polimerai

Polimerai
Chemijos projektas

Žodis “polimeras” reiškia “daug dalių”. Šiuo metu polimerai yra viena iš svarbiausių liaudies ūkiui stambiamolekulių junginių klasė. Vandens molekulinė masė 18, benzono – 78, kreidos – 100, polimerų nuo dešimties tūkstančių iki milijonų. Polimerų gigantiškos molekulės sudarytos iš atomų grupių, chemiškai sujungtų į ilgas grandines. Vieno iš struktūriniu požiūriu paprastesnių ir labai paplitusių polimerų polietileno struktūrinė formulė:
[ -CH2-CH2-]n
Polietilenas susidaro jungiantis etileno CH2=CH2 molekulėms. Tam tikromis sąlygomis ir vartojant katalizatorių, dviguboji jungtis suyra, ir gaunama grandinė, sudaryta iš –CH2-CH2- grupių. Pradinė molekulė, iš kurios susidaro polimeras, vaadinama monomeru. Polimerų grandinę sudarančių monomerų skaičius vadinamas polimerizacijos laipsniu.
Iš maisto produktams tinkamų polimerų labai svarbūs grandininiai poliesteriai, kurių grandyse yra aromatinių ir alifatinių grupių, pavyzdžiui, polietilentereftalatas arba polietilenglikoltereftalatas:

[ -OCH2-CH2OOC-  -CO ]n

Polimerinės medžiagos, kurios tiesiogiai liečia maisto produktus, turi būti chemiškai patvarios, turėti tam tikras fizikines, chemines, mechanines bei technologines savybes, patenkinti higieninius reikalavimus.
Daugeliui gali iškili klausimas: ar saugūs sveikatai plastikiniai indai ir pakavimo medžiagos?
Lietuvoje įvairiose pramonės šakose gana plačiai naudojamos įvairios plastikinės medžiagos. Nemaža jų dalis naaudojama maisto produktams skirtų indų, taros, pakavimo medžiagų gamybai. Pagrindinis reikalavimas – visi šie gaminiai neturi pabloginti maisto produktų sudėties, kvapo ir skonio, o tuo pačiu ir pakenkti žmonių sveikatai.
Jų saugumas didele dalimi priklauso nuo polimerų cheminės sudėties, naudojimo sąlygų ir pa

