Виготовлення полімерів

Природні полімери утворюються в процесі біосинтезу в клітинах живих організмів. За допомогою екстракції, фракційного осадження й інших методів вони можуть бути виділені з рослинної і тваринної сировини. Синтетичні полімери отримують полімеризацією і поліконденсацією. Карбоцепні полімери звичайно синтезують полімеризацією мономерів з однієї або декількома кратними вуглецевими зв'язками чи мономерів, що містять нестійкі карбоцікліческіх угруповання (наприклад, з циклопропану і його похідних), гетероланцюгових полімери одержують поліконденсацією, а також полімеризацією мономерів, що містять кратні зв'язки углеродоелемента (наприклад, С = О, С = N, N = С = О) або неміцні гетероциклічні угруповання.

Реа́кція полімериза́ції (рос. полимеризация, англ. polymerization, нім. Polymerisation f) — реакція сполучення кількох молекул в одну без зміни елементарного складу вихідних речовин.

Полімеризація — утворення високомолекулярних сполук (полімерів) з низькомолекулярних сполук (мономерів). Утворений полімер має такий же елементний склад, як і вихідна речовина (мономер).

Продукт полімеризації двох молекул називають димером, трьох — тримером, а багатьох — полімером. Вихідну речовину, з якої одержують полімер, називають мономером.

Здатність молекул до полімеризації обумовлюється наявністю подвійних або потрійних зв'язків, які розриваються і переходять в одинарні. Сполучення мономерів у полімери відбувається за місцем розриву подвійних чи потрійних зв'язків.

Полімерні матеріали і продукти їх переробки — каучук, пластмаси і синтетичне волокно — знаходять в сучасній техніці і побуті дуже широке і різноманітне застосування. В основі виробництва цих матеріалів лежать реакції полімеризації.

Прикладами реакції полімеризації є реакції, що відбуваються при отриманні поліетилену, поліхлорвінілу і синтетичного каучуку.

За рахунок «розкриття» подвійного зв'язку молекула етилена може приєднати другу таку ж молекулу, потім третю і т.д., утворити полиетилен:

або в загальному виді (— CH2— CH2—)n.

В присутності органічних пероксидних сполук при 40 °C і тиску 5 атм хлорвініл легко полімеризується в еластичну масу, яку й називають поліхлорвініловою смолою

вихідною речовиною для одержання штучного каучуку за способом С. В. Лебедєва служить ненасичений вуглеводень з двома подвійними зв'язками бутадієн (дивініл) CH2=CH—CH=CH2.

Процес полімеризації проводять в присутності металічного натрію як каталізатора під тиском:

Скорочено будову молекули бутадієнового каучуку виражають формулою:

(—СН2—СН=СН—СН2—)n

Бутадієновий каучук, як видно з формули, являє собою ненасичену сполуку. Його молекули мають лінійну структуру. Однак молекули каучуку не витягнуті, а звивисті. Цим обумовлюється його здатність розтягуватися.

Поліконденсація (англ. condensation polymerization, нім. Kondensationsreaktion f) — ступінчастий процес утворення макромолекул шляхом взаємодії реакційних центрів усіх реагентів системи, яка включає бі- або поліфункціональні з'єднання. Зростання макромолекул відбувається шляхом хімічної взаємодії функціональних груп молекул мономерів одна з одною і з n-мерами, які накопичуються в ході реакції, а також молекул n-мерів між собою.

Загальну схему поліконденсації можна представити у вигляді:

де Мn1, Мn2 — олігомери або макромолекули, які містять в ланцюгу n1 або n2 мономерних залишків.

Розрізняють гомополіконденсацію і гетерополіконденсацію.

Гомополіконденсацією називають реакції, в яких бере участь мінімально можливе для даного випадку число типів мономерів або лише молекули одного мономера, які мають два типи функціональних груп. Типовий приклад — синтез поліамідів із амінокислот

Гетерополіконденсацією називають реакції з участю молекул мономерів, які містять різні функціональні групи, здатні взаємодіяти одна з одною, наприклад діамінів з дікарбоновими кислотами

Співполіконденсацією називають реакцію, в якій крім мономерів необхідних для її перебігу беруть участь і інші мономери, наприклад співполіконденсація може відбуватися при взаємодії двох мономерів, кожен з яких здатний самостійно вступати в гомополіконденсацію.

За просторовою будовою утворених полімерів розрізняють лінійну і трьохмірну полікондексацію. При лінійній із біфункціональних мономерів утворюються лінійні полімери, при трьохмірній — із мономерів з трьома або більшим числом функціональних груп утворюються розгалужені або трьохмірні структури.

Поиск по сайту: