3 Особенности методов синтеза полимеров из мономеров

При рассмотрении общих закономерностей процессов образования макромолекул до сих пор не учитывалось агрегатное и фазовое состояния реакционной системы. Между тем химические реакции образования высокомолекулярных соединений зависят от того, в каком агрегатном состоянии находятся исходные реагенты и продукты реакции.

В зависимости от сложности реакционных систем и места протекания реакции химические реакции можно разделить на следующие группы [16].

По фазовому состоянию реакционной системы:

гетерофазные – когда компоненты реакционной системы образуют более одной фазы;

гомофазные – когда компоненты реакционной системы находятся в пределах одной фазы.

По месту нахождения реакционной зоны:

Гомогенные – протекающие в пределах одной фазы, т. е. когда реакционная зона занимает объем одной из фаз;

гетерогенные – протекающие на границе раздела фаз, т. е. когда реакционная зона локализована на (или около) поверхности раздела фаз.

Понятия гомо- и гетерофазности неидентичны понятиям гомо- и гетерогенности, поскольку они характеризуют реагирующую систему с разных сторон.

Согласно этой классификации можно выделить и способы проведения процессов синтеза полимеров (таблица 2).

Таблица 2 – Способы проведения процессов синтеза полимеров с учетом фазового состояния реакционной системы и места протекания реакции

Реакционные системы	Характеристика места протекания реакций	Способ синтеза полимеров
Гомофазные	Гомогенные	В расплаве, в растворе, в твердой фазе
	Гетерогенные	Отсутствуют
Гетерофазные	Гомогенные	Процессы в эмульсии и растворе, если они сопровождаются выделением полимера
	Гетерогенные	На границе раздела фаз: жидкость – твердое тело, жидкость – жидкость, жидкость - газ

Из таблицы видно, что в каждом способе определенным образом сочетаются фазовое состояние системы и место протекания реакции.

Варианты местонахождения реакционной зоны при проведении процессов в гетерогенных системах показаны в таблице 3.

Таблица 3 – Местонахождение реакционных зон при протекании процессов синтеза полимеров в гетерогенных системах

Область протекания реакции	Лимитирующая стадия	Местонахождение реакционной зоны	Реакционная зона
Внутренняя кинетическая	Химическое взаимодействие мономеров и олигомеров в объеме	Полный объем реакционной фазы
Внутренняя диффузионная	Диффузия мономеров внутри реакционной фазы через слой продукта	Часть объема реакционной фазы
Внешняя кинетическая	Химические взаимодействия мономеров и олигомеров на поверхности раздела	Полная поверхность раздела фаз
Внешняя диффузионная	Диффузия мономера из объема нереакционной фазы к поверхности раздела фаз	Часть поверхности раздела фаз

Практически наиболее важными вариантами синтеза полимеров являются следующие:

– процессы, протекающие во внутренней кинетической области (реакционной зоной является полный объем одной из фаз);

– процессы во внешней кинетической области (реакционной зоной является полная поверхность раздела фаз);

– процессы во внутренней диффузионной области (реакционной зоной является часть — слой — реакционной фазы).

Именно последние два варианта и представляют собой взаимодействиие на границе раздела фаз, хотя очевидно, что каждый из вариантов имеет свои особенности из-за различия в реакционных зонах.

Местонахождение реакционной зоны будет, в свою очередь, зависеть от соотношения кинетических и «массопереносных» факторов.