askirties.
Dauguma plastikinių medžiagų yra polimerai, kurie gaunami cheminių reakcijų – polimerizacijos ar polikondensacijos – būdu. Patys polimerai yra netirpūs nei vandenyje, nei maisto produktuose. Į polimerinių medžiagų sudėtį dedama plastifikatorių (pvz. ftalatų), katalizatorių, stabilizatorių, dažų ir pigmentų, kuriais gali būti sunkieji metalai. Be to cheminių reakcijų metu yra naudojami įvairūs tirpikliai (įvairūs alkoholiai, aromatiniai junginiai, chloro organiniai junginiai). Visos šios sudėtinės dalys, o taip pat cheminių reakcijų metu nesureagavę monomerai gali patekti iš plastikinių indų, taros ar pakavimo medžiagų į maisto produktus, pakeisdami jų skonį, kvapą, o tuo pačiu sukeldami įvairius odos, gleivinių, vidaus organų pakenkimus, alergiją.
Ilgesnį laiką naudojant plastikinius indus, tarą, jie „sensta”, t.y. veikiant vandeniui, alkoholiams, rūgštims ir šarmams, šilumai ar šalčiui, šviesai ar esant mechaniniam poveikiui, vyksta polimerų irimas, o jųų irimo produktai gali patekti į maisto produktus.
Šeimininkės turėtų atminti, kad plastikiniai indai, tara ar pakavimo medžiagos, skirtos naudoti tik šaltiems maisto produktams, netinka karštų produktų laikymui. Aukšta temperatūra juos gali deformuoti (pvz. polietilenas mažai atsparus aukštai temperatūrai, o polipropilenas ir polistirolas atsparūs tiek aukštai, tiek žemai temperatūrai). Polimerinių medžiagų sudėtyje esantys plastifikatoriai lengvai patenka į riebalines terpes, todėl į plastikinę tarą ar pakavimo medžiagas reikėtų vengti pakuoti ir laikyti riebius maisto produktus. Nereikėtų pamiršti, kad plastikinė tara yra vienkartinė ir netinka pa
akartotinam maisto produktų laikymui ar konservavimui. Be to, plastiko buteliai, skirti šaltiems nealkoholiniams gėrimams, gali visai netikti alkoholinių gėrimų laikymui. Negalima pakartotinai naudoti maisto produktams plastikinės taros, kuri buvo skirta ne maisto produktams (pvz. trąšoms ar kitoms pramoninėms prekėms). Būtina atkreipti dėmesį į plastikinių indų ženklinimą, t.y. ant indų turi būti pažymėta, kad jie skirti maistui, nurodyta plastiko rūšis, leidžiama naudoti temperatūra.
Didėjant plastikų pritaikymui ir naudojimui, dideja jų poreikis ir jų pagaminama vis daugiau ir daugiau, o tai yra neekologiška. Tad mokslininkai ieško alternatyvių sprendimų. Vienas iš tokių naujausių sprendimų yra vadinamas – Ruduoju auksu.
Kitą kartą, prieš gurkštelėdami „colos“ iš plastikinio butelio, akimirką susimastykite. Tas butelis ateityje ko gero bus gaminamas iš mėšlo. Tokių daiktų, kaip plastikai ar antifrizas gaminimas iš gyvulių išmatų išspręstų daug ekonominių ir ekologinių problemų, sako Ričlando mieste (JAV) įsikūrusios Nacionalinės laboratorijos mokslininkai.
Naminiai gyvuliai, ypač karvės, nevisiškai suvirškina savo pašarą, todėl jų mėšle yra daug angliavandenių ir baltymų. Angliavandeniai gali būti atskirti ir paversti tokiomis cheminėmis medžiagomis kaip glikoliai ir dioliai, naudojamomis gaminant antifrizus ir tam tikras plastiko rūšis. Savo ruožtu, gali būti atskirti ir baltymai, kuriuos galima paversti gyvulių pašaru ar kitais vertingais produktais.
Grupė pabandė išmatuoti, kiek angliavandenių galima išskirti iš mėšlo. Tiesa, jie tvirtina, ka
ad rezultatai dar labai preliminarūs ir nenori pateikti jokių skaičių. Bet specialistai tikisi, kad mėšlas gali tapti svarbiu resursu. Bet kuriuo atveju, tokiuos tyrimus verta tęsti viena todėl, kad gyvulininkystės atliekų šalinimui yra išleidžiamos didžiulės lėšos.
Polimerai gaunami ne tik cheminiais būdais. Jų apstu gamtoje. Tai celiuliozė, krakmolas, natūralusis kaučiukas, šilkas, įvairios dervos. Cheminiu būdu galima pagaminti ne tik įvairius natūralius polimerus (sintetinis kaučiukas), bet ir sukurti naujas, liaudies ūkiui reikalingas medžiagas. Cheminiais būdais galima pakeisti gamtinius polimerus, pavyzdžiui, celiuliozę, t. y. suteikti jiems naujų savybių.
Trumpai panagrinėsime plačiausiai polimerams gaminti vartojamų medžiagų (monomerų, katalizatorių, iniciatorių, stabilizatorių, plastifikatorių) biologinį aktyvumą.
Monomerai. Polistirolas gaunamas iš stirolo (vinilbenzolo). Tai savito kvapo skystis, verdąs 146 0C temperatūroje. Epichlorhidrinas – bespalvis, skaidrus, erzinančio savito kvapo skystis. Biologiškai aktyvus. Šį aktyvumą lemia molekulėje esantis chloras. Vinilo chloridas – bespalvės, bekvapės dujos. Verda 13,8 0C temperatūroje.
Katalizatoriai, iniciatoriai. Daugelis polimerizacijos katalizatorių pasilieka produkte. Neorganinių medžiagų kiekį polimere nusako pelenai. Net ir nedidelis katalizatoriaus kiekis gatavame dirbinyje spartina polimero senėjimą. Iniciatoriai kaitinami skyla ir sudaro laisvuosius radikalus. Iniciatoriais vartojami organiniai ir neorganiniai peroksidai, hidroperoksidai ir diazojunginiai.
Plastifikatoriai. Iš viso žinoma apie 2000 plastifikatorių, bet plastmasių maisto pramonei gamyboje jų vartojama labai nedaug: glicerinas, parafino aliejus, etanolaminai, ftalio, sebacino, adipino ir citrinos rūgšties esteriai bei mažamolekuliai poliesteriai.
br />Tirpikliai. Polimerizacijai ar polikondensacijai tirpale vartojami organiniai tirpikliai: toluolas, benzolas, etilo acetatas, heksanas, benzinas, metileno chloridas ir kt. Pasibaigus reakcijai, blogai išdžiovintoje gautoje medžiagoje lieka tam tikra dalis šių tirpiklių: chloro organinių, aromatinių junginių, alkoholių. Tirpiklių dalelės, migravusios į maisto produktus, gali pakeisti jų skonį, kvapą, padaryti juos nuodingus.
Užpildai. Tai daugiausia nenuodingos medžiagos: silicio dioksidas, kreida, celiuliozė, mediena, titano dioksidas ir kt. Nustatyta, kad klijų su užpildais adhezinės ir reologinės savybės kinta priklausomai nuo polipropileno dispersiškumo laipsnio ir kiekio. Adhezinių kompozicijų tirpalų stabilumas ir klampa mažėja mažėjant dalelių savitajam paviršiui, t.y. didėjant dalelių polidispersiškumui. Didinant užpildo kiekį, taip pat mažėja klijų tirpalų klampa.
Disperguotas sendintas polipropilenas yra efektyvus polichloropreninių klijų užpildas. Jis keičia polichloropreninių klijų kohezinį stiprį ir šitaip daro įtaką klijuotinių ir lietinių klijuotinių sujungimų išsluoksniavimo stipriui. Nustatyta, kad optimalus užpildo kiekis, kuriam esant klijuotinių sujungimų stipris būna didžiausias, didėja didėjant dalelių polidispersiškumui.
Polimerinės medžiagos ilgainiui sensta, t. y. keičiasi jų fizikinės, cheminės ir mechaninės savybės. Polimerų senėjimas priklauso nuo destrukcijos reakcijų. Vykstant šioms reakcijoms, polimero makromolekulės skyla, todėl dirbiniai deformuojasi, skilinėja, kol pagaliau suyra. Kai kurių destrukcijos reakcijų metu kinta dirbinių išvaizda: jie pageltonuoja, susidrumsčia, atsiranda tamsių dėmių, susiraukšlėja ir kt.
Didėjant polipropileno senėjimo trukmei, intensyvėja valentinio ryšio C=O svyravimai funkcinėse keto-, karboksi-, aldehido- grupėse, rodantys polimero paviršiaus energijos padidėjimą. Tačiau pastebėtas valentinių švytuoklinių –CH2- ir polipropileno skeleto –C-C- virpesių silpnėjimas, liudijantis apie polipropileno molekulinės masės sumažėjimą.

Polimerus galima skirstyti:

Elektrolitui jautrūs polimerai, keičia savo tirpumą priklausomai, nuo mažos molekulinės masės vandeninio elektrolito cheminės sudėties ir koncentracijos. Tiksli polimero reakcija į tokį aplinkos pasikeitimą priklauso nuo polimero chemines struktūros, molekulinės masės ir jo koncentracijos tirpale.
Beveik visi vandenyje tirpus polimerai tirpsta vandenyje esant kambario temperatūrai, tačiau tirpale šaldant ar šildant jie patiria tirpumo fazinį virsmą ir pasidaro nebetirpūs. Dažniausiai temperatūrai jautrūs polimerai yra tokie, kurių tirpumas mažėja kylant temperatūrai.
pH jautrūs polimerai – amfoteriniai kopolimerai – keičia savo konformaciją arba patiria fazinį virsmą priklausomai nuo aplinkos pH. Tai svarbu projektuojant vaistų įvedimo sistemas, kurios taikytinos pasikeitusiam organų rūgštingumui koreguoti.
Fotojautrūs polimerai taip pat keičia savo konformaciją arba patiria fazinį virsmą priklausomai nuo tam tikro bangos ilgio šviesos poveikio. Turint fotojautrų polimerą, kurio savybes galime reversiškai keisti, keičiant šviesos poveikį, galima kurti optiškai valdomus molekulinius perjungiklius arba optinės informacijos kaupiklius.
Karščiui atsparūs polimerai. Esant vienaašiam apkrovimui ir pastoviam deformavimo greičiui. Karščiui atsparių polimerų (poliamido, polibenzoksazolo ir polioksadiazolo) įtempių ir deformacijų priklausomybes išnagrinėjus plačiame temperatūrų diapazone (nuo –170 ° C iki 500 ° C) nustatyta,kad karščiui atsparūs polimerai deformuojami gali suirti esant dideliam takumui arba trapumui. Tiek tempiant, tiek gniuždant tempių ir deformacijų kreivėse atsiranda maksimumas, kurį lemia ne tik skerspjūvio geometriniai pokyčiai, bet ir medžiagos struktūra. Dėl ypatingos karščiui atsparių polimerų struktūros tokios medžiagos esti labai stiprios aukštose temperatūrose (200 – 400 ° C) ir palyginti smarkiai deformuojasi žemose temperatūrose (iki –170 ° C).

Birios terpės įtaka plėvelės puansoninio duobimo procesui.

Plėvelė buvo praspaudžiama trijų skirtingų geometrinių formų puansonais: sfera S, disku D ir cilindru C. Ant horizontalios plėvelės užpilus Talko (Mg3[Si4O10](OH)2), skirtingo dispersiškumo dolomito (CaMg(CO3)2), žėručio (Ca2Fe3[(OH,F)2Z8O10]) ar Aerosilo-175 (SiO2) miltelių. Puansonas, judėdamas žemyn, miltelių perteklių išspaudžia iš kontakto zonos, o plonas tarpsluoksnis lieka tarp bandinio ir puansono. Taigi biri medžiaga vaidina “ tepalo” vaidmenį. Priklausomai nuo jos tipo trintis tarp bandinio ir puansono padidėja arba sumažėja.
Palyginti su skystomis alyvos tipo terpėmis, talkas ir kai kurių kitų rūšių milteliai formavimo procesą daro efektyvesnį (reikalingos mažesnės duobimo jėgos, norint gauti pakankamai dideles polietileno plėvelių deformacijas; padidėja deformavimo tolygumas) ir techniškai patogesnį.
Sudarant talko (o ateityje gal ir kitų) miltelių tarpsluoksnį prasideda ryškus polimero mechaninio minkštėjimo procesas, rodantis, kad tam tikrame bandinio tūryje vyksta kristalinės fazės įrimo procesas, kurį sukelia dviašis deformavimas.

