Полімеризація

Мономери

Це прості молекули однієї хімічної сполуки, які піддаються полімеризації. Такі молекули повинні відповідати певним критеріям:

1. Вони повинні містити множинні зв’язки, як правило, подвійні зв’язки, які можна розірвати і, як наслідок, вивільнити два електрони, що дозволяє утворити нові зв’язки.
2. Вони повинні містити у своїй структурі дві реакційноздатні функціональні групи.

Мер — це найменша, повторювана частина полімерного ланцюга. Загальне рівняння реакції полімеризації має наступне позначення: _{МОНОМЕР ПОЛІМЕР МЕР}

Види полімеризації

Реакцію, яка забезпечує утворення полімерів, можна класифікувати за її механізмом. Отже, за механізмом можна виділити:

• ланцюгова полімеризація,
• полідодавання,
• конденсаційна полімеризація.

Ланцюгова полімеризація

Найчастіше це радикальна реакція, яка відбувається тільки для мономерів, що містять кратні зв’язки, здатні генерувати радикали при розриві. Ці радикали мають здатність об’єднуватися в довгі ланцюги. Реакція полягає в багаторазовому приєднанні мономерів до одного і того ж активного центру. Цю реакцію завжди повинні ініціювати хімічні речовини, які мають здатність виробляти квант світла в результаті термічного розпаду або окисно-відновних реакцій високоенергетичних радикалів з коротким часом життя та поганою стабілізацією резонансу. Велика частина полімерів (>70%вінілових полімерів), що виробляються в промислових масштабах, отримують цим методом. Його перевагами є: висока ефективність, проста технологія, висока стійкість до забруднень, можливість використовувати загальнодоступний розчинник – воду, а також можливість легко прогнозувати кінетику процесу. Реакція ланцюгової полімеризації поділяється на кілька етапів: ініціація, розвиток – подовження ланцюга, передача ланцюга та обрив. Окрім радикальної полімеризації, ланцюговий механізм також може бути аніонним або катіонним. У разі аніонної полімеризації, наприклад, у вінілових мономерах, використовується індуктивний ефект замісників . Група, здатна притягувати електрони, здатна індукувати позитивний заряд, присутній на сусідніх атомах завдяки міцнішому зв’язку електронної пари подвійних атомів. облігація. У разі катіонної полімеризації необхідно використовувати мономери, що містять донорний фрагмент, наприклад вінілові ефіри.

Полідодавання

Також відомий як поступова полімеризація, процес заснований на перегрупуванні атомів між мономерами з утворенням побічних продуктів, як і у випадку ланцюгової полімеризації. Однак він має поступовий характер.

Конденсаційна полімеризація

Це тип реакції, що відбувається лише для мономерів з принаймні двома функціональними групами, здатними реагувати з виділенням побічного продукту , найчастіше у формі води. Можливі два типи такої конденсації. Гетерополіконденсація – якщо мономер містить дві різні функціональні групи, які реагують одна з одною, або гомополіконденсація – якщо мономер складається з двох ідентичних функціональних груп. Вони можуть реагувати лише з сомономером, тобто другим мономером, присутнім у реакції, що містить інші функціональні групи.

Класифікація полімерів за фізико-хімічними властивостями

1. Еластомери – високогнучкі, гумоподібні полімери зі здатністю багаторазово розтягуватися та повертатися до початкових розмірів, наприклад, зшитий полібутадієн.
2. Дюромери – чудові будівельні матеріали. Їх основні властивості: твердість, відсутність гнучкості та дуже висока механічна міцність. Важкоплавкі полімери цієї групи називають дуропластами. Вони включають, наприклад, бакеліт і епоксидні смоли.
3. Пластомери , також відомі як термопласти, дещо менш жорсткі, ніж дуромери. Після плавлення їх можна обробляти, але повторна термічна обробка негативно впливає на їх механічні та функціональні властивості. До цієї групи полімерів відносяться поліетилен , поліпропілен , метилполіметакрилат та ін.

Класифікація полімерів за походженням

1. Природні полімери – це полісполуки, які зустрічаються в природі. Їх можна використовувати безпосередньо або після модифікації. Найпоширенішими з них є: а) натуральний каучук – поліізопрен, який, піддавшись процесу вулканізації сіркою, дозволяє отримувати каучук (приблизно 3%сірки), який використовується в різних прокладках, шинах, іграшках, гнучких тканинах і побутових виробах. елементів, а також ебоніт (приблизно 25-30%сірки), який використовується в коробках для батарей, хімічних пристроях та ізоляційних матеріалах. б) полісахариди – такі як рибоза, глюкоза, фруктоза, крохмаль і целюлоза. Це легко використовувані матеріали, виготовлені з моносахаридів, зв’язаних глікозидним зв’язком. Целюлоза використовується у виробництві паперу , клеїв або штучного шовку, а крохмаль використовується практично в усіх галузях промисловості, включаючи текстильну, фармацевтичну та косметичну. в) білки – їх мономери відомі як α-амінокислоти, такі як гліцин, цистеїн і фенілаланін. Вони є основними складовими всіх живих організмів і виконують різноманітні біологічні функції. Залишки амінокислот з’єднані між собою пептидними зв’язками . В основному їх використовують у харчовій промисловості та медицині.

2. Штучні полімери – це штучні сполуки, отримані шляхом хімічного синтезу. Полімеризація може відбуватися за механізмами ланцюгової реакції, поліприєднання та поліконденсації. Приклади включають: a) ланцюгові полімери , такі як: поліетилен, який використовується у виробництві плівок, упаковки чи іграшок, поліпропілен, який використовується в ізоляційних матеріалах, водопровідних трубах і частинах кузова автомобіля, а також полівінілхлорид, який використовується у виробництві підлогових покриттів, електричних ізоляційні матеріали, двері та вікна. b) синтетичні каучуки , включаючи полібутадієн, який використовується в прокладках, латексних фарбах і клеях, і поліхлоропрен, який використовується в рятувальних плотах, водолазних костюмах і стрічках, які використовуються для цілей фізіотерапії. c) полімери полімерного приєднання , наприклад поліуретани, що використовуються в меблевій, автомобільній та взуттєвій промисловості, а також епоксидні смоли, що містяться в ламінатах, клеях і різних типах композитів, що використовуються в авіації, автомобільній промисловості та суднобудуванні. d) конденсаційні полімери , наприклад поліефіри, які найчастіше використовуються як ПЕТ, тобто полі(етилтерефталат) для виробництва посуду, пляшок, упаковки та волокон, поліаміди, головним чином нейлон, широко використовуються як компонент панчіх, колготок, мотузок, зубних щіток та Кевлар, полікарбонати, які є прозорими термопластами з дуже хорошими механічними властивостями, часто використовуються для шарів, які роблять скло стійким до розбиття, шоломи та CD/DVD, фенопласти, які використовуються в основному як бакеліт, амінопласти та силікони.

Читайте також про емульсійну полімеризацію .