71073

Введение в технологию синтеза полимеров. Научные основы получения полимеров с заданными свойствами

Лекция

Химия и фармакология

По происхождению полимеры делятся на три группы: природные искусственные и синтетические. Искусственные полимеры получают путём обработки природных полимеров при их выделении очистке модификации при этом структура основных цепей остаётся неизменной. Синтетические полимеры получают в результате синтеза из низкомолекулярных веществ.

Русский

2014-11-01

1018.18 KB

6 чел.

ЛЕКЦИЯ 1. Введение в технологию синтеза полимеров. Научные основы получения полимеров с заданными свойствами.

Мономер – низкомолекулярное соединение (вещество), из которого в результате химической реакции полимеризации или поликонденсации образуется полимер.

Большинство мономеров, участвующих в полимеризации, принадлежит к одному из следующих двух классов:

1) соединения, полимеризующиеся вследствие раскрытия кратных связей С = С, С ≡ С, С = О, C ≡ N и др. (олефины, диеновые и ацетиленовые углеводороды, альдегиды, нитрилы и др.);

2) соединения, полимеризующиеся вследствие раскрытия циклическихгруппировок, например окисиды олефинов, лактамы, лактоны.

Мономерами для поликонденсации могут быть любые соединения, содержащие в молекулах не менее двух реагирующих (функциональных) групп, например диамины, дикарбоновые кислоты, аминокислоты, гликоли. При этом из бифункциональных соединений образуются линейные полимеры, из соединений с функциональностью больше двух – разветвлённые и пространственные (сетчатые) полимеры.

КЛАССИФИКАЦИЯ ПОЛИМЕРОВ

По происхождению полимеры делятся на три группы: природные,

искусственные и синтетические.

Природные образуются в результате жизнедеятельности растений и животных и содержатся в древесине, шерсти, коже. Примеры  природных полимеров: протеин, целлюлоза, крахмал, шеллак, лигнин, латекс.

Искусственные полимеры получают путём обработки природных полимеров при их выделении, очистке, модификации, при этом структура основных цепей остаётся неизменной. Примером искусственного полимера является целлулоид, представляющий собой нитроцеллюлозу, пластифицированную камфорой для повышения эластичности.

Синтетические полимеры получают в результате синтеза из низкомолекулярных веществ. Они не имеют аналогов в природе. Примеры синтетических полимеров: полиэтилен, полистирол, поливинилхлорид, фторопласт, капрон и др.

По химическому составу все полимеры подразделяются на органические, элементоорганические, неорганические.

Органические  полимеры образованы с участием органических радикалов (CH3, C6H5, CH2). Это смолы и каучуки.

 Элементоорганические полимеры содержат в основной цепи органических радикалов неорганические атомы (Si, Ti, Al), сочетающиеся с органическими радикалами. В природе их нет. Искусственно полученный представитель – кремнийорганические соединения.

Неорганические полимеры состоят из оксидов Si, Al, Mg, Ca и др. Углеводородный скелет отсутствует. К неорганическим полимерам относятся керамика, слюда, асбест.

По числу мономерных звеньев в цепи полимеры классифицируют на гомополимеры и сополимеры.

Гомополимеры состоят из одинаковых звеньев (например, –А–А–А–), а сополимеры – из двух или более звеньев (например, –А–В–С–).

Сополимеры подразделяют на статистические –А–В–В–А–В–А–А–А–В–В– (имеют нерегулярное расположение звеньев) и чередующиеся А–В–А–В– (имеют регулярное расположение звеньев).

Различают блок-сополимеры и привитые сополимеры Блок-сополимеры имеют длинные последовательности звеньев каждого типа ~АААААВВВВВААААА~ и в названии указываются составляющие звенья [например, поли (стирол–блок–метилакрилат)]. Привитыесополимеры основную цепь имеют из звеньев одного мономера, а боковую – из звеньев другого мономера: –А–А–А–А–А–

                  –В–В–В.

По составу главной цепи макромолекулы полимеры делятся на гомоцепные и гетероцепные. Гомоцепные полимеры имеют главную цепь, состоящую из одинаковых атомов. Если она состоит из атомов углерода, то такие полимеры называют карбоцепными (полиэтилен, полистирол и др.):

–CH2–CH2–CH2–CH2–CH2–CH2–CH2–CH2–CH2–.

