Лекция № 13 - Реакция поликонденсации

Поликонденсация (ПК) – это реакция (процесс) соединения нескольких молекул одинакового или разного строения, сопровождающийся выделением простейших низкомолекулярных веществ.

Простейшими низкомолекулярными веществами, выделяющимися в ходе реакции ПК, могут быть: вода, аммиак, спирты и др.

1 –я особенность реакции поликонденсации состоит в том, что мономер, входя в состав полимера, изменяет свой элементарный состав.

2. Для развития реакции исходные мономеры должны содержать не менее 2-х функциональных групп, типа: -ОН, -СООН, -NH₂ и т.п. При этом количество функциональных групп в исходных мономерах оказывает большое влияние на свойства полимеров:

- если в мономере 1 функциональная группа (ф.г.), то образуются низкомолекулярные вещества;

- если 2 ф.г., то – линейные и циклические полимеры;

- если 3 и более ф.г., то – разветвленные полимеры и полимеры пространственного строения.

3. Реакция обратима. Для ее развития в направлении образования полимерных молекул необходим отвод образующихся низкомолекулярных продуктов.

Поэтому в общем виде реакцию ПК можно записать, как процесс взаимодействия функциональных групп («x» и «y»), в результате которого образуется полимер ( - z - ) и низкомолекулярное вещество ( а ), т.е.:

х + y → - z - + а

4. Различают гомополиконденсацию и гетерополиконденсацию.

а. Гомополиконденсация – образование полимера из мономеров одного строения

n ( x – R – y ) → x – ( - R – z - )_{n -1} – R – y + a ( n – 1 )

б. Гетерополиконденсация – образование полимера из различных мономеров

n ( x – R₁ – x ) + n ( y – R₂ – y ) → x – ( - R₁ – z – R₂ – z - )_n-1 – R₁ – x – R₂ – y +

+ (2n – 1) a

Примером образования линейного полимера с помощью реакции ПК является взаимодействие двухатомных спиртов:

HO – R₁ – OH + HO – R₂ – OH → HO – R₁ – O – R₂ – OH + H₂O

5. ПК протекает только по ступенчатому механизму, т.е. шаг за шагом, с образованием устойчивых промежуточных продуктов, способных вступать в реакцию, если им сообщить необходимую энергию.

6. При ПК на каждый акт соединения мономеров и промежуточных продуктов затрачивается энергия (тогда как при полимеризации энергия необходима только на стадии инициирования).

7. ПК может быть прервана на любой стадии и продолжена (при дальнейшем поступлении энергии). Поэтому молекулярная масса (ММ) образующегося полимера зависит от времени проведения реакции.

8. Как уже отмечалось, вследствие обратимости ПК (одновременно происходит образование полимера + низкомолекулярных веществ и их распад, т.е. деструкция) для получения полимера из реактора необходимо отводить низкомолекулярные вещества. При этом в реакционной смеси устанавливается некоторое динамическое равновесие, которому соответствует образование полимера определенной ММ:

n A + n B → ( - D -)_n + (2n – 1) а

Обычно полимеры, полученные реакцией поликонденсации, имеют ММ ниже, чем полимеры, полученные реакцией полимеризации, как, например, 20000 и 500000, соответственно. Для получения полимеров более высокой ММ реакцией ПК необходима точная дозировка компонентов А и В и отвод низкомолекулярных продуктов.