Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
"МАТИ" - РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени К. Э. ЦИОЛКОВСКОГО
Кафедра «Технология композиционных материалов, конструкций и микросистем»
Курс лекций для бакалавров по направлений 150601 «Материаловедение и технологии материалов» и 222900 «Нанотехнологии и микросистемная техника»
по дисциплине
«Химия мономеров и полимеров»
"Практические занятия – реакции образования полимеров"
Разработал Козлов Н.А.
Москва
2014г.
Содержание
Стр.
Содержание 3
Занятие 1. 5
I.Основные типы реакций поликонденсации. 5
1. Полиэтерификация. 5
Примеры полимеров, получаемых по реакции полиэтерификации. 7
1.1. Полиэтиленгликольтерефталат (ПЭТФ) 7
1.2. Поликарбонаты (ПК) 8
Занятие №2+ К/р №4 9
1.3. Олигомалеинаты (ОМ) 9
1.4. Олигоакрилаты (ОА). 10
Занятие №3 12
1.5. Алкидные смолы. 12
2. Реакции полиамидирования. 13
2.1. Полиамид 66 14
2.2.Полиамид 610 15
2.3. Ароматические полиамиды. Фенилон (Номикс – США) 15
Занятие №4 16
3. Реакции образования полиимидов (полициклоконденсация). 16
3.1. Линейные полиимиды. 16
Сетчатые полиимиды 17
3.2. Бисмалеинимиды и их отверждение. 17
3.3. Полиимидные смолы марок PMR и их отверждение (Алициклические полиимиды). 18
Занятие №5 + к.р. №5 20
4. Получение фенолоальдегидных олигомеров. 20
4.1. Резольные олигомеры. 20
4.2. Новолачные олигомеры. 22
4.3. Отверждение резольных смол. 23
4.4. Отверждение новолачных смол. 24
Занятие №6 26
5. Реакции образования и отверждения эпоксидных олигомеров и смол. 26
5.1. Образование эпоксидных смол. 26
5.2. Отверждение эпоксидных смол. 28
Занятие №7 32
6.Реакции образования теплостойких термопластов 32
6.1. Полифениленоксид 32
6.2. Полифениленсульфид 32
6.3.Полисульфон 33
7. Реакции образования линейных и сетчатых полиуретанов. 34
7.1. Линейные полиуретаны 35
7.2. Разветвленные и сетчатые полиуретаны 37
Содержание 2
Занятие 1. 2
I. Основные типы реакций поликонденсации. 2
1. Полиэтерификация. 2
Примеры полимеров, получаемых по реакции полиэтерификации. 2
1.1. Полиэтиленгликольтерефталат (ПЭТФ) 2
1.2. Поликарбонаты (ПК) 2
Занятие №2 + К/р №4 2
1.3. Олигомалеинаты (ОМ) 2
1.4. Олигоакрилаты (ОА). 2
Занятие №3 2
1.5. Алкидные смолы. 2
2. Реакции полиамидирования. 2
2.1. Полиамид 66 2
2.2. Полиамид 610 2
2.3. Ароматические полиамиды. Фенилон (Номикс – США) 2
Занятие №4 2
3. Реакции образования полиимидов (полициклоконденсация). 2
3.1. Линейные полиимиды. 2
Сетчатые полиимиды 2
3.2. Бисмалеинимиды и их отверждение. 2
3.3. Полиимидные смолы марок PMR и их отверждение (Алициклические полиимиды). 2
Занятие №5 + к.р. №5 2
4. Получение фенолоальдегидных олигомеров. 2
4.1. Резольные олигомеры. 2
4.2. Новолачные олигомеры. 2
4.3. Отверждение резольных смол. 2
4.4. Отверждение новолачных смол. 2
Занятие №6 2
5. Реакции образования и отверждения эпоксидных олигомеров и смол. 2
5.1. Образование эпоксидных смол. 2
5.2. Отверждение эпоксидных смол. 2
Занятие №7 2
6.Реакции образования теплостойких термопластов 2
6.1. Полифениленоксид 2
6.2. Полифениленсульфид 2
6.3. Полисульфон 2
7. Реакции образования линейных и сетчатых полиуретанов. 2
7.1. Линейные полиуретаны 2
7.2. Разветвленные и сетчатые полиуретаны 2
Занятие №8 + к.р. №6 Ошибка! Закладка не определена.
Занятие 1.
I.Основные типы реакций поликонденсации.
1. Полиэтерификация.
Полиэтерификация – это реакция образования сложных полиэфиров при взаимодействии двух- или поли атомных спиртов и двух- или полиосновных карбоновых кислот.
Общий вид реакции:
1.
Реакция полиэтерификации подобно многим другим реакциям поликонденсации является равновесной (обратимой), поэтому для достижения высоких степеней завершенности реакции и достижения высокой молекулярной массы необходимо непрерывно удалять побочный продукт (воду) из объема реакционной смеси. Во избежании нежелательных побочных реакций, например дегидратации спирта, необходимо тщательно соблюдать температурный режим реакции.
Реакция катализируется кислотами, поэтому введение кислотного катализатора увеличивает её скорость.Отсутствие катализатора влияет на скорость реакции. Но не влияет на равновесную степень полимеризации. В отсутствии добавок сильной кислоты (катализатора) реакция самокатализируется благодаря присутствию оксикислот в реакционной смеси,т.е. реакция относится к так называемым самокатализируемым реакциям.
Самокатализируемая реакция полиэтерификации является реакцией третьего порядка и уравнение ее имеет вид::
Где: k – константа скорости реакции;
Α – степень конверсии карбоновых групп.
Полиэтерификация, катализируемая кислотами (H2SО4, HCl, или др.) описывается уравнением второго порядка:
В целом реакция достаточно медленная. k' = 10-4c-1; энергия активации ∆Е≈120 кДж/моль.
Для увеличения скорости реакции и регулирования (уменьшения) количества низкомолекулярных компонентов, а так же обеспечения удаления их из реакционно-способной системы вместо карбоновых кислот используют их ангидриды или хлорангидриды:
Ангидриды:
Хлорангидриды:
Эта реакция необратима, т.к. хлористый водород улетучивается изсостава реакционной смеси.
Уменьшения количества низкомолекулярных продуктов можно добиться, используя так же оксикислоты:
На практике для получения сложных полиэфиров часто используют реакцию переэтерификации, при этом взаимодействуют ди- или полиатомные спирты и моно- или диэфиры карбоновых кислот:
R’’OH – одноатомный спирт.