Реакции образования полимеров

План лекции

ПОЛИМЕРЫ

ЛЕКЦИЯ 2.4

Вопросы для самопроверки

1. Чем вызваны потери в диэлектриках в постоянном и переменном полях.

2. Изобразить эквивалентную схему диэлектрика с потерями и их фазовые диаграммы.

3. Записать выражения тангенса диэлектрических потерь для последовательной и параллельной эквивалентных схем.

4. Записать выражения рассеиваемой в диэлектрике мощности.

5. Перечислить виды диэлектрических потерь. Чем обусловлен каждый вид.

6. Что является источником потерь в газообразных, жидких и твердых диэлектриках.

7. Дать определение пробоя диэлектрика.

8. Пояснить механизмы пробоя газов и жидкостей.

9. Что такое тепловой пробой.

10. Как происходит пробой твердых диэлектриков.

ТЕМА 2.2. Пассивные диэлектрики

1. Реакции образования полимеров

2. Классификация полимеров и сравнение их основных свойств

3. Линейные полимеры

4. Композиционные порошковые пластмассы и слоистые пластики

5. Получение слоистых пластиков

6. Эластомеры

7. Дендримеры – новый класс полимеров

Литература [1-3, 6, 15, 29 - 35,]

Полимеры – это высокомолекулярные органические материалы. Их молекулы состоят из большого числа структурно повторяющихся звеньев – мономеров. Молекулярная масса полимеров достигает 10⁶.

Реакцию образования полимера из мономеров называют полимеризацией. В процессе полимеризации вещество может переходить из газообразного или жидкого состояния в состояние весьма густой жидкости или твердое. Реакция полимеризации не сопровождается отщеплением каких-либо низкомолекулярных побочных продуктов. Полимер и мономер характеризуются одинаковым элементным составом. Полимеризация соединений с двумя связями, как правило, протекает по цепному механизму. Сначала в инертной массе добиваются зарождения активных частиц. Активными частицами могут быть ионы или радикалы (части молекул, образующиеся при разрыве электронной пары и содержащие не спаренный электрон). Образование первоначальных активных частиц происходит под действием теплоты, света, ионизирующего излучения, введенных специально катализаторов.

На второй стадии полимеризации в реакцию на одной активной частице вводятся тысячи неактивных, образующих длинную цепь.

Проиллюстрируем это на примере поляризации этилена (СН₂=СН₂) – в нормальных условиях газа.

Предположим, что под воздействием каких-либо энергий образовался свободный радикал R, который, имея свободную валентность, обладает большой реакционной способностью. Под радикалом понимается часть молекулы, образующейся при разрыве электронной пары и содержащий неспаренный электрон. Такой радикал присоединяется к молекуле этилена, разрывая его вторую связь, превращает её в новый радикал со свободной валентной связью на конце (R–)+CH₂=CH₂®R– СH₂ – CH₂ –

Образовавшийся комплекс очень активен и способен присоединить новую молекулу с образованием более длинного радикала. Реакция продолжается до тех пор, пока не произойдет обрыв полимерной цепочки из-за появления в её близи другого радикала или другой растущей полимерной цепи. Тогда происходит их соединение друг с другом

R – CH₂ – CH₂ – ¼ CH₂ – CH₂ – R.

Структурную формулу полиэтилена записывают в более компактном виде:

Н Н

¼ - С - С -¼

Н Н n,

где n – степень полимеризации. По мере увеличения n полиэтилен становится все более вязкой жидкостью, а при n=1250 и молекулярной массе, равной 35000 – это твердый диэлектрик (молекулярная масса мономера С₂Н₄ составляет всего 28).

Помимо реакции полимеризации высокомолекулярное соединение может быть получено реакцией поликонденсации. Эта реакция связана с перегруппировкой атомов полимеров и выделением из сферы реакции воды или других низкомолекулярных веществ. Полимеры, полученные поликонденсацией, обладают пониженными электрическими свойствами по сравнению с материалами, полученными по реакции полимеризации. Это объясняет наличие в поликонденcационных диэлектриках остатков побочных низкомолекулярных веществ (воды, кислот, спирта), которые, распадаясь на ионы, увеличивает проводимость материала.

Образование высокомолекулярных соединений возможно также с помощью сополимеризации – совместной полимеризации нескольких мономеров различного состава.

Дата добавления: 2014-01-20