Если главная цепь состоит из атомов кремния, то полимеры называют кремнийцепными: –Si–Si–Si–Si–Si–Si–Si–Si–Si–.

Гетероцепными называют полимеры, главная цепь которых состоит из разных атомов. К гетероцепным полимерам относятся простые эфиры, например полиэтиленгликоль: –CH2–CH2–O–CH2–CH2–O–CH2–CH2–O–CH2–CH2–O–.

По структуре макромолекулы полимеры делятся на линейные, разветвлённые, сетчатые или пространственные.

Среди классификаций по свойствам наиболее важным является разделение полимеров по их отношению к нагреванию на термопластичные и термо-

реактивные.

· Термопластичные полимеры (термопласты), это полимеры линейного и разветвленного строения, которые обратимо изменяют свои свойствапри нагревании и охлаждении. Они размягчаются при нагревании и отвердевают при охлаждении, сохраняя форму и исходное химическое строение.

Примерами термопластичных полимеров являются полиэтилен, поливи-

нилхлорид, найлон и сургуч.

· Термореактивные полимеры (реактопласты) при нагревании изменяют химическое строение и структуру, превращаясь в неплавкие и нерастворимые материалы, характеризующееся образованием поперечных химических связей между макромолекулами. Вследствие наличия прочной химической связи между цепями, исключающей их взаимное перемещение, сетчатые полимеры немогут быть переведены в жидкое состояние без разрушения их структуры.

Примерами термореактивных полимеров являются резольные феноло-формальдегидные, аминоформальдегидные олигомеры, алкиды и др.

В зависимости от своей конечной формы и назначения полимеры мож-

но классифицировать на пластики (или пластмассы), эластомеры, волокнообра-

зующие и жидкие смолы (олигомеры).

Эта классификация основана на деформационно - прочностных свойствах

полимеров.

· Эластомерами называют полимеры, полученные после вулканизации каучуковых продуктов и обладающие хорошей деформируемостью и высокой прочностью (т.е. способные к очень большим обратимым деформациям и к быстрому восстановлению формы после снятия нагрузки). Типичные примеры эластомеров – натуральный, синтетический и силиконовый каучуки, резины.

· Полимеры превращают в "волокна" вытяжкой в нитеподобные материалы, длина которых, по крайней мере, в 100 раз превышает их диаметр. Для них характерно высокое сопротивление деформированию и большая разрывная прочность. Эти свойства проявляются за счет сильных межмолекулярных взаимодействий.

Типичными примерами являются найлон и лавсан.

· Если полимеру под действием давления и температуры придают жесткую и прочную форму изделия, его называют пластиком. По своим механическим свойствам они занимают промежуточное положение между эластомерами и волокнообразующими. Типичными примерами являются полистирол, поливинилхлорид, полиметилметакрилат.

Пластики условно делятся на гибкие (полиэтилен), жесткие (полистирол,

полиамиды, целлюлоза).

· Полимеры, используемые в качестве адгезивов, герметиков, уплотнителей и пр. в жидкой форме, называют жидкими смолами, например промышленные эпоксидные адгезивы и полисульфидные уплотнители; эти же продукты могут быть использованы в качестве пленкообразователей в лакокрасочных материалах.

Но данное деление условно. Например, полиэтилентерефталат (лавсан) – волокнообразующий полимер (его добавляют к натуральному волокну), но в то же время из него делают и бутылки, а это уже пластик.

1.2. Реакционные центры мономеров, олигомеров и полимеров

В процессах синтеза полимеров принимают участие мономеры, олигомеры, полимеры и растущие цепи, реакционная способность которых определяется количеством и природой реакционных центров. В широком плане под реакционным центром понимают группу атомов, которая претерпевает изменения в данной реакции RX         К         П     

где Х – реакционный центр, R – неизменный радикал, полностью

входящий в состав продукта реакции П.

Реакционными центрами называют ту часть растущих цепей, которые вступают в элементарные реакции полимерообразования (цепной полимеризации, поликонденсации, полиприсоединения, полимераналогичных превращений и химической модификации, структурирования). При этом реакционные центры растущих цепей могут как исчезать (например, в процессах поликонденсации, сопровождающихся выделением низкомолекулярных соединений, и в реакциях полиприсоединения), так и регенерироваться (ионные пары, свободные ионы и радикалы в процессах цепной полимеризации).

