РЕАКЦИИ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ И ПОЛИКОНДЕНСАЦИИ

Полимеризация — это процесс, в результате которого молекулы низкомолекулярных веществ (мономеров) соединяются друг с другом при помощи ковалентных связей в макромолекулы полимеров. Реакция полимеризации представляет собой сложный процесс, состоящий из большого числа последовательных реакций.

Длина полимерной цепи определяется числом повторяющихся мономерных звеньев — степенью полимеризации, которая может принимать значения от нескольких сотен до десятков тысяч. Относительная молекулярная масса полимерных веществ составляет от 10 000 до 1 000 000 и выше.

Свойства полимеров определяются их структурой и свойствами исходных мономеров.

Полимеры могут иметь линейную или разветвленную структуру. Широко распространены полимеры, имеющие трехмерную сетчатую структуру. Линейные полимеры имеют организованную внутреннюю структуру, основанную на принципе плотной упаковки, поэтому характеризуются высокой плотностью, температурами плавления, прочностью. Разветвленные полимеры обладают беспорядочной упаковкой, поэтому их прочность и температуры плавления ниже, чем у линейных полимеров. Сетчатые полимеры отличаются высокой твердостью, жесткостью и хрупкостью.

Так, самый распространенный в мире полимерный материал — полиэтилен — производится в двух формах: полиэтилен низкой плотности (LDPE — Low Density Polyethylene) и полиэтилен высокой плотности (HDPE — High Density Polyethylene). Полиэтилен низкой плотности имеет некоторые разветвления в цепи:

тогда как в структуре полиэтилена высокой плотности практически все мономерные звенья расположены линейно:

что приводит к плотной упаковке макромолекул и, как следствие, к высокой плотности. Поэтому полиэтилен этого типа прочный, твердый и непрозрачный, его используют для изготовления пластиковых труб, бутылок, игрушек. Полиэтилен низкой плотности в виде тонкой прозрачной пленки применяют для хранения и транспортировки пищевых продуктов.

Широкое применение на практике находят полипропилен и тефлон, которые получают из пропена и тетрафторэтена соответственно:

Особое место среди полимеров занимают каучуки, которые могут иметь как натуральное (природное), так и искусственное происхождение.

Натуральный каучук является полимером изопрена:

В процессе полимеризации мономера, содержащего две двойные связи, может образоваться углеродная цепь с цис- или /тграмс-конфигурацией относительно двойной связи:

Натуральный каучук характеризуется цис-конфигурацией, что является причиной его высокой эластичности. Транс-изомер (гуттаперча), напротив, твердый и неэластичный. Он находит применение как материал для производства мячей для гольфа, хоккейных шайб. Оба изомера изопрена в настоящее время получают синтетическим путем.

В отличие от гомополимеров — полимеров, образованных из одного и того же мономера, структура сополимера построена чередованием фрагментов разных исходных мономеров. Например, пластиковая пленка, в которую заворачивают бутерброды и другие пищевые продукты, является сополимером хлорэтена (винилхлорида) и 1,1-дихлорэтена:

Некоторые синтетические каучуки получают, используя процесс сополимери- зации. Например, бутадиен-стирольный каучук и бутадиен-нитрильный каучуки:

Преимущество метода сополимеризации состоит в том, что, варьируя соотношение между компонентами, можно управлять свойствами каучука.

Полимеризация может происходить с участием свободных радикалов, ионов или координационных соединений.

Радикальная полимеризация — радикально-цепной процесс полимеризации, в котором активные центры роста макромолекул являются свободными радикалами.

Радикальная полимеризация всегда протекает по цепному механизму.

Функции активных промежуточных продуктов при радикальной полимеризации выполняют свободные радикалы. В качестве мономеров для радикальной полимеризации могут быть использованы замещенные алкены СН2=СН-Х и СН2=СХ2 (Х=Н, Hal, СООН, COOR, OCOR, CN, CONH2, С(.Н., CeH4Y), CH2=CXY (X=Alk, Y=COOH, COOR, CN); CH2-CX=CH-CH2 и CH2-CH=CH-CHX (X=H, Aik, Hal, полярная группа).

К числу промышленно важных мономеров, вступающих в радикальную полимеризацию, относятся: этилен, винилхлорид, винилацетат, винилиденхлорид, те- трафторэтилен, акрилонитрил, метакрилонитрил, метилакрилат, метилметакрилат, стирол,бутадиен, хлоропрен и др.

Радикальная полимеризация обычно включает четыре стадии: инициирование, рост цепи, обрыв цепи и передачу цепи.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >