Методы получения полимеров

Полимеры, их назначения. Строение полимеров

Полимеры – высокомолекулярные соединения, которые характеризуются молекулярной массой от нескольких тысяч до многих миллионов. Молекулы полимеров, называемые макромолекулами, состоят из большого числа повторяющихся звеньев.

Вследствие большой молекулярной массы макромолекул полимеры приобретают специфические свойства и их выделяют в особую группу соединений.

Отдельную группу составляют олигомеры, которые по значению молекулярной массы занимают промежуточное положение между низкомолекулярными и высокомолекулярными соединениями.

Различают неорганические, органические и элементорганические полимеры. Органические полимеры подразделяются на природные и синтетические. Мы рассматриваем органические синтетические полимеры.

Методы получения полимеров

1. Полимеризация – реакция образования полимеров путем последовательного присоединения молекул низкомолекулярного вещества (мономера). Побочных продуктов не образуется. В качестве мономеров используются соединения с кратными связями С º С, С º N, С = С, С = О, С = N, либо соединения с циклическими группировками, способными раскрываться, например

В процессе полимеризации происходит разрыв кратных связей или раскрытие циклов у мономеров и возникновение химических связей между группами с образованием макромолекул:

По числу участвующих мономеров различают: гомополимеризацию (один вид мономера) и сополимеризацию (два и более видов мономеров).

Поликонденсация – синтез полимера с несколькими функциональными группами, сопровождающийся образованием низкомолекулярных продуктов (H₂O, NH₃, HCl и др.).

Элементные составы полимеров и исходных веществ не совпадают, за счет образования низкомолекулярных продуктов.

Линейная поликонденсация:

® NH₂ - (CH₂)₅ - CO - NH - (CH₂)₅ - COOH + NH₂ - (CH₂)₅ - COOH ®

® NH₂ - (CH₂)₅ - CO - NH - (CH₂)₅ - CO - NH -(CH₂)₅ - COOH + H₂O и т.д.

Конечный продукт -капрон (поли - ε -капроамид)

[ - CO - NH - (CH₂)₅ -]_n

Трехмерная поликонденсация:

	NH2-CO-NH2+CH2O ® NH2-CO-NH-CH2OH Мочевина формальдегид
NH2-CO-NH-CH2OH+CH2O ® CH2OH-NH-CO-NH-CH2OH 2CH2OH-NH-CO-NH-CH2OH ® ®H2O+CH2OH-NH-CO-NH-CH2-O-CH2-NH-CO-NH-CH2OH

на 1 этапе синтезируется олигомер линейной структуры

[- CH₂ - NH - CO - NH - CH₂ - O]_n

на 2 этапе при нагревании в кислой среде происходит дальнейшая поликонденсация олигомера с выделением CH₂O и возникновением сетчатой структуры. Такой сетчатый полимер невозможно превратить в исходное состояние, он не обладает термопластичными свойствами и называется термореактивным полимером.

Поликонденсация идет по ступенчатому механизму, при этом промежуточные продукты являются стабильными, т.е. поликонденсация может остановиться на любой стадии. ОбразующиесяH₂O, HCl, NH₃ (низкомолекулярные) могут взаимодействовать с продуктами поликонденсации, вызывая их расщепление (гидролиз, аминолиз и др.), поэтому низкомолекулярные продукты приходится удалять из реакционной среды.

Методом поликонденсации получают примерно четвертую часть выпускаемых полимеров (капрон - поликапроамид, найлон - полигексаметиленадипинамин, полиуретаны, фенолформальдегидные смолы и мочевиноформальдегидные).

Строение полимеров