Polimerų panaudojimas

Sunku net suvokti kaip žiloje senovėje žmonės galėdavo apseiti be viso to kas dabar supa mus. Plastikai tapo praeito, esamo ir tikrai mano nuomone būsimo amžiaus neatsiejama gyvenimo dalis. Juk kur pasisuki vistiek pamatai kažką iš plastiko, nesvarbu kur esi ar klasėje ar gatvėje ar net gi bažnyčioje. Manau niekas nesupyks jei pasakysiu, kad plastikai yra tarsi vanduo, kaip sunku butų be jų. O kiek dar tikimasi padaryti?
Nereikia būti dideliu pakavimo pramonės ekspertu, norint parduotuvių lentynose pastebėti vis daugiau prekių įvairiuose polimeriniuose įpakavimuose. Tai įvairūs šaldyti produktai, sudėti į gražius spalvotus maišelius, birūs produktai – į didesnius ar mažesnius maišelius, duona – į paprastus polietileninius maišus, netgi pienas, kuris tiesiog supiltas į polimerinį maišą. O kur dar daržovės, skalbimo milteliai, kava, biri arbata, bulvių traškučiai ir t.t.! Reikia pripažinti, kad tai vis labiau populiarėjanti ir jau turinti paklausą pakuotė. Ji populiari dėl paprastos konstrukcijos, didelių galimybių spaudos praktikai, o svarbiausia – mažų kaštų. Visi šie ir kiti ypatumai lemia vis didėjančią tokios pakuotės pasirinkimo tikimybę.

Daugelis yra susirūpinę dėl radioaktyviųjų medžiagų saugojimo ir gabenimo ir būtent polimerai gelbsti šioje sferoje. Jie yra ratifikuoti VI. Kietųjų radioaktyviųjų atliekų tvarkymo reikalavimuose:
1. Kietosios radioaktyviosios atliekos turi būti renkamos atskirai nuo kitų atliekų į konteinerius plastikiniuose, polietileniniuose arba popieriniuose maišuose arba į plastikinius, polietileninius arba popierinius maišus, jeigu jie yra pakankamai atsparūs ir naudojami kaip atskiros pakuotės, ir tik tose vietose, kuriose kietosios radioaktyviosios atliekos susidaro.
2. Konteineriai turi būti daugkartinio naudojimo, mechaniškai stabilūs; vidiniai jų paviršiai turi būti lygūs, padengti silpnai sugeriančiomis, lengvai deaktyvuojamomis medžiagomis. Plastikiniai ir polietileniniai maišai turi būti tvirti ir atsparūs aplinkos poveikiams. Tai nuostabi išeitis tvarkant įvairiausias atliekas, kurios lyg šiolei niekam nepavyko pakeisti.

Mikroelektronika iš polimerų. Laidūs polimerai.

2000 metų Nobelio premija suteikta Kalifornijos (JAV) universiteto profesoriui A.J.Heegeriui už mokslinius darbus laidžių polimerų sintezės ir tyrimo srityje. Kodėl būtent šios srities darbai nusipelnė tokio aukšto įvertinimo? Pirma, laidūs (konjuguoti) polimerai – nauja klasė medžiagų, kurių elektroninės savybės artimos metalams ir puslaidininkiams, tačiau, skirtingai nuo metalų (varis, aliuminis, sidabras ir kt.) ir puslaidininkių (silicis, germanis, selenas ir kt.), kurie natūraliai egzistuoja gamtoje, laidūs polimerai yra tik sintetinami. Taigi kartu su šiomis medžiagomis gimė ir nauja mokslo ir technologijos sritis. Antra, kadangi laidžių polimerų savybės (taip pat ir elektroninės) priklauso nuo jų cheminės formulės ir sandaros, tai sintezė leidžia kurti unikalių savybių elektronines medžiagas, kurių įvairovė apribota tik mokslininko fantazijos.
Pirmieji laidžių polimerų tyrimai buvo atlikti daugiau kaip prieš 20 metų. Vadinamieji “sotieji” polimerai buvo pirmųjų tyrimų objektas. Vienas iš šių polimerų yra daugeliui pažįstamas polietilenas ((CH2)n), kuriame kiekvienas anglies atomas sudaro ryšius su dviem gretimais anglies atomais, o likę du ryšiai užimti dviem vandenilio atomais. Tačiau šie polimerai neturėjo kokių nors išskirtinių savybių, todėl susidomėjimas šios klasės polimerais gana greitai užgeso. Daug įdomesnėmis elektroninėmis savybėmis pasižymi vadinamieji konjuguotieji polimerai, kurių atomų ryšiai yra ne visiškai įsotinti. Kaip pavyzdį galima paminėti poliacetileną ((CH)n), kuriame anglies atomai, kaip ir polietilene, sudaro ryšius su dviem gretimais anglies atomais, tačiau vandenilis užima tik vieną iš dviejų laisvų anglies atomo ryšių. Likęs laisvas anglies atomo ryšys sąveikauja su gretimo anglies atomo laisvu ryšiu, ir šios sąveikos pobūdis ir stiprumas lemia, kokiomis savybėmis pasižymės polimeras – metalinėmis ar puslaidininkinėmis. Konjuguotojo polimero grandinėlę paprastai sudaro keletas šimtų monomerų (poliacetileno atveju monomeras yra CH). Taigi laisvų ryšių tarpusavio sąveikos ilgis, sąveikos tarp gretimų polimerinių grandinėlių stiprumas ir netvarkos dydis (grandinėlių netvarkingas išsidėstymas erdvėje) ir nulemia polikonjuguotojo polimero mechanines, chemines, elektrines ir fotoelektrines savybes. Šiuo metu yra susintetinta labai daug – konjuguotųjų polimerų, iš kurių svarbiausi polianilinas (PANI), politiofenas (poly(thiophene), poliparafenilenas (PPP).
Konjuguotųjų polimerų elektrinės ir fotoelektrinės savybės gali būti keičiamos įterpiant į šias medžiagas priemaišų, t.y. legiruojant. Pastaroji galimybė dar labiau išplėtė šių medžiagų taikymo sritis. Galimybė įterpiant priemaišas valdyti polimero laidumą leido susintetinti polimerus, kurie elektriniu laidumu nenusileidžia metalams (sintetiniai metalai), ir naudoti šias medžiagas technikoje (laidūs elektrai klijai, automobilių kuro bakai, ekranavimui ir t.t.). Konjuguotųjų polimerų elektrocheminis aktyvumas leidžia konstruoti polimerines baterijas, o fotoindukuoti optinio spektro pokyčiai – naudoti juos lazerių gamyboje. Dar platesnes polimerų naudojimo perspektyvas atvėrė galimybė legiruojant sukurti n- ir p- tipo polimerus. Tai leidžia ant lankstaus pagrindo kurti polimerinius diodus, fotodiodus, šviesos diodus, lauko tranzistorius. Mokslinėje spaudoje pasirodė straipsniai, kuriuose aprašomi pirmieji bandymai pagaminti integrinius grandynus. Šiuo metu konjuguotieji polimerai plačiausiai naudojami kopijavimo aparatuose ir lazeriniuose spausdintuvuose, kur pakeitė neorganinius amorfinio Se ir As2Se3 sluoksnius.
Tačiau, norint efektyviai naudoti amorfines medžiagas ir organinius polimerus naujiems ir efektyvesniems prietaisams kurti, reikia išsiaiškinti krūvininkų judėjimo šiose medžiagose savybes. Krūvininkų elgesį tiek amorfinėse, tiek organinėse polimerinėse medžiagose tiria Vilniaus universiteto Kietojo kūno elektronikos katedros mokslininkai ir kondensuotų medžiagų fizikos ir elektronikos specializacijos magistrai. Bendri darbai vykdomi su 3M ir “Samsung” firmomis, Čekijos MA Fizikos universiteto, Abo (Suomija) akademijos universiteto, Neushatel (Šveicarija) universiteto mokslininkais.
Plastiko slėnis – taip rizikos kapitalistas Hermanas Hauseris iš Londono pakrikštijo vietovę netoli nuo Kembridžo (Anglija), kurioje kuriasi kompanijos, siekiančios iš plastiko padaryti tai, kas Santa Klara grafystėje (Kalifornija) esančiame Silicio Slėnyje buvo sukurta iš silicio ir kitų kristalinių puslaidininkių.
Pirmuosius polimerinių laidininkų tyrimus atliko Kembridžo universiteto Kavendišo laboratorijoje profesorius Richardas Friendas ir jo bendradarbiai. Dešimtojo dešimtmečio viduryje Friendas įkūrė kompaniją Cambridge Display Technology, kuri pradėjo displėjuose pritaikyti šviesą spinduliuojančius polimerus. Kompanija iš įvairių rėmėjų jau yra gavusi apie 25 mln. dolerių.
Friendo naujausioji kompanija yra Plastic Logic. Šią firmą jis su savo bendradarbiu Henningu Sirringhausu įkūrė tam, kad būtų lengviau įdiegti paskutinius plonasluoksnių tranzistorių ir netgi mikroschemų iš organinių laidininkų srities pasiekimus. Prieš metus Kembridžo grupė pranešė sukūrusi panašią į rašalinį spausdintuvą technologiją, skirtą tranzistorių iš plastiko gamybai. Praėjusią vasarą buvo atspausdinti pirmieji bandomieji prietaisai. Technologija pasirodė pakankamai perspektyvi ir jos įdiegimui pavyko iš Hauseriui priklausančios rizikos kapitalo grupės Amadeus Capital Partners gauti apie 2,5 mln. dolerių.
Plastic Logic svarbiausias technologinis pasiekimas – tai jų rašalinių spausdintuvų technologija. Didelę masinės silicio mikroschemų gamybos išlaidų dalį sudaro sudėtingi technologiniai procesai. Raštai padėklų paviršiuje sukuriami naudojant fotolitografiją, įvairios mikroschemų dalys gaminamos dideliame vakuume ir kelių šimtų laipsnio temperatūrose. Silicio mikroelektronikos gamykla paprastai vartoja tik vieno dydžio plokšteles, o tokios gamyklinės įrangos kaina – milijardai dolerių.
Plastic Logic siūlo netrūkią plastiko grandynų, atspausdintų ant plastiko padėklų, o po to sukarpytų į atskirus vienetus, gamybos liniją. Padėklai galbūt bus padaryti iš tos pačios medžiagos kaip ir skaidrios projektoriaus plėvelės. Visi procesai turėtų vykti normaliame slėgyje, todėl nebereikėtų daugybės silicio technologijos atveju vakuume daromų technologinių žingsnių. Taip pat įmanoma būtų atspausdinti kur kas didesnio ploto prietaisus nei silicio technologijos būdu, kas atvertų svarbias pritaikymo dideliuose Plokščiuose displėjuose galimybes.
Plastic Logic pagamintas spausdintuvas primena įprastinį rašalinį kompiuterio spausdintuvą. Pjezoelektrinė medžiaga plečiasi, kai prie jos yra prijungiama įtampa, paspaudžia rezervuarą su skysčiu ir užpurškia ant padėklo lašelius. Lašeliuose yra vandenyje išmaišytas organinis laidininkas – poli-(3,4-etilendioksitiofenas), legiruotas polistireno sulfonine rūgštimi, dar vadinama PEDOT/PSS. Lašeliams išdžiūvus jie tampa laidžiu sluoksniu ir sudaro tranzistoriaus ištaką ir santaką. Šie savo ruožtu padengiami puslaidininkinio polimero (9.9-dioktilfluoren-co-bithiofeno) sluoksniu, o po to dielektriniu polivinilfenoliu. Galiausiai yra atspausdinama užtūra.
Labai svarbu yra tai, kaip džiovinami puslaidininkiniai polimerai. Molekulinės grandinėlės privalo išsirikiuoti taip, kad elektronai galėtų lengvai peršokti iš vienos grandinėlės į kitą. Tačiau polimerai yra linkę sudaryti netvarkingus mikrodarinius, sumažinančius elektrono krūvį; dėl šios bėdos anksčiau ir nepavykdavo pagaminti efektyviai dirbančių organinių tranzistorių.
Bet prieš porą metų Sirringhausas ir jo bendradarbiai aptiko, kad kruopščiai parinkus polimerus galima pasiekti tai, kad grandinėlės pačios išsirikiuotų reikalinga tvarka ir krūvininkų judrumas išaugtų iki 0,1 cm2/Vs. Toks dydis yra artimas amorfinio (nekristalinio) silicio judrumui, tačiau žymiai mažesnis nei kristaliniame silicyje, kuris yra vartojamas tradicinėje mikroelektronikoje. Nors ir kaip ten buvo, Plastic Logic tranzistoriai prilygo bent jau silicio giminaičiams.
Kur kas sunkiau bus sukurti sudėtingesnius prietaisus. Vieną tranzistorių pagaminti yra gana paprasta; daug sudėtingiau yra tos pačios technologijos būdu sukurti didelį jų kiekį. Sirringhausas planuoja gaminti sudėtingesnio prietaiso prototipą, tačiau kol kas nieko neprasitaria apie tai, koks tai bus prietaisas. Nuo to, kaip pavyks naujojo lusto bandymai, didžia dalimi priklausys ir visa kompanijos Plastic Logic ateitis

Panaudojimas medicinoje
Polimerų naudojimas biologijoje ir medicinoje yra labai svarbi sritis. Nes polimeriniai junginiai dėl savo savybių gali būti pritaikomi įvairiai, nuo paprastų polimerinių pagrindų ląstelių kultūroms iki dirbtinių biomedžiagų bei “protingų” vaistų konteinerių, kurie vaistų molekules išleidžia į kūną tik esant tam tikriems ligos požymiams. Todėl tokių išoriniam poveikių jautrių polimerų paieška ir tyrimai pastaruoju metu įgauna didelę reikšmę.
Biologiniams ir medicininiams taikymams polimerai turi turėti tam tikras savybes:

1. būti nekenksmingi biologiniam organizmui,

2. būti suderinamas su biologinėmis medžiagomis,

3. būti pakankamai tirpūs vandenyje (arba fiziologiniame tirpale),

4. pasižymėti biodegradacija, skylant į nekenksmingas sudėtines medžiagas.
Išoriniam poveikiui jautrūs polimerai dėl termodinaminių priežasčių keičia savo konformaciją, tirpumą ar patiria fazinių virsmų pasikeitus išorinio poveikio intensyvumui. Kadangi biologijoje ir medicinoje pagrindinis tirpiklis yra vanduo, didžioji dauguma poveikiui jautrių polimerų pasižymi tirpumu vandenyje.
Polimerų tirpumas vandenyje priklauso nuo polimero ir vandens molekulių tarpusavio sąveikos. Pagal tai galime išskirti kelis išorinius poveikius, kurie keičia polimero tirpumą vandenyje.
Hidratuotų silikatinių polimerų susidarymas yra labai svarbus keraminių medžiagų gamybos technologijoje. Tirpale susidaranti koloidinė dispersija vadinama zoliu. Pašalinus dalį skysčio zolis paverčiamas geliu. Iš gelio suformuojamas galutinis produktas – keramika. Zolių – gelių metodas taikomas kai kurių lengvų keraminių medžiagų gamybai.
Pastaruoju metu iš grafitinio pluošto ir polimerinių medžiagų gaminami taip vadinami kompozitai – labai tvirtos ir lengvos konstrukcinės medžiagos. Jų panaudojimo spektras labai platus – nuo teniso rakečių iki orlaivių. Grafitinį pluoštą galima pagaminti kaitinant aukštoje temperatūroje kokį nors organinį pluoštą, pavyzdžiui dirbtinį šilką.
Nailonas

