Реакція синтезу полімеру із з'єднань, що мають дві або більше функціональні групи, що супроводжується утворенням низькомолекулярних продуктів (H2 O, NH3. CH2 O і ін.), Називається поликонденсацией. Поліконденсація біфункціональних з'єднань отримала назву лінійної, наприклад
Кінцевим продуктом буде поли-е-капроамід (капрон) [-C-NH- (CH2) 5 -] n
Поліконденсація з'єднань з трьома або більше функціональними групами називається тривимірною. Прикладом тривимірної поліконденсації служить взаємодія сечовини і формальдегіду:
На першому етапі синтезується олигомер лінійної структури
На другому етапі при нагріванні в кислому середовищі відбувається подальша поликонденсация олигомера з виділенням CH2 O і виникненням сітчастої структури
Такий полімер неможливо перетворити в початковий стан, він не володіє термопластичними властивостями і називається термореактивним полімером.
Так як в процесі поліконденсації поряд з високомолекулярними утворюються низькомолекулярні продукти, то елементні склади полімерів і вихідних речовин не збігаються. Цим поликонденсация відрізняється від полімеризації. Поліконденсація протікає по ступінчастому механізму, при цьому проміжні продукти є стабільними, т. Е. Поликонденсация може зупинитися на будь-якій стадії. Утворені низькомолекулярні продукти реакції (H2 O, NH3. CH2 O і ін.) Можуть взаємодіяти з проміжними продуктами поліконденсації, викликаючи їх розщеплення (гідроліз, амінолізу, ацидолиз і ін.), Наприклад
Тому низькомолекулярні продукти доводиться видаляти з реакційного середовища.
Монофункціональні сполуки, присутні в реакційній середовищі, взаємодіють з проміжними продуктами, утворюючи нереакционноспособниє з'єднання. Це призводить до обриву ланцюга, тому вихідні мономери повинні бути очищені від монофункціональних сполук. Монофункціональні з'єднання можуть утворитися в ході реакції з-за термічної або окислювальної деструкції проміжних сполук. Це призводить до зупинки реакції поліконденсації і зменшення молекулярної массиполімера.
Поликонденсацию проводять або в розплаві, або в розчині, або на міжфазній межі.
Методом поліконденсації отримують приблизно четверту частину полімерів, які, наприклад поликапроамид (капрон), полігексаметіленадіпінамід (найлон), поліефіри (поліетілентере-фталат, поліуретани, полісілоксани поліацетали, фенолоформальдегідні смоли, мочевіноформальдегідние смоли і ін.
- поліетилен, поліпропілен, поліметилметакрилат, полівінілхлорид.
Поліетилен - термопластичний полімер етилену. Є органічною сполукою і має довгі молекули ... -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 - ...
Являє собою воскоподібні масу білого кольору (тонкі аркуші прозорі і безбарвні). Хімічно і морозостійкий, ізолятор, не чутливий до удару (амортизатор), при нагріванні розм'якшується (80-120 ° С), при охолодженні застигає, адгезія (прилипання) - надзвичайно низька.
Горить блакитним полум'ям, зі слабким світлом, при цьому видає запах парафіну, тобто такий же, який виходить від свічки, що горить.
Стійкий до дії води, не реагує з лугами будь-якої концентрації, з розчинами нейтральних, кислих і основних солей, органічними і неорганічними кислотами, навіть з концентрованою сірчаною кислотою, але розкладається при дії 50% -ї азотної кислоти при кімнатній температурі і під впливом рідкого і газоподібного хлору і фтору. На відміну від ненасичених вуглеводнів, що не знебарвлює бромную воду і розчин перманганату калію.
При кімнатній температурі не розчиняється і не набухає ні в одному з відомих розчинників. При підвищеній температурі (80 ° C) розчинний в циклогексане і чотирихлористому вуглеці. Під високим тиском може бути розчинений в перегрітій до 180 ° C воді.
Поліпропілен [-CH (CH3) -CH2 -] n кристалічний термопласт, одержуваний методом стереоспецифічні полімеризації. Має більш високу термостійкість (до ніж поліетилен. Має високу механічну міцність, стійкість до багаторазових вигинів і стирання, еластичний. Застосовується для виготовлення труб, плівок, акумуляторних баків та ін.
Полиметилметакрилат (плексиглас) - термопласт, одержуваний методом полімеризації метилметакрилату. Механічно стійкий до дії кислот, лугів, бензину, масла, атмосферостоек. Розчиняється в діхлоретане, ароматичних вуглеводнях, кетонах, складних ефірах. Безбарвний і оптично прозорий. Застосовується в електротехніці, радіотехніці і приладобудуванні, лазерної техніки, як конструкційний матеріал, а також як основа клеїв.
Полівінілхлорид [-CH2 -CHСl-] n термопласт, виготовлений полімеризацією вінілхлориду. Стійкий до дії розчинів кислот, лугів і солей. Розчинний в циклогексаноні, тетрагідрофурані, обмежена - в бензолі і ацетоні. Трудногорюч, механічно міцний / Діелектричні властивості гірше, ніж у поліетилену. Застосовується як ізоляційний матеріал проводів і кабелів, а також як хімічно стійкий конструкційний матеріал, який можна з'єднувати зварюванням.
