Методы получения полимеров

Полимеры являются основой многочисленных материалов: пластмасс, волокон, резин, герметиков, клеёв, лаков и т.п.

Полимеры (высокополимерные смолы) – вещества, макромолекулы которых состоят из многочисленных элементарных звеньев (мономеров) одинаковой структуры. Молекулярная масса их составляет от 5000 до 1000000. Молекулы полимера – цепочки, состоящие из отдельных звеньев. Длина цепочки на несколько порядков превышает размеры поперечного сечения, поэтому высокая гибкость макромолекул – отличительная черта всех полимеров.

Исходное сырье для производства полимеров: продукты переработки нефти: природные (нефтяные) газы; продукты тяжелого органического синтеза; продукты переработки каменного угля, непищевые растительные и животные продукты. Из этого сырья получают мономеры – исходные вещества для синтеза полимеров. Мономеры имеют различные функциональные группы (двойные, тройные связи, альдегидные и гидроксильные группы), способные в определенных условиях вступать в реакцию друг с другом. Важнейшие из мономеров: этилен (СН = СН₂); тетрафторэтилен (СF₂ = CF₂); фенол (C₆H₅OH); формальдегид (CH₂ = O); метилметакрилат (СН₂ = С(СН₃) – СОО – СН₃).

Методы получения высокополимерных смол:

1. Полимеризация – процесс соединения нескольких (n) молекул мономера (М) в одну более тяжелую: nM → (M)_n, где n – коэффициент полимеризации.

То есть полимеризация происходит без выделения каких-либо побочных продуктов. К полимеризационным смолам относятся полиэтилен, полистирол, поливинилхлорид и др.

2.Поликонденсация – процесс получения полимера из одинаковых или неодинаковых молекул исходных веществ, отличающийся от полимеризации тем, что при образовании высокомолекулярного соединения выделяются побочные продукты (NH₃, H₂O, HCl)

nAB + mCD → (A)_n (B)_n-p (C)_m (D)_m-q + (B)_p (D)_q

высокомолекулярное побочный

соединение продукт

К поликонденсационным смолам относятся фенолформальдегидные смолы, мочевино- или меламиноформальдегидные смолы, эпоксидные смолы, кремний-органические смолы (полисилоксаны)⁾. Полисилоксаны (кремнийорганические смолы) – элементоорганические высокомолекулярные соединения, в основе которых находится цепочка чередующихся атомов Si и O. Формула [– (CH₂)₂ Si – O – ]_n. Благодаря большей энергии связи атомов Si – O по сравнению со связью C – C полисилоксаны обладают высокой теплостойкостью (до 350 ^оС) и водоотталкивающими свойствами. На основе их можно получать также химически- и температуростойкие жидкости (масла, смазочные материалы и т.п.).

3. Сополимеризация – процесс образования смолы соединениемнескольких (n) молекул одного вещества (М) с несколькими (m) молекулами другого вещества (Р):

nM + mP → (M)_n (P)_m

В образующейся смоле сочетаются ценные качества полимеров, которые были бы получены из исходных веществ (М) и (Р) при раздельной полимеризации. Например, полистирол – жесткий, прочный, но хрупкий полимер, а каучук – мягкий, эластичный. При сополимеризации полистирола и каучука образуется ударопрочный полистирол.

Макромолекулы могут быть построены из одинаковых по химическому строению мономеров (полимеры) или разнородных звеньев (сополимеры).

Полимеры встречаются в природе – натуральный каучук, целлюлоза, белок.