Vakarų Europos moteris amerikiečių armija Antrojo pasaulinio karo pabaigoje išlaisvino ne tik nuo hitlerinės okupacijos. Pokario Europoje amerikiečių populiarumą sąlygojo ne vien jų pergalės karo lauke. Su kariais į Senąjį žemyną plūstelėjo seniai beregėti delikatesai ir cigaretės bei stebuklinga naujovė – nailoninės kojinės. Ta naujovė leido gražiosios lyties atstovėms pagaliau atsisakyti nepatikimų ir greitai plyštančių dirbtinio šilko kojinių, reikalavusių nuolatinio taisymo.Sintetinio dirbtinio pluošto srityje lemiami rezultatai buvo gauti dar prieš karą. Amerikos kompanija “Du Pont” 1935 m. iš poliamido 66 vadinamo polimero (medžiaga iš ilgų molekulių, kurias sudaro vienodos trumpos molekulės – monomerai) pagamino sintetinę skaidulą ir pavadino ją nailonu. Kiek vėliau, 1939 m. panašias poliamido skaidulas sukūrė ir vokiečiai, pavadinę jas perlonu, bet jokios rimtesnės konkurencijos amerikiečiams jie taip ir nesudarė. Ne tas tuomet jiems buvo galvoje. Po karo Sovietų Sąjungoje sukurtas poliamidinis pluoštas turėjo komercinį kaprono pavadinimą. Nailonas buvo pirmasis plačiau išgarsėjęs plastikas. Šiandienos pasaulyje gyvenimas be šių medžiagų būtų sunkiai įsivaizduojamas. Jas sutinkame visur ir nuolat, visi žinome kiek patogesnį, sveikesnį ir saugesnį plastikai padarė mūsų gyvenimą. Vienoje nesenoje apklausoje plastikų atsiradimas pateko į 100 svarbiausiųjų dvidešimtojo amžiaus įvykių (visų, ne vien mokslo) sąrašą. Taip nebuvo visuomet, dar amžiaus pradžioje plastikų tebuvo vienas kitas, jie buvo brangūs ir retai naudojami.
“Plastikų karštligė” prasidėjo trečiajame dešimtmetyje. Vokietis H.Staudingeris pirmasis išsiaiškino jų sandarą, jo teorija – tiesa, ilgai deramai neįvertinama ir nepripažįstama – sukėlė daugelio chemikų susidomėjimą. Tarp jų buvo ne vien mokslininkai, bet ir viena iš didžiausių chemijos pramonės kompanijų “Du Pont”. 1929 m. ji padarė tai, kas tuomet tarp verslo žmonių dar buvo gana neįprasta – įkūrė savą fundamentaliųjų tyrimų laboratoriją, kurios vadovu pakvietė jauną, vos 34 metų, bet jau spėjusį pagarsėti savo darbais Harvardo universiteto chemijos daktarą Wallace Carothersą.

Tuo metu jau buvo žinoma, kad kai kurios gamtoje sutinkamos medžiagos: medis, vilna, medvilnė yra polimerai. Carothers nutarė pabandyti sukurti didelį molekulinį svorį turinčias medžiagas polimerizuodamas įvairius cheminius junginius. Pradžioje jo grupė dirbo su acetilenu ir giminingomis jam cheminėmis medžiagomis. Apie 1931 m. “Du Pont” jau galėjo gaminti pirmąją savo mokslininkų sukurtą naują medžiagą – dirbtinę gumą neopreną. Tuo metu JAV politiniai ir prekybiniai ryšiai su Japonija, svarbiausiaja šilko tiekėja nuolat blogėjo, todėl pramonei šios žaliavos ėmė nuolat trūkti ir ji darėsi vis brangesnė. “Du Pont” sumanė sukurti galintį šilką pakeisti sintetinį pluoštą. Carothers ir jo komanda sugebėjo susidoroti ir su šia užduotimi. 1934 m. jie laboratorijoje ištempė pilmasias sintetines polimero gijas. Dar po metų kompanija jas užpatentavo kaip “nailoną”.

Nailonas buvo pirmąkart pristatytas visuomenei 1939 m. Niujorke vykusioje pasaulinėje parodoje. Jo reklamoje buvo tvirtinama, kad naujoji medžiaga yra gaminama iš anglies, oro ir vandens (plačiąja prasme, čia nebuvo sumeluota, nes ją sudaro anglies, azoto, deguonies ir vandenilio atomai) ir ji yra stipresnė už šilką. Iš tikrųjų, žaliava nailono gamybai buvo gaunama iš naftos.