Каучук - високомолекулярний вуглеводень (C5 H8) n. цис-полімер ізопрену, речовина, що отримується з каучуконосних рослин, що ростуть головним чином в тропіках і містять молочну рідину (латекс) у коренях, стовбурі, гілках, чи листах плодах або під корою. Гума - продукт вулканізації композицій на основі каучуку. Латекс не є соком рослини, і його роль в життєдіяльності рослини до кінця не з'ясована. Латекс містить частки, що виділяються шляхом коагуляції у вигляді суцільної пружної маси, називаної сирим, чи необробленим, каучуком.
Сирий натуральний каучук буває двох видів:
1) дикий каучук, що добувається з виростають в природних умовах дерев, кущів і лози;
2) плантаційний каучук, що добувається з оброблюваних людиною дерев і інших рослин. Протягом 19 в. вся маса сирого каучуку промислового застосування являла собою дикий каучук, що добувався подсочкой гевеї бразильської в екваторіальних тропічних лісах Латинської Америки, з дерев і лози в екваторіальній Африці, на Малаккській півострові і Зондських островах.
Найбільш масове застосування каучуків - це виробництво гум для автомобільних, авіаційних і велосипедних шин.
З каучуків виготовляються спеціальні гуми величезної різноманітності ущільнень для цілей тепло-, звуко-, повітро-і гідроізоляції рознімних елементів будівель, в санітарній і вентиляційної техніки, в гідравлічної, пневматичної і вакуумній техніці.
Каучуки застосовують для електроізоляції, виробництва медичних приладів та засобів контрацепції.
У ракетній техніці синтетичні каучуки використовуються в якості полімерної основи при виготовленні твердого ракетного палива, в якому вони грають роль пального, а в якості наповнювача використовується порошок селітри (калійної або аміачної) або перхлорату амонію, який в паливі грає роль окислювача.
Гума (від лат. Resina «смола») - еластичний матеріал, що отримується вулканізацією каучуку.
Застосовується для виготовлення шин для різного транспорту, ущільнювачів, шлангів, транспортерних стрічок, медичних, побутових і гігієнічних виробів та ін.
Отримують з натурального або синтетичного каучуку методом вулканізації - змішуванням з вулканізірующім речовиною (зазвичай з сіркою) з наступним нагріванням.
За ступенем вулканізації гума розділяється на м'яку (1-3% сірки), напівтверді і тверду (більше 30% сірки) (ебоніт). Щільність близько 1200 кг / м3.
Фенолоформальдегідні смоли отримують поліконденсацією формальдегіду з фенолом. Це термореактивні полімери, у яких в результаті утворення поперечних зв'язків утворюється сітчаста просторова структура, яку неможливо перетворити в лінійну структуру, т. Е. Процес йде необоротно. Їх використовують як основу клеїв, лаків, іонітів і пластмас.
Пластмаси на основі фенолоформальдегідних смол отримали назву фенопластів. Наповнювачами фенопластів служать папір або картон (гетинакс), тканину (текстоліт), деревина, кварцова і слюдяная борошно та ін. Фенопласти стійки до дії води, розчинів кислот, солей і підстав, органічних розчинників, важкогорючих, атмосферостойки, є хорошими діелектриками. Використовуються у виробництві друкованих плат, корпусів електротехнічних і радіотехнічних виробів, фольгованих діелектриків.
- загальна характеристика волокон.
Волокна в залежності від вихідних матеріалів ділять на штучні і синтетичні.
До штучних відносяться волокна, нитки, одержувані хімічною переробкою природних високомолекулярних сполук (деревна целюлоза, бавовняний пух), а також волокна, одержувані на основі низькомолекулярних речовин: скляні, металеві, металізовані.
Синтетичні волокна (нитки) отримують з гетероланцюгових і карбоцепні синтетичних полімерів в результаті реакції полімеризації або поліконденсації. Початковою сировиною для виробництва синтетичних волокон є прості речовини (етилен, бензол, фенол, пропілен та ін.), Які отримують з нафтових газів, нафти і кам'яновугільної смоли.
Процес виробництва хімічних волокон складається з наступних стадій: отримання вихідного полімеру, перетворення полімеру в прядильний розчин, формування ниток через фільєри, обробка ниток. Фільтри виготовляють з платини, золота, паладію і їх сплавів.
Волокна формують з розплавів, розчинів (по сухому і мокрому способам), а також волочінням, плющенням, різкою металевої фольги.
Хімічні волокна випускаються у вигляді: моноволокон, тобто елементарних ниток, які їх одного волокна невизначеної довжини; комплексних ниток, що складаються з нескінченно довгих скручених між собою волокон; волокон, нарізаних на короткі відрізки (по 150 мм) - штапельні волокна; жгутовая штапельне волокно.
До синтетичних ставляться волокна з полімерних матеріалів, отриманих синтезом простих речовин (етилену, бензолу,
фенолу, пропілену) в результаті реакції полімеризації або поліконденсації.
Поліамідні волокна (капрон, анид, енант) отримані з Капро-лактами, гексометілендіаміна, адипінової кислоти і поліенан-тоаміда.