Главная/

Химия /

Полимеры

с другом в цепочку, наподобие мономеров. Наконец, в качестве боковых отростков на месте групп атомов мономеров могут оказаться целые полимеры.

   И каждое такое изменение в структуре полимера означает какое-то определённое изменение в механических или иных его свойствах.

   Молекулы мономеров сами по себе никак не соединяются. Ведь у них нет ни рук, ни крючков, ни магнитиков, ни электрических зарядов, с помощью которых они могли бы самопроизвольно соединяться друг с другом.

   Значит, их надо заставить соединяться, ”ввернуть” в концы молекул по “крючку”. Для этого существует два основных способа: п о л и к о н д е н с а ц и я   и   п о л и м е р и з а ц и я. Оба они требуют обычно нагревания, причём часто приходится применять высокие давления  и катализаторы-инициаторы.

   В результате такого объединённого энергетического воздействия мономеры или группы мономеров претерпевают перестройку. Атомы их, расположенные на концах молекул исходных веществ, приобретают ”крючки”, т.е. приобретают способность связываться, сцепляться друг с другом.

   Процесс поликонденсации в виде сложной химической реакции с выделением в качестве своеобразных “отходов” некоторых низкомолекулярных веществ  - обычно воды, аммиака и т.п. Именно этим поликонденсация отличается от полимеризации, при которой исходный продукт превращается в конечный целиком, без всяких ”отходов”.

   «Сцепление» при поликонденсации происходит за счёт отщепления подвижных атомов или групп атомов входящих в молекулу функциональных групп. К числу таких групп в органических молекулах относятся аминогруппа(NH), от которой может отщепляться атом водорода, и карбоксильная группа(СООН), от которой сравнительно легко отрывается гидроксильная группа ОН. Это происходит, когда молекула с карбоксильной группой встречается с молекулой, наделённой аминогруппой, так как атом водорода, отрывающийся от аминогруппы, в этом случае получает возможность соединиться с гидроксильной группой в прочную молекулу воды. При этом у первой молекулы освобождается связь при атоме углерода, а у второй – при атоме азота. Через эти связи молекулы и смыкаются друг с другом.

    Если в каждой молекуле имеется лишь по одной функциональной группе, этим всё и кончается. Такой тип химической реакции мы называем конденсацией. Если же в молекулах содержится не менее по две функциональные группы, появляется возможность присоединения к получившейся  “двойной” молекуле новых и новых звеньев за счёт ввода в действие новых и новых функциональных групп, иначе говоря, возможность безграничного роста молекулы.

    Метод поликонденсации позволяет получать такие очень важные вещества, как ф е н о л ь н о   ф а р м а н д е г и д ы е,  к а р б а м и д н ы е  и     м е л а м и н ф о р м а л ь д е г и д н ы е   с м о л ы. Они применяются в качестве клеев и связывающих веществ при производстве фанеры, электроизоляционных изделий, пенопласта, материалов, в которые входят древесные опилки, и т.д.

    Реакция двухосновных кислот с диаминами-R(NH ) или гликолями-R(OH) даёт очень важные исходные полимеры  - п о л и а м и д ы   и  п о л и э ф и р ы. Из этих полимеров после дальнейшей переработки изготовляют очень прочные волокна: а н и д, н е й л о н   и   л а в с а н.

    Процесс полимеризации позволяет получать гигантские молекулы практически любой длины-цепочки в сотни тысяч и даже миллионы составных звеньев. По сравнению с поликонденсацией этот процесс более прост, но зато труднее поддаётся управлению. Если в поликонденсации участвуют молекулы, на концах которых уже заранее есть “крючки”, с помощью которых они соединяются в цепочки полимеров, то в процессе полимеризации ”крючки” создаются в тот момент, когда каждый мономер становится на своё место в цепочке.

    Достигается это разными путями, однако все они требуют присутствие инициатора. В отличие от обычного процесса катализа при полимеризации инициатор расходуется.

    В качестве инициатора применяют - с в о б о д н ы е   р а д и к а л ы - осколки более крупных молекул, разрушенных в результате нагревания.

Такой свободный радикал, имея на орбите одного из составляющих его атомов лишний электрон, химически очень активен и способен прочно с некоторыми мономерами. У концевого атома мономеров благодаря ему появляется свой свободный электрон, они сами становятся свободными радикалами и в свою очередь присоединяют следующие мономеры.

    Мономеры один за другим нанизываются в цепочку полимера, а свободный (непарный) электрон, присоединив к цепочке очередной мономер, как бы переходит на его конец, чтобы присоединить следующий, и т.д.

    Таким путём создаются п о л и э т и л е н, п о л и с т и р о л, п о л   и  х  л о р в и н и л. Их гигантские молекулы могут быть линейными, могут иметь боковые ответвления. Последние происходит в том случае, когда свободный радикал начинает присоединяться не к концу длинной цепочки полимера, а где-то сбоку. Это бывает, если  процесс полимеризации ведётся при высокой температуре. Такое строение, например, приобретает, полиэтилен, когда он полимеризуется при давлении в100Дж и температуре 200-300.       

                                          Сушко Сергей  Клайпеда Литва