Глава 7

Пластические массы и изделия на их основе

В том случае, если в качестве мономеров используются три-или тетрафункциональные мономеры, реакция их поликонденса­ции приводит к образованию пространственно-сшитых высокомо­лекулярных соединений.

Известно несколько способов проведения реакций синтеза (полимеризации или поликонденсации) высокомолекулярных со­единений:

• полимеризация и поликонденсация в блоке или массе;

• полимеризация и пол и конденсация в растворе;

• полимеризация и поликонденсация на поверхности раздела фаз (эмульсионная или суспензионная);

• полимеризация и поликонденсация в расплаве;

• полимеризация и поликонденсация в твердой фазе;

• полимеризация в газовой фазе.

Синтез высокомолекулярных соединений в блоке или массе проводят в массе жидкого мономера. При этом если образующее­ся высокомолекулярное соединение растворимо в мономере, то по мере протекания реакции увеличивается вязкость системы, приводящая в конечном итоге к образованию монолитного блока продукта. Если получающееся высокомолекулярное соединение не растворимо или мало растворимо в мономере, то синтезируемый продукт получается в виде порошка либо пористой массы.

При полимеризации или поликонденсации в растворе реакция протекает в растворителе (как правило, органическом), в котором растворяется мономер. В зависимости от растворимости получа­ющегося высокомолекулярного соединения в выбранном раство­рителе он либо находится в растворе, из которого по завершении синтеза выделяется осаждением (при хорошей растворимости ко­нечного продукта реакции), либо выпадает в осадок, если получа­емое соединение не растворимо в применяемом растворителе.

Межфазная поликонденсация и полимеризация проводятся на границе раздела двух несмешивающихся жидких фаз, обычно воды и углеводородов, образующих либо суспензии, либо эмульсии.

Метод синтеза высокомолекулярных соединений в расплаве применяется в том случае, когда исходные вещества (мономеры) и синтезируемое высокомолекулярное вещество устойчивы при 378

температуре плавления и могут выдерживать длительное нагрева­ние в расплаве без разложения. Достоинство этого метода - высо­кое качество получаемого продукта и отсутствие необходимости удалять из синтезированного соединения растворитель или другие жидкие фазы.

Некоторые мономеры способны вступать в реакции поликон­денсации или полимеризации не только в жидкой фазе, но и в твер­дом состоянии, при температурах ниже температуры плавления. Твердофазную полимеризацию инициируют обычно у-излучением или частицами высокой энергий, а реакции твердофазной поликон­денсации протекают в присутствии ряда катализаторов.

Полимеризация в газовой фазе - это реакция получения высо­комолекулярного соединения из мономера, находящегося в газо­образном состоянии. Типичным примером такой реакции является синтез полиэтилена из этилена, осуществляемый либо при высоких давлениях, либо в присутствии активных катализаторов.

Каждый из применяемых методов проведения реакций синтеза высокомолекулярных соединений имеет свои достоинства и не­достатки, исходя из которых и происходит выбор метода синтеза высокомолекулярного соединения, технологического режима его осуществления, с учетом требуемой чистоты получаемого продукта и технологии его переработки с целью изготовления тех или иных изделий, а также необходимости получения материалов и изделий с оптимальным комплексом потребительских свойств.

ФИЗИЧЕСКОЕ И ФАЗОВОЕ СОСТОЯНИЕ ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Высокомолекулярные соединения могут существовать в крис­таллическом и аморфном состоянии. Необходимым условием су­ществования кристаллической структуры, характеризующейся наличием определенного порядка в расположении структурных элементов - кристаллической решетки, является регулярность (периодическая повторяемость) в строении достаточно длин­ных участков цепи. При этом такой порядок распространяется на

379