Классификация полимеров

В основу классификации ВМС могут быть положены самые разнообразные признаки: происхождение полимеров, строение и химический состав их макромолекул, пространственное расположение заместителей в элементарных звеньях и т.д.

По происхождению органические высокомолекулярные соединения делятся на природные или биополимеры, искусственные и синтетические.

Природные полимеры являются продуктом жизнедеятельности животных и растительных клеток. К ним относятся многочисленные белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды (целлюлоза, амилоза, амилопектин, декстрин, гликоген и т.д.), натуральный каучук.

Искусственные полимеры образуются в результате химической модификации природных полимеров, осуществляемой человеком. При этом характер связи между элементарными звеньями и сама их природа существенно не изменяются. В состав уже существующих макромолекул вводятся лишь различные заместители или функциональные группы, отсутствующие в исходном веществе и придающие ему определенные специфические свойства. К таким полимерам относят резину, различные эфиры целлюлозы. Например:

Синтетические полимеры в природе отсутствуют. Они получаются искусственным путем на заводах из соответствующих низкомолекулярных продуктов – мономеров. Данные полимеры составляют наиболее многочисленную группу высокомолекулярных соединений. К ним относятся полиэтилен, полипропилен, тефлон, лавсан, полихлорвинил, капрон, найлон и т.д.

По химическому составу основной макромолекулярной цепи полимеры делятся на карбоцепные и гетероцепные, а также на гомополимеры и сополимеры.

Карбоцепные полимеры образованы за счет последовательного соединения между собой атомов углерода. Например:

Гетероцепные полимеры могут содержать в главной цепи как атомы углерода, так и атомы других элементов (O, N). Например:

Гомополимеры содержат в своих макромолекулах одинаковые элементарные звенья, т.е. они образованы только одним мономером.

Сополимеры состоят из нескольких видов элементарных звеньев, которые отличаются друг от друга по своему строению и могут чередоваться в макромолекулярной цепи самым различным образом. Сополимеры образуются в результате совместной полимеризации или поликонденсации нескольких различных мономеров. Например:

По расположению элементарных звеньев в макромолекуле и способу их соединения между собой различают линейные, разветвленные и сетчатые (пространственные) полимеры.

В молекулах линейных полимеров элементарные звенья (А), последовательно соединяясь друг с другом, образуют длинные цепи:

Такими полимерами являются белки, целлюлоза, амилоза, природный каучук, тефлон, полиэтилен и т.д.

Макромолекулы разветвленных полимеров представляют собой длинные цепи с короткими боковыми ответвлениями:

К ним относятся амилопектин, гликоген.

К разветвленным полимерам относят и такие, у которых боковые ответвления построены из остатков иных мономеров, чем основная цепь. Эти полимеры называются привитыми:

Пространственные (сетчатые) полимеры представляют собой длинные цепи, соединенные между собой «мостичными связями» за счет как отдельных атомов, так и определенных групп атомов.

Для них понятие «макромолекула» теряет свой обычный смысл и приобретает некоторую условность. В принципе весь образец такого полимера представляет собой одну огромную трехмерную молекулу.

Высокомолекулярными соединениями с пространственной структурой являютсяфенолформальдегидные смолы, резина, эбонит.

Различают также полимеры со стереорегулярной структурой, в которой боковые углеводородные радикалы или другие заместители расположены в пространстве относительно главной цепи в определенном строгом порядке (природный каучук, гуттаперча). Они обладают повышенными механическими и эксплуатационными качествами, по сравнению с полимерами нестереорегулярной структуры.