ТЕМА: Поняття про полімери на прикладі поліетилену. Властивості, будова полімерного ланцюга. Склад поліпропілену, полівінілхлориду, політетрафторетилену.

МЕТА: Ознайомити з новим типом хімічних реакцій – реакціями полімеризації; сформулювати навички складання рівнянь таких реакцій; дати уявлення про хімічні властивості полімерів, показати переваги і недоліки окремих видів полімерів; з’ясувати причини більш широкого використання полімерів; розглянути проблеми утилізації полімерних матеріалів.

ОБЛАДНАННЯ ТА МАТЕРІАЛИ: Зразки різних пластмас.

БАЗОВІ ПОНЯТТЯ Й ТЕРМІНИ: Мономер, полімер, структурна ланка, ступінь полімеризації, термопластичні та термореактивні полімери.

ПЛАН

1. Синтез полімерів та їх будова.

2. Структура та будова полімерів. Реакція полімеризації.

3. Поліетилен.

4. Поліпропілен.

5. Полівінілхлорид.

6. Політетрафторетилен (тефлон, фторпласт-4).

1. Синтез полімерів та їх будова.

Високомолекулярні сполуки (ВМС), або полімери – це сполуки з молекулярною масою від декількох тисяч до багатьох мільйонів, молекули яких складаються з великого числа угрупувань, що повторюються, або мономерних ланок, що поєднані між собою хімічними зв’язками.

Мономери – це низькомолекулярні сполуки, молекули яких здатні реагувати між собою або з молекулами інших сполук з утворенням полімерів. Мономерами лужать сполуки, що містять кратні зв’язки, циклічні угрупування, а також сполуки з гідроксильними, карбоксильними, амінними та іншими функціональними групами.

CH₂=CH−CH₃ + CH₂=CH−CH₃ + … + CH₂=CH−CH₃ → −CH₂−CH−CH₂−CH−…−CH₂−CH−

п ропілен – мономер CH3 CH3 CH3

→ −CH₂−CH− поліпропілен – полімер

CH₃ n – ступінь полімеризації

^{Структурна ланка}

Структурні ланки – це групи атомів, що багаторазово повторюють в макромолекулі полімеру та з’єднанні між собою хімічними зв’язками.

Число, що показує, скільки молекул мономеру брало участь в утворенні молекул полімеру, називається ступенем полімеризації. Який не є сталою величиною. Для молекул одного й того ж полімеру він різний. У процесі полімеризації можуть утворюватись полімери зі стереонерегулярною та стереорегулярною структурою.

Стереонерегулярною називається структура, в якій радикали розташовані хаотично – по один а інший бік ланцюга.

H H H H H CH₃ H H

C C C C C C C C

H CH₃ H CH₃ H H H CH₃

Радиали СН₃ – в молекулі розташовані хаотично

Стереорегулярною називається структура, в якій радикали розташовані тільки по один бік ланцюга або по різні боки ланцюга, але строго регулярно. Вчені встановили, що при такій структурі якість полімерів значно покращується.

H CH₃ H CH₃ H CH₃ H CH₃

C C C C C C C C

H H H H H H H H

Радикали СН₃ – розташовані тільки по один бік від ланцюга,

Або

H CH₃ H H H CH₃ H H

C C C C C C C C

H H H CH₃ H H H CH₃

Радикали СН₃ – розташовані по різні боки ланцюга, але строго регулярно.

2. Структура та будова полімерів. Реакція полімеризації.

Пластмаси – матеріали, основою яких є синтетичні або природні високомолекулярні органічні речовини – полімери. Синтетичні полімери добувають з низькомолекулярних речовин (мономерів) полімеризацією та поліконденсацією.

Реакція полімеризації – це синтез полімеру шляхом послідовного приєднання молекул низькомолекулярної речовини (мономеру) до активного центра, що знаходиться на кінці зростаючого ланцюга.

В реакції полімеризації вступають сполуки, що містять або кратні зв’язки (C≡C, C=C, C=O, C≡N), або здатні розкриватися циклічні угрупування.

Наприклад:

n CH₂=CH₂ → −CH₂−CH₂− n

Полімеризація може бути викликана нагріванням, надвисоким тиском, опроміненням, дією вільних радикалів та каталізаторів.

Реакція поліконденсації – синтез полімерів, оснований на реакціях заміщення мономерів та (або) олігомерів, що взаємодіють між собою, тобто за рахунок взаємодії між функціональними групами однакових або різних мономерів, і що супроводжуються виділенням низькомолекулярного продукту (води, спирту, галогеноводню, водню).

Властивості полімерів залежить від регулярності будови, яка виражається ступенем упорядкованості розташування бічних радикалів та груп атомів у просторі.

Термопласти – це полімери, які при нагріванні змінюють форму, при охолодженні зберігають її. Наприклад, поліетилен, плексиглас, полістирол, полівінілхлорид.

Термореактиви – це полімери, які при підвищенні температури не розм’якшуються та не плавляться. Наприклад, ебоніт, фенол формальдегідні смоли, текстоліт, гетинакс.