化学成分和分子结构

聚烯烃

许多聚合物来自烯烃,一个家庭的碳氢化合物化合物,也就是含氢化合物(H)和碳(C)——石油和炼油的生产天然气。烯烃的两个碳原子之间包含一个双键。一般化学公式可以表示成CH₂=空空,R代表几个可能的原子或原子团。聚合物的重复单元,复合有以下化学结构:

这里的括号表示复合是一个重复单元,和n代表的次数重复单元的聚合物。

当R代表一个在上面的结构甲基(CH₃),获得的聚合物聚丙烯。聚丙烯材料的适度高熔化温度(176°C (349°F),可熔纺纤维用于几种类型的服装,家具,地毯,和非织造织物。当R是氢(H)、聚合物聚乙烯,较低熔点的材料(137°C (279°F),发现使用工业applications-e.g纤维。,非织造fabrics-but不是在大多数家庭应用程序。

还是另一个变化是发现当R代表一个含氰基的,或腈,集团(C≡N),含有碳和氮的有关三键。在这种情况下获得的聚合物聚丙烯腈丙烯酸,不融化不分解,因此必须solution-spun纤维用于服装、窗帘和地毯。

它可以从上面所提到的结构变化,观察甲基和含氰基的团体在聚丙烯和聚丙烯腈提高熔点和改变溶解度。然而,与此同时,他们有一个有害的对拉伸性能的影响。例如,尽管纤维制成的聚丙烯可以非常强大,他们抗拉强度只有四分之一的高模量聚乙烯纤维。

聚酯和聚酰胺

正如工业聚合物,化学:不断的聚合,形成的聚合物的一个重要途径是二元羧酸与醇酸形成酯的反应与胺(包含CO-O组)和形成酰胺(包含CO-NH组)。属性的差异所产生的与醇与胺反应可以由两个结构。

在第一结构(上图),当X代表氧(O)、聚酯聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。有一个熔点265°C (509°F),宠物可以熔纺到非常实用和廉价纤维广泛用于服装、家具、地毯和帘子线在涤纶和涤棉等商标名称。另一方面,当X是一种胺组(NH),聚酰胺与熔点大于400°C (750°F)形成。这种化合物,聚乙烯terephthalamide,只能从解决方案,使用昂贵的溶剂;因此,它不是制成纤维。

在第二结构(上图),当X代表氧,一个非常低熔点的聚酯polyhexamethylene己二酸、不适合纤维。不过,当X是一种胺组一个有用的聚酰胺,polyhexamethylene己二酰二胺(尼龙6 6)。熔点为265°C (509°F),尼龙6,6可以熔纺容易成纤维使用服装、地毯和帘布。

从上面的插图,很明显,酰胺(CO-NH)组织产生更高的熔点比酯(CO-O)组,否则即使聚合物的整体结构相同。这样做的原因是,CO-NH组合是一种的能力化学成键被称为氢键。聚合物链之间的氢键能产生债券类似的共价键使交联网络聚合物。他们不是共价键,然而,并不会形成真正的交叉连接。特别是,氢键的强度减少热或溶剂的应用,将使聚合物从熔化或者解决方案。

非常高的熔点时可以产生和氧化稳定债券CO-NH组的聚酰胺结构上面说明是结合芳烃。当这些僵硬,环状分子代替更灵活的CH₂组,高熔点芳香族聚酰胺或芳纶织就获得的。更好的商标凯夫拉尔和诺梅克斯,芳纶织就制成耐火的服装,防弹背心,帘布,补强加固复合材料用于船船体和飞机等大型结构部件。这两个化合物的结构如下所示。

纤维素基聚合物

纤维素、复杂碳水化合物的基本结构组件植物细胞墙,是最丰富的地球上的聚合物。纤维素及其衍生物的基本结构如下所示。

在一成不变的原生纤维素,X代表氢,形成大量的吊坠羟基(OH)组。羟基酰胺一样,能够形成氢键。部分由于这些债券,原生纤维素的表现就像一个交联聚合物,因此只有化学分解和融化从而排除熔融纺丝纤维。另一方面,纤维素可以从解决方案时,旋转哦组转换为其他组。例如,人造纤维可以由转换哦组黄原酸组(例如,O-CS-S-Na;有机盐含有氧、碳、硫、钠)在一个基本的解决方案之前,旋转,然后将黄原酸组回哦组通过旋转溶解化合物在酸性浴。替换一个乙酰基(O-CO-CH₃哦集团)导致材料,可以从一个简单的旋转丙酮等溶剂。这些纤维是纤维素醋酸,或者只是醋酸。