Каучуки

При полімеризації дієнових вуглеводнів (сполуки з двома подвійними зв'язками). утворюються каучукоподібні полімери:

Вулканізація каучуків

Каучуки внаслідок нагрівання розм'якшуються, стають липкими, а внаслідок охолодження - крихкими і жорсткими, Ці недоліки усувають вулканізацією. Вулканізацією називають процес перетворення каучуку на гуму під час його нагрівання з сіркою. Сірка приєднується до полімеру в місцях розриву подвійних зв'язків, “зшиваючи” молекули каучуку:

Гума - наповнений полімер, що має просторову будову. Гума більш еластична і стійка до зміни температури і дії розчинників (нерозчинна в бензині), ніж невулканізований каучук. Це пояснюється тим, що в гумі між лінійними макромолекулами крім міжмолекулярних сил існують також сили хімічних зв'язків. Каучук з масовою часткою сірки до 32% називають ебонітом. Ебоніт - тверда речовина з властивостями ізолятора.

Формальдегід полімеризується, утворюючи поліформальдегід - полімер лінійної структури:

Формаьлдегід Поліформальдегід

Реакція поліконденсації

З поліформальдегіду виготовляють оптичні деталі та деталі, якими замінюють металічні.

З іншими поліфункціональними сполуками (що містять дві і більше функціональних групи) формальдегід вступає у реакцію поліконденсації Під час нагрівання суміші альдегідів і фенолів за наявності каталізаторів (кислот або лугів) відбувається реакція поліконденсації - утворюється вода та фенолформальдегідна смола, яка має велике промислове значення.

Реакцією поліконденсації називається реакція утворення високомолекулярної сполуки, в процесі якої виділяються побічні низькомолекулярні продукти - вода, аміак, хлороводень тощо. Щоб зрозуміти зміст реакції, згадаємо, що у бензольному ядрі молекули фенолу атоми водню дуже рухливі (в положеннях 2, 4, 6), а формальдегід здатний до реакції приєднання за місцем подвійного зв'язку С=О:

Сполука, що утворюється, є одночасно фенолом і ароматичним спиртом. Вона вступає в реакцію з другою молекулою фенолу:

Утворена молекула містить два бензольних ядра і знову сполучається з наступною молекулою формальдегіду. Крім того, молекула формальдегіду може приєднуватись і в пара-положення

Потім знову відбувається взаємодія з молекулою фенолу і т.д. Будову утворених молекул можна зобразити такою формулою:

Утворюються резольні смоли, що мають лінійну будову і здатні розчинятися в органічних розчинниках. При подальшій поліконденсації утворюються резитоли, які при підвищеній температурі тільки розм'якшуються. А при подальшому нагріванні останні переходять у неплавкі резити, що мають просторову будову:

Фенолформальдегідні смоли відносяться до термореактивних. З фенолформальдегідних смол виробляють термостійкі пластмаси - фенопласти, текстоліт, які застосовують як теплозахисні, теплоізоляційні, антикорозійні матеріали.

До поліфункціональних сполук (що містять дві і більше функціональних групи) відносяться також двохатомні спирти, двохосновні карбонові кислоти, амінокислоти, вуглеводи та інші. Вони також здатні вступати у реакції поліконденсації, внаслідок яких утворюються полімери з високими технічними якостями.

Поліконденсацією терефталевої - двохосновної ароматичної карбонової кислоти з етиленгліколем - двохатомним спиртом одержують поліетилентерефталат

Поліетилентерефталат має високу механічну міцність, термостійкість, відмінні електроізоляційні властивості і знаходить застосування в металоплівкових конденсаторах, для виготовлення синтетичного волокна (лавсан), тари (РЕТ-пляшки) тощо.

Амінокислоти містять дві фунціональні групи - карбоксильну і аміногрупу. Для амінокислот характерна реакція поліконденсації з утворенням поліпептидів. В результаті цієї реакції утворюється група атомів , яка називається пептидною, або амідною, а зв'язок між атомами карбону та нітрогену в ній - пептидним . Речовини, які містять пептидні групи - поліпептиди. За допомогою пептидних зв'язків залишки ?-амінокислот сполучаються і утворюють молекули білків.

Під час конденсації -амінокапронової кислоти утворюється капрон:

Молекули капрону мають лінійну структуру. Молекулярна маса макромолекул становить 16000-22000. У промисловості капрон одержують полімеризацією капролактаму (внутрішній циклічний амід ?-амінокапронової кислоти) у автоклаві (270 С, 1,5 - 2 МПа) у присутності невеликої кількості води. Одержаний продукт плавиться при 215?С. Капрон витягують у волокно, яке не поглинає воду, не втрачає міцність, не гниє у вологому стані і не псується міллю. Воно більш стійке до стирання, ніж усі натуральні волокна. З капрону виготовляють механічні деталі, що замінюють металеві. Висока міцність капрону обумовлена утворенням численних водневих зв'язків між його макромолекулами в результаті взаємодії груп -NH- та -СО-. Але капрон має також істотні недоліки - його молекули гідролізуються під дією кислот в місцях амідних зв'язків, за температури 215 оС він плавиться.

Взаємодією гексаметилендиаміну з адипіновою кислотою одержують інший поліамід - найлон. Реакція поліконденсації :

Пластмаси

Пластмасами називають пластичні матеріали, що виготовляються на основі органічних високомолекулярних речовин і здатні приймати форму при певних умовах завдяки їх пластичності. В умовах, коли матеріал стьає пластичним (наприклад, при нагріванні), з нього формують виріб, а потім переводять його в непластичний стан (охолоджують) і тим самим закріплюють надану форму. Полімери, з яких виготовляють пластмаси, часто називають смолами. Пластмаси іноді складаються тільки із смоли (поліетилен, тефлон, полістирол), однак, як правило до складу пластмас входять:

в'яжуча речовина - смола, що є основою пластмаси;

наповнювачі - тканина, азбест, скловолокно, кварцовий пил тощо, які підвищують механічну міцність пластмаси;

пластифікатори - органічні малолеткі рідини (рицинова олія, воски, дибутилфталат тощо), які надають матеріалу більшої пластичності і усувають його крихкість;

барвники, що надають пластмасі певного забарвлення;

стабілізатори, що підвищують стійкість пластмаси до дії зовнішніх факторів (світлостійкість, стійкість до атмосферної вологи тощо).

Тестові завдання:

полімер катіонний полістирол

Напишіть реакцію полімеризації стиролу (вінілбензолу). Розрахуйте середню молекулярну масу полімеру з ступенем полімеризації 530.

.Напишіть реакцію полімеризації вінілхлориду. Обчисліть масову частку хлору в полімері.

Напишіть реакцію полімеризації пропілену. Вкажіть кількість атомів в одній елементарній ланці одержаного полімеру.