Жоғары молекулалық қосылыстар химиясы және полимерлер туралы ілімнің дамуы

Жалпы, қ азіргі кезде қ олданылатын барлық полимер материалдарын тө рт типке бө луге болады:

1. Пластмассалар. Ү зілу беріктігі 50-ден 2000 кг/см2 жә не ү зілу кезіндегі салыстырмалы ұ заруы 100%-тен аспайтын, ә детте, қ атты заттар.

2. Эластомерлерге – каучук, резің ке жә не кейбір оларғ а туыс материалдар жатады. Олар 500 %-ке жететін ү лкен қ айтымды деформацияғ а қ абілетті, яғ ни жоғ ары эластикалық қ асиеттермен сипатталады.

3. Талшық тар мен жіптер.Бұ лар талшық тардан жасағ ан маталар мен тоқ ылмағ ан маталар. Олардың беріктігі, иілгіштігі, қ аттылығ ы мен кейде тығ ыздық тары анизотропты.

4. Жұ қ а қ абық тар, лактар мен бояулар жә не тағ ы басқ а қ орғ аушы жә не сә ндеуші жабылғ ылар. Лак – бояу материалдары ү шін адгезия деп аталатын жабылатын негізбен полимердің ілінісу беріктігінің ерекше мә ні бар. Оларды қ орғ алатын бетке тегіс жұ қ а қ абат қ ылып жағ у арқ ылы қ олданады.

Полимер материалдарының осы тө рт тү рінен басқ а бірнеше қ осалқ ылары бар, олар, мысалы, желімдер, газ толтырылғ ан материалдар, сұ йық жұ мыс ортасы.

Ө неркә сіпте алынғ ан алғ ашқ ы полимер-фенол-формальдегид шайыры болды. Кейін дү ниеге кө птеген синтетикалық полимерлер келгенімен, фенол-формальдегид шайырлары осы кү нге дейін ең кө п ө ндірілетін полимерлердің қ атарына кіреді. Соң ғ ы жылдары эпоксид шайырлары мен қ анық пағ ан полиэфирлер кең қ олданыс табуда. Олардан пластмассалар алудың технологиялық бір ерекшелігі - мұ нда қ ысым қ олданылмайды.

Акрил полимерлерінің ішіндегі ең атақ тысы жә не кең тарағ аны органикалық шыны деп аталатын – полиметилметакрилат. Ө неркә сіпте бірінші рет 1927 жылы Германияда алынғ ан бұ л полимер қ азір самолет, автомобиль, поездар мен кемелерді шынылау ү шін, ә ртү рлі оптикалық жү йелерде, медицина жабдық тары мен тұ рмыс бұ йымдарында пайдаланылады.

Тамаша материалдар-полиамидтер тарихы – автомобиль мен самолеттер доң ғ алақ тары ү шін беріктігі жоғ ары талшық жасаудан басталып, американ ғ алымы Карозерстің найлон-66 полимерін шығ арумен жалғ астырылды.

Полиуретандарды синтездеу жұ мыстары да жаң а талшық тар алуғ а бағ ытталып, нә тижесінде автомобиль, самолеттерде, сонымен қ атар киім, аяқ киім, ә ртү рлі лак, желім, пенопласт ретінде кең қ олданылатын иілгіштігі жоғ ары эластомерлер алынды.

Халық шаруашылығ ының, ғ ылым мен техниканың, медицинаның тағ ы басқ а кө птеген салаларында ерекше қ асиеттері бар полимерлер кең қ олданылады. Олар ә ртү рлі қ анық пағ ан кө мірсутектердің карботізбекті полимерлері, гетеротізбекті полиамидтер мен полиимидтер, полиэфирлер мен полимочевиналар, силикон каучуктері мен синтетикалық шайырлар.

Жалпы “полимер” деген терминді химиялық ә дебиетке 1833 жылы швед ғ алымы Берцелиус енгізген. Бірақ ол полимер деп химиялық қ ұ рамы бірдей, ал молекулалық массасы ә ртү рлі кез келген қ осылыстарды атағ ан.

Бірінші полимерді 1835 химик Ренью синтездеген. Ол поливинилхлорид еді. 1839 жылы Симон полистиролды алды. 1872 жылы неміс ғ алымы Байер фенол мен формальдегид арасындағ ы реакцияны зерттеудің нә тижесінде полимерлі шайыр алады. Бұ л ғ алымдар осы полимерлерді алғ анмен, олармен ешқ андай зерттеулер жү ргізбеді жә не ол кездегі ә дістермен ондай зерттеулер жү ргізу мү мкін емес еді.

Жоғ ары молекулалық қ осылыстар химиясы тек классикалық органикалық химия жоғ арғ ы даму сатысына жеткеннен кейін ғ ана жеке ғ ылым ретінде бө лініп шық ты. 1861 жылы Бутлеров ашқ ан химиялық қ ұ рылыс теориясы органикалық химияның қ арқ ынды дамуын қ амтамасыз етті. Осы теория негізінде органикалық, кейіннен жоғ ары молекулалық қ осылыстарды алып, олардың қ ұ рылысын анық тауғ а мү мкіндік туды.

Жоғ ары молекулалық қ осылыстардың қ ұ рылысын анық тау жә не қ асиеттерін сипаттау кө п уақ ытқ а дейін оларды классикалық органикалық химия ә дістерімен химиялық таза кү йінде бө ліп алудың қ иындығ ынан болды. ХІХ ғ асырдың аяғ ы мен ХХ ғ асырдың басында химиктер арасында “шайырлану” деген тү сінік болды. Бұ л реакция нә тижесінде тү зілетін кристалданбайтын немесе ө ң делуі қ иын ө нім еді. Мұ ндай заттарды зерттеуге келмейді деп, кө бінесе керексіз қ алдыратын.Осындай “шайырланғ ан” ө німдер кө п ретте полимерлер болатын.

Полимерлер қ ұ рылысы мен қ асиеттерін жан-жақ ты зерттеу тек физикалық химияның дамуынан жә не электронды микроскопия, рентгенография жә не тағ ы басқ а ә дістердің пайда болумен ғ ана іске асты. Жоғ ары молекулалық қ осылыстардың ерітіндісінің кейбір қ асиеттерінің ерекшекліктері сол кездегі белгілі коллоидтық системаларғ а жақ ын болғ андық тан, олардың қ асиеттерін сипаттауда алғ ашқ ы ә рекеттері полимерлердің қ ұ рылысының “коллоидты” теориясына ә келді.

Мысалы, жоғ ары молекулалық қ осылыстардың ерітіндісінің барлығ ы тө менгі молекулалық қ осылыстарғ а қ арағ анда жү здеген, мың дағ ан есе артық. Молекуласының ө лшемі бойынша полимерлер коллоидты бө лшектерге жақ ын. Бұ л кө зқ арас Марктің мицелды теориясында қ арастырылғ ан. Марк теориясы бойынша жоғ ары молекулалық қ осылыстар қ ұ рамында бірнеше ондағ ан, жү здеген мономер молекулалары бар мицелдерден тұ рады. Ондағ ы молекулалар бір-бірімен химиялық емес байланыс арқ ылы шоғ ырланғ ан.

Жоғ ары молекулалық қ осылыстардың қ ұ рылысы туралы жә не полимер, полимеризация терминдерінің қ азіргі заманғ ы мағ ынасына сай тү сініктерін алғ аш рет неміс ғ алымы Штаудингер ұ сынды. Оның теориясы бойынша жоғ ары молекулалық қ осылыстар бір-бірімен химиялық байланыс арқ ылы қ осылғ ан кө птеген тө менгі молекулалық қ осылыстардан тұ ратын ө те ұ зын бө лшектер.