Общая характеристика полимеров
Довольно часто общую формулу полимеров можно записать в виде (-Х-)n, где фрагмент -Х- называется элементарное звено, а число n – степень полимеризации. Это число для разных полимеров может изменяться в широком диапазоне, от сотен до десятков тысяч. В отличие от низкомолекулярных веществ, разные молекулы одного и того же полимера могут иметь разное значение п и разную молекулярную массу, поэтому для характеристики полимера используют понятия средней степени полимеризации и средней молекулярной массы.
В зависимости от строения углеродной цепи, различают линейные(неразветвленные), разветвленныеи сетчатые(сшитые) полимеры. Линейные и разветвленные полимеры способны образовывать прочные волокна и пленки, эластичны и могут плавиться и растворяться в различных растворителях. Пример линейного полимера – полиэтилен, разветвленного – натуральный каучук. В сетчатых полимерах различные углеродные цепи «сшиты» между собой, и вещество представляет собой одну гигантскую молекулу. Примером могут служить фенолоформальдегидные смолы. Такие вещества неэластичны и нерастворимы.
Полимеры могут иметь регулярноеи нерегулярноестроение. Если все элементарные звенья в молекуле характеризуются одинаковым пространственным расположением атомов (например, в натуральном каучуке), то говорят о регулярном строении, в противном случае – о нерегулярном. Полимеры с регулярным строением имеют особо ценные физико-химические и механические свойства.
Полимеры получают с помощью реакций двух основных типов – полимеризациии поликонденсации.
Полимеризация (полиприсоединение) протекает по общему уравнению:
Молекула X называется мономером. Реакции полимеризации идут в результате присоединения по кратным связям или за счет раскрытия циклов. В зависимости от заряда частицы, которая инициирует процесс присоединения, различают катионную, анионную и радикальную полимеризацию.
Основные стадии процесса полимеризации можно рассмотреть на примере радикального механизма.
Первая стадия – начало цепи. На этой стадии в реакционной смеси образуется свободный радикал, который присоединяется к молекуле мономера:
Образовавшаяся частица также является свободным радикалом и способна последовательно присоединять другие молекулы мономера, вызывая рост цепи:
Последняя стадия – обрыв цепи – может произойти за счет присоединения свободного радикала R к концу цепи или за счет рекомбинации двух растущих цепей.
Реакция полимеризации, в которую вступает несколько мономеров одновременно, называется сополимеризацией(т.е., совместной полимеризацией). Образующийся при этом сополимер может иметь регулярное строение, при котором элементарные звенья строго чередуются:
или нерегулярное строение с беспорядочно чередующимися звеньями:
Примером данной реакции может служить сополимеризация бутадиена и стирола с образованием бутадиен-стирольного каучука.
В реакциях поликонденсации участвуют мономеры, имеющие две или более функциональных групп, которые могут реагировать друг с другом с выделением простой молекулы (обычно воды).
Дата добавления: 2015-08-08; просмотров: 1261;