2. Ознакомление с коллекцией полимеров: пластмасс и волокон и изделий из них

Определения и обозначения

Полимер — высокомолекулярное соединение, состоящее из повторяющихся звеньев, которые образуют длинные цепи. Полимеры бывают природными, например целлюлоза, и полученными человеком. Это понятие помогает увидеть общее химическое основание у материалов, которые внешне совсем не похожи.

Пластмасса — материал на основе полимера, которому придают форму изделия. Помимо полимерной основы, в неё могут входить добавки, меняющие свойства материала. Понимание этого определения нужно, чтобы не путать вещество-полимер с готовой смесью, из которой изготовлен предмет.

Волокно — материал в виде длинных тонких нитей, пригодных для изготовления пряжи и тканей. Такие нити могут быть получены из разных видов сырья, но сходная форма делает их удобными для текстильного производства. Термин помогает отличать волокнистые материалы от пластмасс, которые чаще представлены формованными деталями.

Синтетическое волокно — волокно, полученное химическим синтезом из полимерного сырья. При таком способе полимер создают или используют как основу, а затем формируют из него тонкие нити. Знание происхождения позволяет отличать синтетические волокна от искусственных, изготовленных из природного полимерного сырья.

Как это устроено

Сравнение образцов коллекции помогает сначала разделить их по форме: перед нами может быть деталь, лист, нить или кусок ткани. Затем рассматривают внешний вид и ищут маркировку, где может быть указано название материала или состав изделия. Такой порядок нужен потому, что один признак редко бывает достаточным: форма подсказывает группу, а маркировка уточняет сведения о материале.

Полимерная основа может служить для материалов с разным назначением, потому что свойства готового изделия определяются не одним фактором. Добавки способны изменить прочность, упругость или устойчивость к воздействию среды, а обработка задаёт форму и структуру материала. Поэтому изделия из одного полимера не обязательно одинаковы по свойствам: их производят с разным составом и по разным технологиям.

Пластмассы обычно получают в виде предметов и деталей, а волокна — в виде длинных нитей, из которых делают пряжу и ткани. Среди образцов коллекции можно встретить пластмассовую линейку или корпус изделия, а также нить, ткань или предмет одежды из волокон. Такое различие формы связано с применением: пластмассы удобно формовать в детали, а волокна — соединять в текстильные материалы.

Волокна различают по происхождению сырья и способу получения. Природные волокна берут из природных источников, например хлопок получают из растения; искусственные производят переработкой природного полимерного сырья, такого как целлюлоза; синтетические создают химическим синтезом. Эти названия описывают не внешний вид ткани, а историю материала, поэтому для классификации полезны этикетка и сведения о сырье.

Неизвестный образец нельзя проверять поджиганием или нагреванием: это может привести к ожогу, пожару или появлению вредных веществ. Кроме того, результат такой пробы не всегда позволяет надёжно определить состав, поскольку материалы и добавки могут вести себя по-разному. Безопаснее осматривать образец, читать маркировку и обращаться к справочным данным, не нарушая правила работы с коллекцией.

Полимерные материалы: образцы, признаки и применение

Сначала определите форму образца и его предполагаемую группу, затем найдите сведения о происхождении сырья. Сравнивайте наблюдаемые признаки с маркировкой, не считая внешний вид доказательством состава. Последний столбец показывает, почему материал подходит для того или иного применения.

Разбор задач

Задача 1. Разделение образцов

Рассмотрите пластмассовую крышку, тонкую нить и кусок ткани из коллекции. Нужно распределить их на пластмассы и волокна и указать признак, который поддерживает каждое решение. По внешнему виду можно предположить группу, но нельзя достоверно назвать химический состав.

1. Сначала сравним форму предметов: крышка представляет собой готовую формованную деталь, поэтому отнесём её к пластмассовым изделиям.
2. Нить имеет вид длинного тонкого элемента, а ткань состоит из переплетённых нитей; оба образца относим к волокнистым материалам.
3. Проверим маркировку, если она есть, и запишем наблюдаемый признак отдельно от предположения о составе.

Ответ: крышка — пластмассовое изделие, поскольку это формованная деталь; нить и ткань — образцы волокнистых материалов по их форме и строению. Такой вывод классифицирует образцы, но сам по себе не устанавливает точный состав полимера.

Задача 2. Классификация волокон по этикетке

На этикетках трёх образцов указаны хлопок, вискоза и полиэстер. Требуется определить, какое волокно природное, искусственное и синтетическое. Решение нужно строить не на внешнем виде ткани, а на происхождении сырья и способе получения материала.

1. Хлопок получают из растения, поэтому образец с такой маркировкой относим к природным волокнам.
2. Вискозу производят переработкой природного полимерного сырья, обычно целлюлозы, поэтому это искусственное волокно.
3. Полиэстер получают химическим синтезом, следовательно, он относится к синтетическим волокнам.

Ответ: хлопок — природное волокно, вискоза — искусственное, полиэстер — синтетическое. Проверка основана на этикетке и происхождении сырья; по одному блеску или мягкости эти группы надёжно не различить.

Задача 3. Материал и назначение изделия

В коллекции есть гибкий пластмассовый предмет, плотная ткань и мягкая ткань с этикетками, где указаны хлопок и полиэстер. Нужно составить для каждого изделия строку таблицы: материал, предполагаемая группа, важные для использования свойства и назначение. Важно обосновать выводы несколькими признаками и не приписывать образцу неуказанный состав.

1. У пластмассового предмета отмечаем формованную форму и гибкость; относим его к пластмассам, а предполагаемое назначение связываем с прочностью и возможностью сохранять форму.
2. Для плотной ткани фиксируем волокнистое строение и плотность, но без этикетки не называем точный вид волокна; назначение указываем лишь как текстильное изделие.
3. По этикетке мягкой ткани записываем хлопок и полиэстер, отмечая сочетание природного и синтетического волокон; свойства и назначение связываем с данными образца, а не только с внешним впечатлением.

Ответ: в таблице следует указать наблюдаемые признаки, группу материала и назначение, отделяя установленные данные от предположений. Для предмета это формованная пластмасса, для тканей — волокнистые материалы; точный состав подтверждают маркировкой, а не цветом или мягкостью.

Типичные ошибки

Ошибка — считать любое полимерное изделие пластмассой. Её допускают, потому что полимеры входят в состав и пластмасс, и многих волокон. Проверьте себя: предмет представлен формованной деталью или в виде нитей и ткани? Полимерная основа сама по себе не определяет группу материала.

Искусственные и синтетические волокна иногда ошибочно называют одним и тем же. Причина путаницы — оба типа получают с помощью обработки, хотя исходное сырьё у них разное. Сверьтесь с происхождением: искусственное волокно делают из природного полимерного сырья, синтетическое получают химическим синтезом.

Нельзя определять состав только по цвету, блеску или гибкости. Такие признаки кажутся наглядными, но встречаются у разных материалов и могут изменяться из-за окраски и обработки. Чтобы проверить вывод, найдите маркировку или справочные сведения и используйте внешний вид только как дополнительное наблюдение.

Неверно полагать, что все изделия одного класса полимеров обладают одинаковыми свойствами. Такое впечатление возникает, если не учитывать добавки, состав и технологию изготовления. Проверьте себя, сравнив не только название группы, но и конкретное изделие, его маркировку и форму: эти сведения помогают объяснить различия.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужно знать, что такое высокомолекулярное соединение и как повторяющиеся звенья образуют полимерную цепь. Это объясняет, почему многие материалы имеют полимерную основу, хотя отличаются по форме и применению. Если представить цепь из повторяющихся звеньев, легче связать строение полимера с его ролью в материале.

Тема связана со строением и свойствами органических веществ: состав и структура влияют на свойства полимерной основы. Она также относится к изучению материалов и охране окружающей среды, поскольку изделия из полимеров широко используются и после применения требуют ответственного обращения. Знание состава и назначения помогает осмысленно сравнивать материалы и выбирать подходящие способы их использования.

Что запомнить

• Полимеры служат основой многих материалов и изделий.
• Пластмассы и волокна — разные формы применения полимерных материалов.
• Свойства полимерного материала зависят от его состава и обработки.
• Волокна различают по происхождению: природные, искусственные и синтетические.
• Назначение изделия связано со свойствами материала.
• Внешний признак сам по себе не всегда позволяет установить состав образца.