Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Введение
Семья родственных полимеров
Family of related polymers
Полиолефин – это тип полимера с общей формулой (CH2CHR)n, где R – алкильная группа. Обычно они получают из небольшого набора простых олефинов (алкенов). Наиболее распространёнными в коммерческом отношении являются полиэтилен и полипропилен. К более специализированным полиолефинам относятся полиизобутилен и полиметилпентен. Все они представляют собой бесцветные или белые масла или твердые вещества. Известно множество сополимеров, таких как полибутен, который получают из смеси различных изомеров бутена. Название каждого полиолефина указывает на олефин, из которого он производится; например, полиэтилен получают из этилена, а полиметилпентен – из 4-метил-1-пентена. Полиолефины сами по себе не являются олефинами, поскольку двойная связь каждого мономерного олефина раскрывается при образовании полимера. Мономеры, содержащие более одной двойной связи, такие как бутадиен и изопрен, дают полимеры, содержащие двойные связи (полибутадиен и полиизопрен), и обычно не классифицируются как полиолефины. Полиолефины составляют основу многих отраслей химической промышленности.
A polyolefin is a type of polymer with the general formula (CH2CHR)n where R is an alkyl group. They are usually derived from a small set of simple olefins (alkenes). Dominant in a commercial sense are polyethylene and polypropylene. More specialized polyolefins include polyisobutylene and polymethylpentene. They are all colorless or white oils or solids. Many copolymers are known, such as polybutene, which derives from a mixture of different butene isomers. The name of each polyolefin indicates the olefin from which it is prepared; for example, polyethylene is derived from ethylene, and polymethylpentene is derived from 4 methyl 1 pentene. Polyolefins are not olefins themselves because the double bond of each olefin monomer is opened in order to form the polymer. Monomers having more than one double bond such as butadiene and isoprene yield polymers that contain double bonds (polybutadiene and polyisoprene) and are usually not considered polyolefins. Polyolefins are the foundations of many chemical industries.
Свойства
Свойства полиолефинов варьируются от жидкоподобных до жестких твердых веществ и в первую очередь определяются их молекулярной массой и степенью кристалличности. Степень кристалличности полиолефинов варьируется от 0% (жидкоподобная) до 60% или выше (жесткий пластик). Кристалличность в первую очередь определяется длиной кристаллизуемых последовательностей полимера, формирующихся в процессе полимеризации. Примеры включают добавление небольшого процента комономера, такого как 1-гексен или 1-октен, во время полимеризации этилена, или случайные нерегулярные вставки ("стерео-" или "регио-") дефекты во время полимеризации изотактического пропилена. Способность полимера к кристаллизации в высокой степени снижается с увеличением содержания дефектов. Низкая степень кристалличности (0–20%) связана с жидкоподобными и эластомерными свойствами. Промежуточная степень кристалличности (20–50%) связана с пластичными термопластами, а степень кристалличности более 50% – с жесткими и иногда хрупкими пластиками. Поверхности полиолефинов неэффективно соединяются сваркой растворителем из-за их отличной химической стойкости и невосприимчивости к обычным растворителям. Они обладают изначально очень низкой поверхностной энергией и плохо смачиваются (процесс покрытия и заполнения смолой). Их можно склеивать после обработки поверхности, а также некоторыми суперклеями (цианоакрилатами) и реактивными (метакрилатными) клеями. Они химически крайне инертны, но демонстрируют снижение прочности при более низких и более высоких температурах. В результате этого термическая сварка является распространенным методом соединения. Практически все полиолефины, имеющие практическое или коммерческое значение, являются поли-альфа-олефинами (или полиальфаолефинами, иногда сокращенно PAO) – полимером, полученным путем полимеризации альфа-олефина. Альфа-олефин (или α-олефин) – это алкен, в котором углерод-углеродная двойная связь начинается с α-углеродного атома, то есть двойная связь находится между атомами углерода №1 и №2 в молекуле. Альфа-олефины, такие как 1-гексен, могут использоваться в качестве комономеров для получения алкил-разветвленного полимера (см. химическую структуру ниже), хотя 1-децен чаще всего используется для производства базовых масел для смазочных материалов. Многие поли-альфа-олефины имеют гибкие алкильные разветвленные группы на каждом втором атоме углерода в их полимерной цепи. Эти алкильные группы, которые могут принимать множество конформаций, затрудняют упорядоченное выстраивание молекул полимера бок о бок. Это приводит к уменьшению площади поверхности контакта между молекулами и снижению межмолекулярных взаимодействий. Поэтому многие поли-альфа-олефины не кристаллизуются или не затвердевают легко и могут оставаться маслянистыми, вязкими жидкостями даже при низких температурах. Поли-альфа-олефины с низкой молекулярной массой полезны в качестве синтетических смазочных материалов, таких как синтетические моторные масла для транспортных средств, и могут использоваться в широком диапазоне температур. Синтетическое базовое масло (наиболее распространенное): промышленные и автомобильные смазочные материалы.
Polyolefin properties range from liquidlike to rigid solids, and are primarily determined by their molecular weight and degree of crystallinity. Polyolefin degrees of crystallinity range from 0% (liquidlike) to 60% or higher (rigid plastics). Crystallinity is primarily governed by the lengths of polymer's crystallizable sequences established during polymerization. Examples include adding a small percentage of comonomer like 1 hexene or 1 octene during the polymerization of ethylene, or occasional irregular insertions ("stereo" or "regio" defects) during the polymerization of isotactic propylene. The polymer's ability to crystallize to high degrees decreases with increasing content of defects. Low degrees of crystallinity (0–20%) are associated with liquidlike to elastomeric properties. Intermediate degrees of crystallinity (20–50%) are associated with ductile thermoplastics, and degrees of crystallity over 50% are associated with rigid and sometimes brittle plastics. Polyolefin surfaces are not effectively joined together by solvent welding because they have excellent chemical resistance and are unaffected by common solvents. They inherently have very low surface energies and don't wet out well (the process of being covered and filled with resin). They can be adhesively bonded after surface treatment, and by some superglues (cyanoacrylates) and reactive (meth)acrylate glues. They are extremely inert chemically but exhibit decreased strength at lower and higher temperatures. As a result of this, thermal welding is a common bonding technique. Practically all polyolefins that are of any practical or commercial importance are poly alpha olefin (or poly α olefin or polyalphaolefin, sometimes abbreviated as PAO), a polymer made by polymerizing an alpha olefin. An alpha olefin (or α olefin) is an alkene where the carbon carbon double bond starts at the α carbon atom, i. e. the double bond is between the #1 and #2 carbons in the molecule. Alpha olefins such as 1 hexene may be used as co monomers to give an alkyl branched polymer (see chemical structure below), although 1 decene is most commonly used for lubricant base stocks. Many poly alpha olefins have flexible alkyl branching groups on every other carbon of their polymer backbone chain. These alkyl groups, which can shape themselves in numerous conformations, make it very difficult for the polymer molecules to align themselves up side by side in an orderly way. This results in lower contact surface area between the molecules and decreases the intermolecular interactions between molecules. Therefore, many poly alpha olefins do not crystallize or solidify easily and are able to remain oily, viscous liquids even at lower temperatures. Low molecular weight poly alpha olefins are useful as synthetic lubricants such as synthetic motor oils for vehicles and can be used over a wide temperature range. Synthetic base oil (by far the most used one): industrial and automotive lubricants.