Получение полимеров

По своему происхождению все полимеры делятся на природные и синтетические. Природные полимеры (биополимеры) синтезируются клетками растительных и животных организмов. К природным органическим полимерным материалам можно отнести: асфальт, битум, шеллак, смолу хвойных деревьев (канифоль) целлюлозу, крахмал, каучук, и др. С помощью экстракции, фракционного осаждения и других методов они могут быть выделены из растительного и животного сырья.

Синтетические полимеры получают с помощью реакций полимеризации и поликонденсации из продуктов переработки природного газа, нефти, каменного угля (полиэтилен, полистирол и др.).

Реакция полимеризации(полиприсоединения) — это реакция образования полимеров путем последовательного присоединения молекул низкомолекулярного вещества (мономера).

Полимеризация непредельных соединений в зависимости от механизма может быть радикальной или ионной.

Радикальную полимеризацию вызывают вещества (они называются инициаторами), которые при нагревании распадаются на свободные радикалы. Присоединяясь к молекуле мономера, они порождают новый радикал — прообраз будущей макромолекулы полимера. Эта частица способна захватывать всё новые и новые молекулы, постепенно превращаясь в гигантский радикал. Радикальными инициаторами могут служить кислород, органические пероксиды

R—О—О—R'

азосоединения

R—N=N—R

Кроме того радикальную полимеризацию вызывают ультрафиолетовое и γ-излучение. Обрыв быстро растущей цепи происходит при взаимодействии макрорадикала с молекулой, способной превратиться в неактивный или малоактивный радикал. Это позволяет при проведении полимеризации использовать вещества, регулирующие рост цепи.

Ионная полимеризация начинается с образования из молекул мономера реакционноспособных ионов. В свою очередь, ионная полимеризация может быть катионной или анионной.

Катионную полимеризацию проводят при низких температурах. Инициаторами катионной полимеризации служат электроноакцепторные соединения:

· неорганические кислоты: HCl, H₂SO₄,

· кислоты Льюиса: AlCl₃, TiCl₄;

· металлоорганические вещества: Al(C₂H₅)₃

· и др.

При этом промежуточной частицей будет макрокатион. Если происходит захват растущим катионом аниона или образуется концевая двойная связь, то цепь обрывается.

Катализаторами анионной полимеризации являются электронодонорные вещества, например, щелочные металлы, их амиды, металлоорганические соединения. Они превращают мономеры в анионы, из которых получаются макромолекулы полимера.

Мономеры сильно отличаются по своей способности к полимеризации. Одни полимеризуются сами даже при хранении на воздухе (например, стирол); для других требуются радикальные инициаторы, для третьих — дорогие сложные катализаторы или очень жёсткие условия (высокие температура и давление).

Поликонденсацией называется процесс соединения нескольких молекул одинакового или различного строения, сопровождающийся, как правило, выделением простейших низкомолекулярных веществ (H₂O, NH₃, HCl). Исходные мономеры должны содержать в молекуле не менее двух функциональных групп (группы ОН, СООН, NH₂ и др.). Например, при поликонденсации двухатомных спиртов, получаются линейные простые полиэфиры:

nНО—R—OH + mHO—R'—ОH —> (…—R—О—R'—О—….)_n+m + H₂O

Полимеры могут иметь кристаллическое и аморфное строения. Под кристалличностью понимают упорядоченное расположение макромолекул. Более характерное для полимеров аморфное строение характеризуется отсутствием упорядоченности. Для кристаллизации высокомолекулярных веществ необходимо упорядоченное строение достаточно длинных участков молекулярной цепи.

Дата добавления: 2017-01-13