Номер 38, страница 190 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

6.38. Что такое температура стеклования? Приведите примеры полимеров, у которых температура стеклования: а) выше комнатной; б) ниже комнатной.

Температура стеклования (обозначается как $T_g$ или $Т_с$) – это температура, при которой аморфный полимер или аморфные области в кристаллизующемся полимере переходят из твердого, хрупкого, стеклообразного состояния в высокоэластическое (похожее на резину) или вязкотекучее состояние при нагревании. Этот переход обратим и происходит в определенном температурном интервале.

Физически это связано с появлением подвижности у сегментов полимерных цепей. Ниже температуры стеклования ($T < T_g$) движение сегментов макромолекул «заморожено», и материал ведет себя как твердое тело (стекло). Выше температуры стеклования ($T > T_g$) сегменты цепей становятся подвижными, что придает материалу гибкость и эластичность.

а) выше комнатной

Полимеры, температура стеклования которых выше комнатной (принято считать $20-25^\circ C$), при обычных условиях являются твердыми, жесткими и зачастую хрупкими материалами. Они находятся в стеклообразном состоянии.

Примеры таких полимеров:

- Полиметилметакрилат (ПММА, оргстекло): $T_g \approx 105^\circ C$. Это твердый, прозрачный материал, используемый как заменитель стекла.

- Полистирол (ПС): $T_g \approx 100^\circ C$. В аморфном виде — это жесткий и хрупкий пластик, из которого делают одноразовую посуду, упаковку.

- Поливинилхлорид (ПВХ), непластифицированный: $T_g \approx 82^\circ C$. Твердый ПВХ используется для изготовления труб, оконных рам, сайдинга.

- Поликарбонат (ПК): $T_g \approx 147^\circ C$. Очень прочный и твердый полимер, из которого изготавливают компакт-диски, защитные каски и очки.

Ответ: Примеры полимеров с температурой стеклования выше комнатной: полистирол ($T_g \approx 100^\circ C$), полиметилметакрилат ($T_g \approx 105^\circ C$), непластифицированный поливинилхлорид ($T_g \approx 82^\circ C$).

б) ниже комнатной

Полимеры с температурой стеклования ниже комнатной при обычных условиях находятся в высокоэластическом состоянии. Они мягкие, гибкие и эластичные. К этой категории относятся все каучуки (эластомеры).

Примеры таких полимеров:

- Натуральный каучук (полиизопрен): $T_g \approx -70^\circ C$. Классический пример эластомера, основной компонент резины.

- Полиэтилен низкой плотности (ПЭНП): $T_g \approx -125^\circ C$. Благодаря очень низкой температуре стеклования полиэтиленовые пленки и пакеты очень гибкие.

- Силиконовые каучуки (например, полидиметилсилоксан, ПДМС): $T_g \approx -125^\circ C$. Сохраняют эластичность в широком диапазоне температур, используются как герметики, смазки, имплантаты.

- Полибутадиен: $T_g \approx -100^\circ C$. Синтетический каучук, широко применяемый в производстве автомобильных шин.

Ответ: Примеры полимеров с температурой стеклования ниже комнатной: натуральный каучук ($T_g \approx -70^\circ C$), полиэтилен низкой плотности ($T_g \approx -125^\circ C$), силиконовые каучуки ($T_g \approx -125^\circ C$).