Органические полимеры
Органическими называют обширный класс веществ, содержащих в своей основе углерод. Кроме углерода в этих веществах содержится обычно водород, кислород, азот, сера, фосфор. Соединения, в которых содержатся также и другие элементы, называют элементоорганическими. Органические вещества обладают молекулярной структурой, т. е. состоят из отдельных молекул, внутри которых атомы связаны преимущественно весьма прочными ковалентными связями. Между собой молекулы связаны сравнительно слабыми поляризационными силами.
Большинство органических веществ не содержит свободных электронов и ионов, поэтому они являются диэлектриками. Так как силы поляризационной связи между отдельными молекулами невелики, то органические вещества с малой молекулярной массой являются при обычной температуре газами или жидкостями. Вещества с более высокой молекулярной массой являются твердыми уже при обычной температуре.
Ввиду поляризационного характера связи, обусловливающего большие расстояния между молекулами, и малого атомного веса элементов, образующих органические соединения, они отличаются невысоким удельным весом. Поляризационный характер связи определяет также невысокую механическую прочность. Органические вещества сравнительно легкоплавки и за некоторыми исключениями отличаются низкой нагревостойкостью. Подавляющее большинство из них горючи. Легкое горение органических веществ объясняется тем, что связи атомов углерода между собой и с водородом в молекулах органических веществ значительно менее прочным, чем связи углерода и водорода с кислородом. Поэтому при реакциях окисления выделяется большое количество тепла, которое разлагает органические вещества перед горением, облегчая их реакцию с кислородом. Горению органических веществ благоприятствует и то, что конечные продукты их окисления — газы легко удаляются от очага горения и не препятствуют его развитию.
Легкая горючесть большинства органических материалов является их существенным недостатком.
Однако в последнее время получен ряд плохо горючих или негорючих элементоорганических соединений. Так, замена водорода органических веществ фтором практически полностью препятствует их воспламенению или горению. Хлор, вводимый в больших количествах в органические вещества, также препятствует их горению и гасит пламя, обрывая развитие цепных реакций горения. Существенно затрудняется горючесть и при образовании кремнийорганических соединений. Различия в свойствах отдельных органических веществ объясняются различиями в их составе и строении.
Особенно широкое распространение в качестве электроизоляционных материалов получили полимеры.
По происхождению полимеры могут быть природными материалами (целлюлоза, натуральный каучук, янтарь и др.) или синтетическими продуктами (бакелит, полистирол, полиэтилен и др.). Они приобретают все возрастающее значение в технике и быту благодаря удачному сочетанию многих важных качеств, особенно у новых синтетических высокополимеров. Часто они отличаются высокими электроизоляционными свойствами в широком диапазоне рабочих напряжений и частот (вплоть до СВЧ), при высокой влажности окружающей среды и в широком интервале рабочих температур. Они обладают также хорошими тепло- и звукоизоляционными свойствами. Как правило, не подвержены коррозии, гниению и во многих случаях отличаются высокой химической стойкостью.
Ввиду малой плотности, сочетающейся с достаточной прочностью, на основе полимеров можно получить материалы (пластмассы, ткани) с высокой удельной прочностью. Многие полимеры отличаются ценными специальными свойствами: прозрачностью, радиопрозрачностью, диамагнетизмом, антифрикционными свойствами, высокой эластичностью и т. д.
Большинство полимеров легко поддаются различным видам технологической обработки (литье, прессование, вытяжка, обработка резанием, распыление и т. д.) и на их основе производят весьма разнообразные по свойствам продукты: пластмассы и резины, электроизоляционные лаки и лакокрасочные материалы, клеи, компаунды, волокнистые и пленочные материалы.Они находят широкое применение в промышленности и в быту.
Большинство полимеров может быть получено из дешевого сырья — природных и попутных газов нефтедобычи и переработки нефти, угля в сочетании с водой и воздухом. Поэтому производство полимерных материалов развивается быстрыми темпами.
По структуре полимеры делятся на линейные, линейно-разветвленные и сетчатые: аморфные, кристаллитные и кристаллитно-ориентированные.
Основные виды полимерных молекул и структур полимерных материалов. Молекулы - линейные (а), разветвленные (б), сетчатые (в); структуры - аморфные (г), кристаллитные (3), кристаллитно-ориентированные (е).
