Полимеров от состава и структуры.

8.1.Основные понятия в химии ВМС и классификация полимеров:

ВМС – соединения, состоящие из молекул больших размеров и молекулярной массы. К ним относятся соединения полимерного и неполимерного строения. Полимеры состоят из многократно повторяющихся элементарных звеньев – мономеров. Если число звеньев до 100 – олигомеры. Свойства полимеров определяются строением и степенью полимеризации – числом элементарных звеньев. Полимеры бывают – неорганические, органические и элементорганические. По происхождению различают природные (белки, крахмал), модифицированные (дополнительно изменённые природные, например, резина) и синтетические. По характеру соединения элементарных звеньев: линейные, разветвлённые, трёхмерные сшитые и др. По отношению к нагреванию выделяют термопластичные и термореактивные.Органические полимеры.

nCH₂=CH₂ → (-CH₂ – CH₂- )_n - полиэтилен.Полимеры могут находится в кристаллическом, жидкокристаллическом и аморфном состоянии.

Молекулы полимеров со стереорегулярной ориентацией при охлаждении образуют состояние, характерное дальним порядком расположения состав звеньев. (кристаллическое).

По отношению к t полимеры делятся на термопласт. (многократно размягчаются и твердеют при охлаждении) и термореактивные (у которых молекулы имеют пространственную сшитую структуру, вторично форму не приобретают после нагрева).

Полимеризация и поликонденсация

Синтетические полимеры получают в результате реакций полимеризации и поликонденсации.

Полимеризация — это процесс соединения друг с другом большого числа молекул мономера за счет кратных связей (С = С, С = О и др.) или раскрытия циклов, содержащих гетероатомы (О, N, S). При полимеризации обычно не происходит образования низкомолекулярных побочных продуктов, вследствие чего полимер и мономер имеют один и тот же элементный состав,

Поликонденсация — зто процесс соединения друг с другом молекул одного или нескольких мономеров, содержащих две и да более функциональные группы (ОН, СО, СОС, NHS и др.) способные к химическому взаимодействию, при котором происходит отщепление низкомолекулярных продуктов. Полимеры, получаемые поликонденсационным способом, по элементному составу не соответствуют исходным мономерам.

Полимеризация мономеров с кратными связями протекает по законам цепных реакций в результате разрыва непредельных связей. Макромолекула при цепной полимеризации образуется очень быстро и сразу же приобретает конечные размеры, т. е не возрастает при увеличении длительности процесса.

Полимеризация мономеров циклического строения происходит за счет раскрытия цикла и в ряде случаев пропекает не по цепному, а по ступенчатому механизму. Макромолекула при ступенчатой полимеризации образуется постепенно, т. е. сначала образуется димер затем тример и т.д., поэтому молекулярная масса полимера растет со временем.

Принципиальное отличие ценной полимеризации от ступенчатой и от поликонденсации состоит в том, что на разных стадиях процесса реакционная смесь всегда состоит из мономера и полимера и не содержит ди-, три-, тетрамеров. С увеличением продолжительности реакции растет лишь число макромолекул полимера, а мономер расходуется постепенно. Молекулярная масса полимера не зависит от степени завершенности реакции или, что то же, от конверсии мономера, которая определяет только выход полимера.

Реакции в цепях полимеров

Многие полимеры нельзя получить ни полимеризацией, ни поликонденсацией, поскольку или неизвестны исходные мономеры, или мономеры не образуют высокомолекулярных соединения, синтез таких полимеров осуществляют, исходя из высокомолекулярных соединений, макромолекулы которых содержат реакционноспособные функциональные группы. По этим группам полимеры вступают и те же реакции, что и содержащие такие группы низкомолекулярные соединения.

Реакции в цепях полимера могут происходить без существенного изменения молекулярной массы полимера (таи называемые полимер-аналогичные превращения), с увеличением молекулярной массы полимера (синтез привитых и блок сополимеров) или с уменьшением молекулярной массы (деструкция макромолекул).