ГлаВа 1. Основные определения и понятия высокомолекулярных соединений
Содержание: основные определения и понятия химии высокомолекулярных соединений (ВМС); номенклатура полимеров; классификация ВМС; сополимеры; основные отличия ВМС от низкомолекулярных соединений (НМС); значение ВМС в природе, технике, технологии.
Высокомолекулярные соединения (ВМС) получили свое название по большой молекулярной массе.
Высокомолекулярными соединениями называют химические соединения с молекулярной массой от пяти тысяч до нескольких миллионов атомных единиц массы (а.е.м.)
Соединения с молекулярной массой ниже 103 а.е.м. называют низкомолекулярными (НМС), от 103 до 104 - олигомерами, от 104 и выше – полимерами.
Слово «полимер» означает «много сегментов». По гречески роlus - «много», merous - «части», сегменты.
Полимеры – это вещества, молекула которых состоит из большого количества элементарных звеньев одинакового состава и структуры, соединенных силами главных или координационных валентностей.
Структуру полимера в общем виде можно изобразить следующим образом:
... - А-А-А-А-... или ... -(А)n -...,
где А – повторяющаяся часть молекул полимера – составное повторяющее звено (элементарное звено); n – степень полимеризации, число элементарных звеньев в макромолекуле полимера.
Материалы, основными компонентами которых являются ВМС, принято называть полимерными. Например, (С5Н8)n – каучук, (С6Н1005)n – целлюлоза, (С2Н4)n – полиэтилен.
Для синтеза полимеров используются низкомолекулярные соединения, называемые мономерами.
Номенклатура полимеров
Принципы и правила названия полимеров должны позволять воспроизвести химическое строение полимера, исходя из его названия, и сделать легко узнаваемыми наиболее распространенные полимеры. Одна номенклатура эту задачу выполнить не может, поэтому в настоящее время существует несколько номенклатур.
Тривиальная номенклатура включает торговые названия, которые не несут информации о химическом строении полимера, но за этими названиями стоят хорошо известные потребителю и тем более специалисту многотоннажные полимеры. Например, политетрафторэтилен широко известный под торговым названием тефлон, фенолоформальдегидные смолы - фенопласты, полиамиды - аминопласты, нейлон, поликарбонаты и многие другие.
Рациональная номенклатура широко применяется по отношению к полимерам, получаемым методом цепной полимеризации. Перед названием мономера ставится приставка «поли», а если название мономера включает несколько слов, то оно берется в скобки:
стирол полистирол
винилхлорид поливинилхлорид
Для полимеров, полученных из двух мономеров, например, реакцией поликонденсации, более общей является номенклатура, основанная на строении элементарного звена полимерной цепи. В этом случае после приставки «поли» приводится название мономерного звена, причем та часть названия, которая определяет принадлежность полимера к данному классу, приводится последней. Например,
этиленгликоль + терефталевая кислота →
→ сложный эфир - поли(этилентерефталат)
гексаметилендиамин + адипиновая кислота →
→ амид кислоты – поли(гексаметиленадипоамид)
триметилендиол + диметилендиизоцианат →
→ уретан - поли(триметиленэтиленуретан)
Названия полимеров по систематической номенклатуре очень сложны и громоздки, так что в основном эта номенклатура используется учеными и узкими специалистами, и для пользования ею нужно знание номенклатуры низкомолекулярных соединений. В данном случае приводятся названия полимеров на основе виниловых мономеров по систематической номенклатуре:
поли-1-фенилэтилен поли-1-хлорэтилен поли-1-ацетоксиэтилен
(полистирол) (поливинилхлорид) (поливинилацетат)
Таблица 1.1
Формулы и названия наиболее распространенных полимеров
и их исходных мономеров
Формула мономера |
Название мономера |
Формула полимера |
Название полимера |
|
Этилен |
|
Полиэтилен |
|
Пропилен |
|
Полипропилен |
|
Стирол (винилбензол) |
|
Полистирол (поливинилбензол)
|
|
Винилхлорид |
|
Поливинилхлорид (ПВХ)
|
|
Винилацетат |
|
Поливинилацетат (ПВА)
|
|
Тетрафторэтилен |
|
Политетра- фторэтилен (тефлон, фторопласт) |
|
Метиловый эфир метакриловой кислоты (метилметакрилат) |
|
Полиметилметакрилат (плексиглас)
|
|
Метиловый эфир акриловой кислоты (метилакрилат) |
|
Полиметил- акрилат |
|
Нитрил акриловой кислоты (акрилонитрил) |
|
Полиакрилонитрил (нитрон) |
|
Бутадиен- 1,3 (дивинил) |
|
Полибутадиен (каучук СКБ )
|
|
2-метилбутадиен-1,3 (изопрен) |
|
Полиизопрен (натуральный каучук) |
Окончание табл.1.1 |
|||
|
2-хлорбутадиен-1,3 (хлоропрен) |
|
Полихлоропрен
|
|
Бутадиен + стирол |
|
Поли(бутаден-стирол) (каучук)
|
|
Этиленгликоль + терефталевая кислота |
|
Полиэфир – полиэтилентерефталат (лавсан) |
|
Адипиновая кислота + гексаметилендиамин |
|
Полиамид (найлон) |
|
Аминокапроновая кислота |
|
Полиаминокапроновая кислота (капрон)
|
|
Фенол + формальдегид |
|
Фенолоформальдегидные смолы: новолак, резол, резит (фенопласты) |
|
Этиленгликоль |
|
Полиэфир, полиэтилен- гликоль |
|
Диизоцианат + гликоль |
|
Полиуретан |
|
Диалкилсиландиол |
|
Кремнийорганический полимер |
+
+
+
+
