Лекция №26

Дополнительная

Основная

1.Артеменко А.И. Органическая химия. – М.: «Высшая школа», 2003.-605 с.

3.Артеменко А.И. Органическая химия.–М.: «Высшая школа», 1987.-430с.

 

«Способ получения полимеров реакцией поликонденсации»

Краткое содержание лекции

   
Определение реакции поликонденсации, влияние строения мономеров на их способности к поликонденсации. Виды поликонденсации: гомо-, гетерополиконденсация (привести примеры). Способы проведения реакции. Основные полимеры, получаемые поликонденсацией: полиэфиры, полиамиды, эпоксидные смолы, фенолальдегидные, карбамидные и т.д. Применение этих полимеров в строительстве.    

Поликонденсация – процесс образования полимеров путем химического взаимодействия молекул мономеров, сопровождающийся выделением низкомолекулярных веществ (воды, хлорводорода, аммиака, спирта и др.).

При поликонденсации происходит взаимодействие между функциональными группами, входящими в состав мономеров (-ОН, -СООН, -NH2, -СНО и др.). Мономеры, вступающие в реакцию поликонденсации, должны быть не менее чем бифункциональными.

Приведем примеры некоторых реакций поликонденсации. При взаимодействии адипиновой кислоты с гексаметилендиамином на первой стадии образуется устойчивое соединение с функциональностью, равной исходному мономеру

 
 


НООС – (СН2)4 – СО NH – (CH2)6 –NH2

 

→ HOOC – (CH2)4 – CO –NH – (CH2)6 – NH2 + H2O

 

В дальнейшем процесс наращивания полимерной цепи может идти различными путями: либо взаимодействием образовавшегося димера с одним или двумя различными мономерами, либо реакцией между отдельными фрагментами будущего полимера:

 

НООС – (СН2)4 – СОNH - (CH2)6 – NH2

 

1. HOOC – (CH2)4 – COOH; H2N – (CH2)6 – NH2

2. HOOC – (CH2)4 – CONH – (CH2)6 – NH2

-H2O

 

→ HOOC–(CH2)4–CONH–(CH2)6–CONH-(CH2)4–CONH–(CH2)6–NH2

В результате реакции образуется полимер, из которого получают полиамидное волокно – нейлон.

Как и всякий процесс образования полимеров, поликонденсация также состоит из трех элементарных актов:

1. О б р а з о в а н и е а к т и в н ы х ц е н т р о в (ф у н к ц и о н а л ь н ы х г р у п п). Процесс поликонденсации отличается от полимеризации тем, что образование функциональных групп в мономере должно происходить заранее, еще до проведения реакции поликонденсации (сравните с реакцией полимеризации, когда активные центры образуются в процессе образования полимеров). Однако бывает и так, что эти группы создаются непосредственно в процессе реакции поликонденсации. Например, при синтезе фенолформальдегидных полимеров активные центры (метилольные группы) образуются при взаимодействии фенола с формальдегидом

 

OH ОН

| |

О

// СН2ОН

+ Н – С →

\

Н

 

Затем эти группы вступают в реакцию поликонденсации между собой.

2. Р о с т ц е п и. В процессе роста цепи происходит выделение низкомолекулярных веществ (H2O, HCl, NH3 и др.). это приводит к тому, что с о с т а в э л е м е н т а р н ы х з в е н ь е в п о л и м е р а н е с о т в е т с т в у е т с о с т а в у и с х о д н о г о м о н о м е р а. В этом состоит одно из основных отличий реакции поликонденсации от реакции полимеризации.

Особенностью стадии роста цепи при поликонденсации является независимость отдельных актов роста друг от друга. Поэтому процесс поликонденсации можно представить как сумму однотипных реакций, проходящих между молекулами мономера, димера, тримера и т.д.

3. П р е к р а щ е н и е р о с т а и о б р ы в ц е п и. Вторая характерная особенность реакции поликонденсации – ее о б р а т и м ы й х а р а к т е р. При достижении состояния равновесия скорость образования полимера на каждой стадии взаимодействия мономеров равна скорости его разрушения (деструкции). Для получения полимеров с большой молекулярной массой необходимо нарушать это равновесие, удаляя выделяющиеся в процессе поликонденсации низкомолекулярные продукты. Для этого или повышают температуру реакционной среды, или процесс ведут при пониженном давлении. Первое необходимо для понижения вязкости реакционной среды, которая возрастает по мере течения реакции поликонденсации, а к снижению давления в реакторе прибегают, чтобы высокая температура не разрушала полимер. Таким образом, молекулярная масса полимера и скорость поликонденсации зависят от положения равновесия. Оно, в свою очередь, определяется концентрацией мономера, температурой, катализатором и т.д.

Процесс поликонденсации может прекратиться по многим причинам: вследствие установившегося равновесного состояния, изменения структуры и нарушения эквивалентности функциональных групп, увеличения вязкости реакционной среды и связанного с этим уменьшение подвижности макромолекул.

Продукты поликонденсации представляют собой сложную смесь. В ее состав могут входить фракции полимергомологов, низкомолекулярные соединения, некоторое количество не вступивших поликонденсацию мономеров и даже побочные продукты.

Процесс поликонденсации проводят в основном двумя способами: в расплаве или в растворе. В первом случае обходятся без растворителя (в токе инертного газа), нагревая мономеры или олигомеры до температуры на 10-20°C выше плавления образующегося полимера. Во втором – мономеры и полимер находятся в одной жидкой фазе в растворенном состоянии.

Сабақтың қысқаша мазмұны

Поликонденсациялау реакциясының анықтамасы және мономердің құрылысының поликонденсациялануға қабілеттілігі түсіндіріледі. Поликонденсациялау түрлері: гомо-, гетерополиконденсация (мысал келтіру). Реакцияны жүргізу жолдары. Поликонденсациялау реакциясымен алынған негізгі полимерлер: полиэфирлер, полиамидтер, эпоксидті смолалар, фенолальдегидті, карбамидті және т.б. Осы полимерлердің қолданылуы.