthatatlan. Ragasztók, lakkok, ioncserélők, műanyagok alapjául szolgálnak.

A fenol-formaldehid gyanta alapú műanyagokat ún fenolok , karbamid-formaldehid gyanta alapú - aminoplasztok . A fenoplasztokat és aminoplasztokat papírral vagy kartonnal (getinak), szövettel (textolittal), fával, kvarc- és csillámliszttel töltik meg. A fenoplasztok ellenállnak a víznek, savas oldatoknak, sóknak és bázisoknak, szerves oldószereknek, lassan égnek, időjárásállóak és jó dielektrikumok. Nyomtatott áramköri lapok, elektromos és rádiótechnikai termékek házai, fóliadielektrikumok gyártásához használják.

Aminos magas dielektromos és fizikai-mechanikai tulajdonságokkal rendelkeznek, ellenállnak a fénynek és az UV sugárzásnak, nehezen égnek, ellenállnak a gyenge savaknak és bázisoknak, valamint sok oldószernek. Bármilyen színre festhetők. Elektromos termékek gyártására használják (műszer- és készülékház, kapcsolók, mennyezeti lámpák, hő- és hangszigetelő anyagok stb.).

Jelenleg az összes műanyag mintegy 1/3-át az elektrotechnikában, az elektronikában és a gépészetben használják fel, 1/4-ét az építőiparban és körülbelül 1/5-ét a csomagolásban. A polimerek iránti növekvő érdeklődést az autóipar szemlélteti. Sok szakértő az autóban használt polimerek aránya alapján becsüli meg az autó tökéletességének szintjét. Például a polimer anyagok tömege a VAZ-2101 esetében 32 kg-ról a VAZ-2108 esetében 76 kg-ra nőtt. Külföldön a műanyagok átlagos tömege 75÷120 kg autónként.

A polimereket tehát rendkívül széles körben alkalmazzák műanyagok és kompozitok, szálak, ragasztók és lakkok formájában, felhasználásuk mértéke és köre folyamatosan növekszik.

Kérdések az önkontrollhoz:

1. Mik azok a polimerek? A fajtáik.

2. Mi az a monomer, oligomer?

3. Milyen módszerrel nyerhetünk polimert polimerizációval? Adj rá példákat.

4. Milyen módszerrel nyerhetünk polimereket polikondenzációval? Adj rá példákat.

5. Mi a gyökös polimerizáció?

6. Mi az ionos polimerizáció?

7. Mi a polimerizáció tömegben (tömbben)?

8. Mi az emulziós polimerizáció?

9. Mi a szuszpenziós polimerizáció?

10. Mi a gázpolimerizáció?

11. Mi az olvadt polikondenzáció?

12. Mi az oldatos polikondenzáció?

13. Mi a polikondenzáció a felületen?

14. Milyen alakúak és szerkezetűek a polimer makromolekulák?

15. Mi jellemzi a polimerek kristályos állapotát?

16. Milyen jellemzői vannak az amorf polimerek fizikai állapotának?

17. Melyek a polimerek kémiai tulajdonságai?

18. Melyek a polimerek fizikai tulajdonságai?

19. Milyen anyagokat állítanak elő polimerek alapján?

20. Mire használják a polimereket a különböző iparágakban?

Kérdések az önálló munkához:

1. Polimerek és alkalmazásaik.

2. A polimerek tűzveszélyessége.

Irodalom:

1. Semenova E. V., Kostrova V. N., Fedyukina U. V. Kémia. - Voronyezs: Tudományos könyv - 2006, 284 p.

2. Artimenko A.I. Szerves kémia. - M.: Feljebb. iskola – 2002, 560 p.

3. Korovin N.V. Általános kémia. - M.: Feljebb. iskola – 1990, 560 p.

4. Glinka N.L. Általános kémia. - M .: Magasabb. iskola – 1983, 650 p.

5. Glinka N.L. Általános kémia feladat- és gyakorlatgyűjtemény. - M .: Magasabb. iskola – 1983, 230 p.

6. Akhmetov N.S. Általános és szervetlen kémia. M.: Felsőiskola. – 2003, 743 p.

17. előadás (2 óra)

11. témakör Anyag kémiai azonosítása és elemzése

Az előadás célja: megismerkedni az anyagok minőségi és mennyiségi elemzésével és általános leírást adni az ebben alkalmazott módszerekről.

