О.А. Голодаєва
Основи хімії полімерів
опорний конспект лекцій
Кіровоградський державний педагогічний університет
імені Володимира Винниченка
Основи хімії полімерів
опорний конспект лекцій
Обговорено та затверджено на засіданні
методичної ради університету,
протокол № ___ від „___” ________200_р.
Кіровоград
2008
ББК 24.7
УДК 541.6
Голодаєва О.А., Святенко Л.К. Основи хімії полімерів. Опорний конспект лекцій. Навчальний посібник з лекційного курсу основ хімії полімерів для студентів вищих педагогічних закладів хімічних спеціальностей. – Кіровоград: „Імекс-ЛТД”, 2008. – ___ с.
Навчальний посібник має на меті поповнити теоретичні знання студентів про методи синтезу, механізми перетворень та хімічні властивості полімерних сполук.
Пропонується матеріал для набуття теоретичних умінь та навичок студентів, досвіду вирішення теоретичних завдань з основ хімії полімерів, спрямованих на розв’язок нагальних проблем в практичному значенні, проведення природоохоронної діяльності та збереження власного здоров’я.
Метою викладання курсу є поглиблення вивчення сучасних методів синтезу полімерних сполук і механізмів реакцій, їх добування та хімічних властивостей; формування у студентів хімічного мислення і є невід’ємною частиною в системі підготовки вчителів хімії
Укладач: О.А. Голодаєва, кандидат хімічних наук, доцент,
доцент кафедри хімії Кіровоградського державного педагогічного університету ім. В.Винниченка
Л.К. Святенко, кандидат хімічних наук,
доцент кафедри хімії Кіровоградського державного педагогічного університету ім. В.Винниченка
Рецензенти О.В. Циганков, кандидат хімічних наук, ст. викладач кафедри механіки та конструкції авіаційної техніки Державної льотної академії України
Є.О. Клоц, кандидат хімічних наук, доцент, декан природничо-географічного факультету, доцент кафедри хімії Кіровоградського державного педагогічного університету ім. В.Винниченка
Обговорено та затверджено на засіданні
методичної ради університету,
протокол № ___ від „___” ________200_р.
ББК 24.7
УДК 541.6
© О.А. Голодаєва
Л.К. Святенко
зміст
|
Розділ І. Загальні відомості про полімери |
5 |
1 |
Основні характеристики полімерних сполук............................................ |
5 |
2 |
Хімічні перетворення полімерів................................................................. |
9 |
|
Розділ ІI. Синтез та методи добування полімерів |
30 |
3 |
Полімеризація............................................................................................... |
30 |
4 |
Поліконденсація........................................................................................... |
43 |
5 |
Інші види полімеризації............................................................................... |
48 |
|
Література..................................................................................................... |
57 |
Розділ І
Загальні відомості про полімери
Тема № 1
План:
1. Мета та завдання хімії полімерів.
2. Основи хімії полімерів.
3. Структура макромолекули.
Тема № 1
Основні характеристики полімерних сполук
1. Мета та завдання хімії полімерів.
Основи хімії полімерів.
X-[A]n-Y
nСН2=СН2 → -(CH2-CH2)n-
nНО-СН2-СН2-ОН → HO-(CH2-CH2-O)n-H + nH2O
Схема 1
3. Структура макромолекули.
Схема 2
Схема 3
Схема 4
Схема 5
Схема 6
Схема 7
Схема 8
Схема 9
Схема 10
Тема № 2
План:
1. Особливості хімічних реакцій полімерів.
2. Реакції ланок полімерного ланцюга
2.1. Внутримолекулярні перетворення.
2.2. Полімераналогічні перетворення.
3. Макромолекулярні реакції.
3.1. Реакції при яких молекулярна маса зростає
3.1.1. Вулканізація каучуків
3.1.2. Затвердіння
3.1.3. Блок-сополімери.
3.1.4. Прищеплені сополімери.
3.2 Реакції при яких молекулярна маса зменшується
3.2.1. Деструкція полімерів.
3.2.1.1. Хімічна деструкція.
3.2.1.2. Фізична деструкція.
3.2.1.3. Механічна деструкція.
3.2.2. Старіння полімерів та методи їх захисту.
Тема № 2 Хімічні перетворення полімерів
1. Особливості хімічних реакцій полімерів.
