ТЕМА 29 ХИМИЯ ПОЛИМЕРОВ

Высокомолекулярные соединения и полимеры являются особым классом веществ, обладающим очень ценными и своеобразными свойствами, обусловленными наличием в них молекул–гигантов цепного строения. Вещество, молекулы которого составлены из многих разных по природе структурных звеньев, называют высокомолекулярным соединением (полимером).

Полимеры состоят из многократно повторяющихся атомных группировок (элементарных звеньев), соединенных химическими связями в длинные цепи.

По химическому строению основной цепи полимеры классифицируют следующим образом. Если цепь макромолекулы состоит из атомов углерода, то полимер называют органическим. Если цепь составлена атомами кремния, фосфора и другими, к которым присоединены углеродные атомы или группы, то такие полимеры называют элементорганическими. Наконец, если в цепи и в боковых группах атомы углерода отсутствуют, то полимер называют неорганическим.

Наиболее широко распространены и более полно изучены органические полимеры, которые в свою очередь классифицируются по типу химических веществ, их образующих. Если основная цепь макромолекул таких полимеров содержит только атомы углерода, то полимеры называются карбоцепными; при этом в составе боковых групп могут находиться атомы водорода, кислорода, азота, серы. Если же основная цепь состоит не только из углеродных атомов, но и других, то это будут гетероцепные полимеры.

Полимеризацией называется реакция многократного присоединения молекул мономеров за счет разрыва двойных или тройных связей или размыкания цикла мономеров без выделения побочных продуктов. Элементарный состав мономеров и получаемого полимера одинаков:

 

nСН₂=СН [–СН₂ – СН – ]n

Cl Cl

винилхлорид поливинилхлорид

 

Обязательными стадиями полимеризации являются:

1) инициирование;

2) рост макромолекул;

3) обрыв цепи.

При инициировании в системе возникают активные частицы, которые способны начать реакцию роста. К активной частице присоединяются молекулы мономера:

 

А+М АМ; АМ+М АМ₂…… и т. д.

АМn-1 + М АМn

 

Поликонденсацией называется реакция образования полимеров за счет взаимодействия функциональных групп мономеров. В отличие от полимеризации при поликонденсации всегда наблюдается выделение низкомолекулярных продуктов (Н₂О, NН₃, НCl и др.).

Реакция поликонденсации протекает ступенчато. Вначале при взаимодействии функциональных групп мономеров происходит отщепление низкомолекулярного соединения и образуется димер, который далее взаимодействует со следующей молекулой мономера, в результате образуется побочное низкомолекулярное соединение и тример, затем тетрамер, пентамер и т. д., до получения молекулы полимера:

O H O

NH₂ –(CH₂)₅ – C + N–(CH₂)₅ – C

OH H OH

O O

H₂O + NH₂–(CH₂)₅ – C–NH– (CH₂)₅ – C;

OH

 

O O H O

NH₂ – (CH₂)₅ – C–NH–(CH₂)₅ – C + N – (CH₂)₅ – C

OH H OH

O O O

H₂O + NH – (CH₂)₅ – C – NH – (CH₂)₅ – C – NH – (CH₂)₅ – C и т.д.

OH

 

Поликонденсация с участием по крайней мере двух разных типов мономеров, каждый из которых содержит функциональные группы, называется гетерополиконденсацией.

Таким образом, в данном разделе рассмотрены способы получения высокомолекулярных соединений.

[ 4, с. 50− 68; 5, с. 479− 504].