Vizsgált kérdések:

11.1. Az anyag kvalitatív elemzése.

11.2. Az anyag mennyiségi elemzése. Kémiai elemzési módszerek.

11.3. Műszeres elemzési módszerek.

11.1. Az anyag kvalitatív elemzése

A gyakorlatban gyakran válik szükségessé egy adott anyag azonosítása (detektálása), valamint tartalmának számszerűsítése (mérése). A kvalitatív és kvantitatív elemzéssel foglalkozó tudományt ún analitikai kémia . Az elemzés szakaszosan történik: először az anyag kémiai azonosítását (kvalitatív elemzés), majd meghatározzák, hogy mennyi anyag van a mintában (kvantitatív elemzés).

Kémiai azonosítás (kimutatás)- ez az anyag fázisai, molekulái, atomjai, ionjai és egyéb alkotórészei típusának és állapotának meghatározása az ismert anyagokra vonatkozó kísérleti és releváns referenciaadatok összehasonlítása alapján. Az azonosítás a kvalitatív elemzés célja.Az azonosítás során általában az anyagok tulajdonságainak összességét határozzák meg: szín, fázisállapot, sűrűség, viszkozitás, olvadás, forráspont és fázisátalakulási hőmérséklet, oldhatóság, elektródpotenciál, ionizációs energia és (vagy) stb. Az azonosítás megkönnyítése érdekében kémiai és fizikai-kémiai adatokból álló bankokat hoztak létre. A többkomponensű anyagok elemzésénél gyakran alkalmaznak univerzális műszereket (spektrométerek, spektrofotométerek, kromatográfok, polarográfok stb.), számítógéppel felszereltek, amelyek memóriájában referencia kémiai-analitikai információk találhatók. Ezen univerzális telepítések alapján egy automatizált rendszert hoznak létre az információk elemzésére és feldolgozására.

Az azonosított részecskék típusától függően elemi, molekuláris, izotópos és fázisanalízist különböztetünk meg. Ezért a legfontosabbak a meghatározási módszerek, amelyeket a meghatározandó tulajdonság jellege vagy az analitikai jel rögzítésének módja szerint osztályoznak:

1) kémiai elemzési módszerek kémiai reakciók felhasználásán alapul. Külső hatások (csapadék, gázfejlődés, megjelenés, eltűnés vagy színváltozás) kísérik őket;

2) fizikai módszerek, amelyek az anyag fizikai tulajdonságai és kémiai összetétele közötti bizonyos összefüggésen alapulnak;

3) fizikai és kémiai módszerek , amelyek a kémiai reakciókat kísérő fizikai jelenségeken alapulnak. Leggyakoribbak nagy pontosságuk, szelektivitásuk (szelektivitásuk) és érzékenységük miatt. Először az elemi és molekuláris elemzéseket kell figyelembe venni.

A szárazanyag tömegétől vagy az analit oldatának térfogatától függően vannak makromódszer (0,5-10 g vagy 10-100 ml), félmikro módszer (10-50 mg vagy 1-5 ml), mikromódszer (1-5 Hmg vagy 0,1-0,5 ml) és ultramikromódszer (1 mg vagy 0,1 ml alatt) azonosítások.

A kvalitatív elemzés jellemzi észlelési határ (minimum kimutatható) szárazanyag, azaz a megbízhatóan azonosítható anyag minimális mennyisége és az oldat limitáló koncentrációja. A kvalitatív elemzésben csak olyan reakciókat alkalmazunk, amelyek kimutatási határa nem kevesebb, mint 50 µg.