Схема 11
Схема 12
Схема 13
Схема 14
Схема 15
2. Реакції ланок полімерного ланцюга
2.1. Внутримолекулярні перетворення.
Схема 16
де Х=O, S, NH4
Схема 17
Схема 18
Схема 19
Схема 20
Схема 21
Схема 22
Схема 23
~CH2CH=CHCH2CH2CH=CHCH2CH2CH=CHCH2~ →
→ ~CH2CH=CHCH2CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH2~ →
→ ~CH2CH=CHCH2CH2CH2CH=CHCH=CHCH2CH2~
Схема 24
Схема 25
Схема 26
Схема 27
2.2. Полімераналогічні перетворення.
Схема 28
Схема 29
Схема 30
Схема 31
Схема 32
Схема 33
Схема 34
Схема 35
Схема 36
3. Макромолекулярні реакції.
3.1. Реакції при яких молекулярна маса зростає
3.1.1. Вулканізація каучуків
Схема 37
Схема 38
Схема 39
Схема 40
Схема 41
Схема 42
Схема 43
Схема 44
Схема 45
3.1.2. Затвердіння.
де Х = CH2, Hal, CN, Alk, Ar
Схема 46
Схема 47
Схема 48
Схема 49
Схема 50
Схема 51
Схема 52
Схема 53
3.1.3. Блок-сополімери.
Схема 54
Схема 55
Схема 56
Схема 57
Схема 58
R-CH2–Na+ + CH3OH → R-CH3 + CH3ONa
Схема 59
Схема 60
1) –А-А-А-|-А-А-А-А-А- → -А-А-А∙ + ∙А-А-А-А-А-
2) --А-А-А∙ + nВ → -А-А-А-В-В-В-В-
Схема 61
–А-А-А-|-А-А-А-А- → -А-А-А∙ + ∙А-А-А-А-
–В-В-В-|-В-В-В-В- → -В-В-В∙ + ∙В-В-В-В-
-А-А-А∙ + -В-В-В∙ → -А-А-А-В-В-В-
Схема 62
3.1.4. Прищеплені сополімери.
Схема 63
Схема
64
1. Утворення активних центрів
R-R → R∙ + ∙R
R∙ + RnH → RH + Rn∙
2. Ріст ланцюга
R∙ + М → RМ
Rn∙ + М → RnМ∙
3. Обрив ланцюга
2R-МММ∙ + Rn∙ → R-(МММ)2
R-МММ∙ + Rn∙ → R-МММ-Rn
2Rn∙→ Rn-Rn
2Rn-МММ∙ → [Rn-МММ]2
Схема 65
Схема 66
Схема 67
Схема 68
Схема 69
Схема 70
Схема 71
3.2 Реакції при яких молекулярна маса зменшується
3.2.1. Деструкція полімерів
Рис. 1. Кінетика зниження молекулярної маси полімеру в процесі деструкції (1) та деполімерізації (2).
3.2.1.1. Хімічна деструкція.
Схема 72
Схема 73
Схема 74
Схема 75
Схема 76
Схема 77
Схема 78
R-H + O2 → R· + HOO·
R· + O2 → RОО·
RОО· + R-H → R· + RООН
R· + R· → R-R
RОО· + RОО· →RООR + O2
R· + RОО· → RООR
Схема 79
Схема 80
Схема 81
Схема 82
Схема 83
Схема 84
3.2.1.2. Фізична деструкція.
Схема 85
Схема 86
Схема 87
Схема 88
Схема 89
Схема 90
Схема 91
Схема 92
Схема 93
Схема 94
Схема 95
Схема 96
Схема 97
3.2.1.3. Механічна деструкція.
Схема 98
3.2.2. Старіння полімерів та методи їх захисту.
Розділ іi Синтез та методи добування полімерів Тема № 4
План:
1. Радикальна полімеризація.
1.1. Ініціювання.
1.2. Ріст ланцюга
1.3. Обрив ланцюга.
1.4. Інгібітори та регулятори.
2. Йонна полімеризація.
2.1. Катіонна полімеризація.
2.2. Катіонна сополімеризація.
2.3 Аніонна полімеризація.
2.3.1. Ініціювання
2.3.2. Ріст ланцюга
2.4. Йон-координаційна полімеризація.
2.4.1. Каталізатори Натта-Циглера.
2.4.2. π-Алільні комплекси похідних металів.
2.4.3. Оксидно-металеві комплекси