Nailoninėmis pėdkelnėmis pradeda prekiauti 1940 m. Per pirmuosius metus “Du Pont” pardavė 64 mln. pėdkelnių. Neilgai trukus naujasis sintetinis pluoštas imtas naudoti gaminant įpakavimo maišus, gitarų stygas, kilimus, dantų šepetėlius bei dirbtinius kailius. Iki 1945 m. diduma pagaminto nailono tekdavo įvairiems kariniams taikymams, todėl moterims tekdavo tausoti savo paskutines nailonines kojines ypatingoms progoms ir valandų valandomis stovėti eilėse prie parduotuvių, kuriose jos pasirodydavo maždaug taip pat dažnai, kaip sovietų laikais bananai Centriniame gastronome.

Pačiam Carothers milžiniško nailono pasisekimo jau neteko pamatyti. 1937 m., praėjus vos trims savaitėms po to, kai buvo gautas JAV patentas, jis nusinuodijo cianidu. Mokslininko savižudybės priežastys iki šiol lieka neaiškios. Jis jau kuris laikas buvo labai nepatenkintas savo padėtimi “Du Pont” laboratorijoje, kankinosi nuo depresijos ir ėmė daug gerti. Jis manė, kad čia “tikri mokslo pasiekimai vertinami žymiai mažiau už netyčia gautą šalutinį produktą”, kokiu Carothers laikė nailoną. Kita gi versija teigia, kad iš tikrųjų nailoną išrado ne Carothers, o vienas jo pavaldinių – Julian Hills. Anot šios versijos Carothers netikėjo, kad nailoną būtų galima kur nors pritaikyti ir buvo beveik sustabdęs visus šio polimero tyrimo darbus.

“Stiprus kaip plienas, plonas kaip voratinklio gija” – šitaip skambėjo “Du Pont” nailono reklaminės kompanijos šūkis. Nailonas iš tiesų tapo idealia medžiaga ne tik kojinėms. Jis puikiai tinka palapinėms, parašiutams, oro balionams, švarkams, sijonams, darbo ir sporto drabužiams, filtrams, lynams, neperšaunamoms liemenėms. Niekas nepasiilgsta tik nailoninių marškinių. Kieti, greit pagelstantys ir lengvai priverčiantys prakaituoti jie dingo visiems laikams išstumti iš rinkos žymiai patogesnių marškinių iš poliesterio ar medvilnės.
Pagal LR Vyriausiojo valstybinio gydytojo higienisto ir LSD 1995 10 31 įsakymą Nr. 30/180 „Dėl ne maisto prekių higieninio įvertinimo tvarkos” parduodami maisto produktų indai, tara, pakavimo medžiagos, dangteliai turi turėti maisto prekės higieninį pažymėjimą (forma 501), išduotą įgaliotų higieninio įvertinimo įstaigų.
Taigi plastikai yra padaryti iš sintetinių polimerų. Tai didelės molekulės sudarytos iš susijungusių pasikartojančių grandžių. Polimerai gaunami tarpusavyje jungiantis šimtams ar tūkstančiams molekulių. Plastikai supa mus iš visų pusių, mes net patys neįsivaizduojame kiek daiktų yra kuriuos galėtume pavadinti plastikais? Todėl mes turime žinoti kas tai, ir suprasti kad gyvenimas susideda netik iš meilės, pinigų ir pačio savęs, bet ir dar daugelio dalykų!

Fenoplastų charakteristika

Pavadinimas Tekstolitas Pluoštinys Getinaksas Karbolitas
Panaudojimas Gaminami rutuliai,guoliai ir mašinų dantračiai, skirti didelėms apkrovoms. Gaminami automobilių ir moto- ciklų stabdžių trinkelių andėkliai, eskalatorių laipteliai. Plačiai naudojamas radijo ir elektrotechnikoje kaip elektro izoliacinė medžiaga. Gaminami telefono aparatai, elektriniai kontaktai.

Svarbiausiųjų polimerų apžvalga

Pavadinimas Polietilenas Polivinilchloridas Polistirenas Polimetilmetakrilatas
Naudojimas Įvairių aparatų detalių, vandentiekio,drenazo ir kitų vamzdžių, įvairių plėvelių, buities apyvokos reikmenų gamybai. Dirbtinės odos, lietpalčių, klijuotės, vamzdžių, izoliacinių medžiagų, elektros laidų gamybai. Elektroizolecinų medžiagų, rūgštims atsparių vamzdžių, įvairių buitinių gaminių,putoplasčių gamybai. Skaidrių plastikų tarp jų organinio stiklo, dešimties kartų tvirtesnio nei įprastas silikatinis. Organinis stiklas naudojamas lėktuvuose ir įvairiuose aparatuose bei prietaisuose kaip apsauginis.

Pagrindinės sintetinių kaučiukų savybės ir naudojimas

Pavadinimas Butadieno kaučiukas Izopreno kaučiukas Chloropreno kaučiukas
Savybės ir naudojimas Nelaidus vandeniui ir dujoms. Elastingumas mažesnis nei gamtinio kaučiuko. Naudojamas kabelių, avalynės, buities reikmenų gamybai. Elastingumu ir atsparumu bei susidėvėjimui panašus į gamtinį kaučiuką. Naudojamas padangų gamybai. Atsparus aukštų temperatūrų, benzino ir tepalų poveikiui. Naudojamas kabelių, vamzdžių benzinui ir naftai perpumpuoti gamybai

Leave a Comment