Vannak olyan reakciók, amelyek lehetővé teszik egy adott anyag vagy ion kimutatását más anyagok vagy más ionok jelenlétében. Az ilyen reakciókat ún különleges . Ilyen reakciókra példa lehet az NH 4 + -ionok kimutatása lúg vagy melegítés hatására

NH 4 Cl + NaOH = NH 3 + H 2 O + NaCl

vagy a jód reakciója keményítővel (sötétkék szín) stb.

A legtöbb esetben azonban egy anyag kimutatási reakciói nem specifikusak, ezért az azonosítást zavaró anyagok csapadékká, gyengén disszociálódó vagy összetett vegyületté alakulnak. Egy ismeretlen anyag elemzése meghatározott sorrendben történik, amelyben az elemzést zavaró egyéb anyagok kimutatása és eltávolítása után egy vagy másik anyagot azonosítanak, pl. nemcsak az anyagok kimutatási reakcióit alkalmazzuk, hanem azok egymástól való elválasztásának reakcióit is.

Következésképpen egy anyag minőségi elemzése a benne lévő szennyeződések mennyiségétől, azaz tisztaságától függ. Ha a szennyeződéseket nagyon kis mennyiségben tartalmazzák, akkor ezeket "nyomoknak" nevezik. A kifejezések móltörteknek felelnek meg %-ban: "nyomok" 10 -3 ÷ 10 -1 , "mikronyomok"– 10 -6 ÷ 10 -3 , "ultramikronyomok"- 10 -9 ÷ 10 -6 , szubmikronyomok- kevesebb, mint 10 -9. Az anyagot nagy tisztaságúnak nevezik, amelynek szennyeződéstartalma nem haladja meg a 10 -4 ÷ 10 -3% (mólfrakció) és különösen tiszta (ultra tiszta) ha a szennyezőanyag-tartalom 10-7% (móltört) alatt van. A nagy tisztaságú anyagoknak van egy másik meghatározása is, amely szerint olyan mennyiségben tartalmaznak szennyeződéseket, amelyek nem befolyásolják az anyagok főbb specifikus tulajdonságait. Azonban nem bármilyen szennyeződés számít, hanem azok a szennyeződések, amelyek befolyásolják a tiszta anyag tulajdonságait. Az ilyen szennyeződéseket korlátozónak vagy kontrollálónak nevezzük.

A szervetlen anyagok azonosításakor a kationok és anionok kvalitatív elemzését végzik el. A kvalitatív elemzési módszerek ionos reakciókon alapulnak, amelyek lehetővé teszik az elemek azonosítását bizonyos ionok formájában. Mint minden kvalitatív elemzésnél, a reakciók során gyengén oldódó vegyületek, színes komplex vegyületek képződnek, az oldat színének megváltozásával oxidáció vagy redukció következik be. A nehezen oldódó vegyületek képződésével történő azonosításhoz csoportos és egyedi kicsapószereket is használnak.

A szervetlen anyagok kationjainak azonosításakor csoportos kicsapó ionokhoz Ag +, Pb 2+, Hg 2+ a NaCl; ionokhoz Ca 2+, Sr 2+, Ba 2+ - (NH 4) 2 CO 3, ionokhoz Al 3+, Cr 3+, Fe 2+, Fe 3+, Mn 2+, Co 2+, Ni 2 +, Zn 2+ és mások - (NH 4) 2 S.

Ha több kation van jelen, akkor frakcionált elemzés , amelyben az összes nehezen oldódó vegyületet kicsapják, majd ilyen vagy olyan módszerrel kimutatják a megmaradt kationokat, vagy egy reagens lépésenkénti adagolását hajtják végre, amelyben először a legalacsonyabb PR értékű vegyületeket választják ki, majd a magasabb PR érték. Bármely kation azonosítható egy bizonyos reakcióval, ha az azonosítást zavaró egyéb kationokat eltávolítják. Számos szerves és szervetlen reagens létezik, amelyek csapadékot vagy színes komplex vegyületeket képeznek kationokkal (9. táblázat).