Функциональной группой называется часть молекулы мономера, определяющая его принадлежность к тому или иному классу соединений. Число функциональных групп мономера (олигомера, полимера), имеющих характерную реакционную способность, определяет его молекулярную (структурную) функциональность. Поликонденсационные олигомеры могут быть как бифункциональными (содержащими в молекуле два реакционных центра), так и полифункциональными.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

74889. Число і цифра 7. Порівняння в межах 7. Складання прикладів на додавання за малюнками 108 KB
  Скільки рибин ти впіймав 5. А ти скільки Полічи. Який по порядку квадрат Прямокутник Скільки всього фігур Як називається ця фігура Куб Яку фігуру можна тепер назвати зайвою Чому Об’ємна фігура Полічіть скільки всього фігур. Скільки було фігур.
74890. Повторение и закрепление изученного материала. Числа первого десятка, геометрические фигуры 1.09 MB
  Жил в лесу Медведь, он очень любил мед. Но для того, чтобы добраться к поляне с медом, он должен был пройти в лесу несколько полянок. Эти полянки не обычные, а волшебные. У Медведя в руках была карта, на которой они обозначены по порядку...
74891. Сложение и вычитание в пределах 10. Задачи на увеличение и уменьшение числа на несколько единиц. Сравнение выражений и числа 399 KB
  Вы узнали Колобок Ребята вы все знаете эту сказку Давайте вспомним чем начинается сказка. Дети слушают запись начала сказки Давайте поможем Колобку спуститься с окошка построим ступеньки: Работа с веерами 55 74 33 24 63 82 Кого Колобок встретил первым Кто помнит какую песню он пел Я Колобок Колобок По амбару метен По сусекам скребен На сметане мешен В печку сажен На окошке стужен. Молодцы ребята Покатился наш Колобок...
74892. Число і цифра 0. Послідовність чисел від 0 до 10. Написання цифри 0. Розв’язування прикладів на додавання і віднімання 266.5 KB
  Обладнання уроку: DVD диск Уроки тітоньки сови DVD – ролики про 6 континентів глобус повітряна кулька опорні картки зошити з друкованою основою кольорові олівці рахівне вітрило предметні малюнки головоломки фішки рейтингового оцінювання. А зараз впреред Діти дмухають на кульку і переносяться до I континенту – Антарктида. Вчитель вмикає ролик про цей континент і на його фоні дає перші відомості про цей континент Розповідь вчителя: Материк Антарктида відкрили у 1820 році. Більше 99 цього континенту вкрито снігами та льодом.
74893. Таблиці додавання і віднімання числа 1. Обчислення значень виразів 8.11 MB
  Ознайомити першокласників з таблицями додавання і віднімання числа 1; продовжити роботу над формуванням в учнів уміння розвязувати приклади і задачі на знаходження суми й остачі; удосконалювати навички усної лічби, розвивати логічне мислення, увагу, пізнавальну активність школярів
74894. Сравнение предметов по признакам 165.5 KB
  Ребята Я получила письмо из Африки нас приглашают в гости африканские дети. Дети соединяют точки получается изображение кораблика. Дети выполняют. Дети выполняют в тетрадях а потом на доске.
74895. Лічба предметів у межах 20. Порівняння чисел. Вправи на знаходження невідомого доданка. Розв’язування за­ дач. Побудова відрізків 32 KB
  Повторити назви компонентів при додаванні, вправляти учнів у знаходженні невідомого доданка. Формувати обчислювальні навички. Закріплювати знання учнів про задачі. Формувати вміння розвязувати задачі.
74896. Складання і розв’язування прикладів на додавання та віднімання 80 KB
  На основі практичних дій з предметами та розгляду малюнків показати різні випадки числа 10 з двох менших чисел і засвоїти їх. Формувати навички складання та розв’язування прикладів на додавання та віднімання на основі знань складу числа 10. Закріплювати знання про нумерацію чисел першого десятка, про склад чисел
74897. Складання і розв’язування прикладів на додавання та віднімання. Урок-винахідник 80.5 KB
  Урок дає можливість розвивати творчу уяву учнів логічне мислення винахідливість та вміння співпрацювати в групах парах та індивідуально викликає великий інтерес до опереджувального навчання. Лісова школа Зайчику 1 група розв’язати приклади на 1 дію Їжачку 2 група розв’язати приклади в яких більше ніж одна дія...