книги из ГПНТБ / Жиряков В.Г. Органическая химия

Образующийся эпоксидный полимер представляет собой поли­ мерный простой эфир фенола (в данном случае дифенилолпро­ пана) с концевыми эпоксидными группами, благодаря которым такие полимеры легко отверждаются при обычных температуре и давлении под действием отвердителей (амины, ангидриды

идр.). При этом эпоксидные полимеры образуют пространствен­ ную трехмерную структуру. Эпоксидные полимеры обладают хо­ рошей адгезией к различным материалам, высокой механиче­ ской прочностью, стойкостью к действию химических реагентов, хорошими диэлектрическими показателями.

Эпоксидные полимеры находят широкое применение для изго­ товления стеклопластиков, защитных покрытий, клеев (стр. 361)

идр.

Полиэфирмалеинаты и полиэфиракрилаты. Полиэфирмалеи­ наты получают из двухатомных спиртов (этиленгликоля, диэти­ ленгликоля), непредельной малеиновой кислоты и мономера, образующего поперечные связи (обычно стирола). Малеино­ вую кислоту и двухатомный спирт загружают в обогреваемый реактор, снабженный мешалкой, прямым и обратным холодиль­ ником, и проводят реакцию при 180—210°С. Затем образовав­ шийся полиэфир, содержащий двойные связи, смешивают в смесителе со стиролом при 50—60 °С. При этом образуется полиэфирмалеинат следующего примерного строения:

----- О—СН2СН2—О—С—СНСН—С—О—СН2СН2—О—С—СНСН—С—

--- о—сн2сн2—о -с —снсн—с—о—сн2сн2—о—с—снсн—с—

Отверждение полимера проводят в присутствии специальных активаторов — перекисей или гидроперекисей.

Полиэфиракрилаты получают совместной поликонденсацией насыщенных двухосновных кислот (фталевой, себациновой и др.) с гликолями или глицерином в присутствии однооснов­ ных ненасыщенных кислот (акриловая или метакриловая). Об­ разующиеся при этом относительно низкомолекулярные линей­ ные полиэфиры (олигомеры) с концевыми реакционноспособны­ ми группами, содержащими двойные связи, при определенных условиях образуют поперечные связи и переходят в твердые пространственные полимеры.

г

Полиэфирмалеинаты и полиэфиракрилаты используются в качестве связующих при производстве стеклопластиков

(стр. 336).

Поликарбонаты. Под этим названием обычно подразумевают полимерные эфиры двухатомных фенолов и угольной кислоты.

Наибольшее распространение имеет полимер, образующийся при действии фосгена на дифенилолпропан в щелочной среде:

Поликарбонаты отличаются большой стойкостью к нагрева­ нию, действию кислорода, бензина, масел. Достаточно стойки к действию кислот и щелочей. Обладают хорошими физико-ме­ ханическими свойствами. Применяются для изготовления воло­ кон, пленок, лаков. Легко перерабатываются методами экстру­ зии или литья под давлением в изделия с хорошими механиче­

Полифениленоксид представляет собой непрозрачный желто­ ватого цвета полимер, не гидролизующийся под действием раз­ бавленных кислот и щелочей. Температура размягчения 215— 260 °С.

Переработка его осуществляется обычными методами. Бла­ годаря способности полифениленоксида быстро и без разложе­ ния стерилизоваться паром, его используют для изготовления частей хирургических инструментов и посуды для медицинских целей. Стойкость к гидролизу позволяет применять его для из­

усадкой в прессформах. Перерабатывается литьем под давле­ нием.

Пентон применяется для изготовления шестерен, подшипни­ ков, деталей часовых механизмов и других изделий, где тре­ буется точность размеров, неизменность формы, высокая теп­ лостойкость и устойчивость к действию воды и химических веществ. Из пентона могут быть изготовлены прочные, теп­ лостойкие пленки.

Полипиромеллитимиды (полиимиды.) Поликонденсацией ди­ ангидрида пиромеллитовой кислоты (четырехосновной аромати­ ческой кислоты) с ароматическими диаминами получаются полимерные циклические имиды — полипиромеллитимиды. В ка­ честве диаминов применяются п- и ж-фенилендиамины, 4,4'-ди- аминодифениловый эфир и т. п.

В начале реакции, которую проводят в безводном полярном растворителе, образуется растворимая полииминокислота. Да­ лее при высокой температуре происходит замыкание колец с образованием нерастворимого полиимида:

Оо

с

о/ N / \ О + MSN—R—NH2

Полиимиды обладают целым рядом уникальных свойств, не встречающихся у большинства известных полимеров. Они чрез­ вычайно термостойки (выдерживают в течение длительного вре­ мени температуру свыше 400 СС), устойчивы к действию всех из­ вестных органических растворителей и радиации. Пленки не горят и сохраняют эластичность при температуре жидкого гелия.

Полиимидная пленка, полученная из диангидрида пиро­ меллитовой кислоты и 4,4'-диаминодифенилового эфира, так

336 32. Пластические массы

называемая пленка Н, по электроизоляционным свойствам при повышенной температуре превосходит все известные электроизо­ ляционные полимерные материалы. В связи с этим пленка Н находит применение в качестве изоляционного материала для кабелей, электродвигателей, трансформаторов, а также для из­ готовления печатных схем и магнитных лепт.

Полипиромеллитимиды применяются также в машинострое­ нии для изготовления лопаток компрессоров, корпусов подшип­ ников и других деталей.

Стеклопластики. Стеклопластиками называются пластиче­ ские массы, у которых связующим веществом служат синтети­ ческие полимеры, а наполнителем или армирующим материа­ лом — стеклянное волокно или стеклянная ткань, придающие стеклопластикам особую прочность.

Большинство изделий из стеклопластиков изготовляют с при­ менением в качестве связующих ненасыщенных полиэфиров — полиэфирмалеинатов или полиэфиракрилатов, а также эпоксид­ ных и кремнийорганических полимеров.

В зависимости от взятого связующего стеклопластики могут перерабатываться в изделия при обычной температуре без дав­ ления или при небольшом давлении. Наибольшее значение при­ обретают стеклопластики, которые могут перерабатываться в изделия методом так называемого «контактного» формования с постепенным нанесением слоев связующего на каркас из ар­ мирующего материала.

Стеклопластики могут применяться для изготовления таких крупногабаритных изделий, как корпуса мелких судов, шлюпки, кузова автомобилей, крыши железнодорожных вагонов и т. п. Пока такие изделия можно изготовлять только с помощью «контактного» метода формования, т. е. по существу вручную, но нет сомнения, что в ближайшем будущем производство та­ ких изделий будет механизировано и стеклопластики благодаря своей исключительной прочности и дешевизне найдут самое широкое применение во многих отраслях народного хозяйства. В зависимости от вида армирующего материала стеклопластики делятся на следующие группы:

Стеклотекстолиты — пластики, армированные стеклянными тканями. Изделия получаются обычно методом контактного формования.

Стекловолокниты — пластики, в которых армирующим на­ полнителем служит войлок из стеклянного волокна. Перераба­ тываются методом литья или прессования.

Анизотропные стеклопластики — пластики с армирующим материалом в виде однонаправленной стеклянной нити. Изде­ лия получают методом намотки стеклянного волокна, предвари­ тельно обработанного синтетическим полимером.

338 33. Синтетические иониты

Примером ионообмена между анионитом и раствором элек­ тролита может служить следующая реакция:

RNH+ ОН~ + Н+ + СГ ? = £ RNHj СГ + Н20

Ионообменные смолы синтезируют либо из мономеров, уже содержащих активные группы, либо путем введения активных групп в готовые полимеры.

В качестве примера синтеза ионитов по второму методу слу­ жит получение катионита КУ-2, широко применяемого для умягчения воды. Синтез КУ-2 осуществляется путем введения сульфогрупп сульфохлорированием сополимера стирола и дивинилбензола с последующим омылением сульфохлоридных групп:

-СНСН,— -СНСН,

c is o 2OH

--------------->

В качестве примера синтеза анионита можно привести спо­ соб получения анионита AB-17 (применяемого для обескремнивания воды) путем взаимодействия хлорметилированного сопо­ лимера стирола и дивинилбензола с триметиламином:

СНСН2—

(CH3)3N

-------------->

СН—СН2—

_ СІ

Области применения ионитов расширяются чрезвычайно быстро. Иониты используются при очистке веществ от различ­

ных примесей; при разделении веществ; при извлечении цен­ ных веществ из разбавленных растворов; при исследовании и анализе веществ. Особенно широкое применение иониты нашли в процессах умягчения и полного обессоливания воды.

Умягчение воды (удаление из нее различных солей) играет громадную роль в теплоэнергетике. Дело в том, что примене­ ние умягченной воды во много раз увеличивает срок службы па­ рового котла, так как в этом случае на его стенках не обра­ зуется накипи, снижающей теплопроводность стенок котла и та­ ким образом постепенно уменьшающей его производительность. Особенно важно умягчение воды для котлов высоких и сверхвысоких давлений, которые практически вообще не могут работать на воде, умягченной обычным способом.

Иониты применяются в машиностроительной промышлен­ ности для регенерации травильных и электрополировальных электролитов, загрязненных примесями железа, хрома и других металлов. Их используют также для улавливания никеля, хро­ ма, кобальта и других металлов из отходящих вод гальваниче­ ских цехов, что позволяет сократить потери ценных металлов и предотвратить загрязнение водоемов.

В цветной металлургии иониты применяются для извлечения из руд никеля, кобальта и других цветных металлов, а также для выделения благородных металлов: золота, платины, сереб­ ра. С помощью ионитов проводят разделение редкоземельных металлов (ниобия, титана, молибдена, рения и др.), а также выделение радиоактивных элементов из руд и концентратов.

Широкое применение иониты находят в химической промыш­ ленности для изготовления высокочистых продуктов, глубокой очистки рассола для электролиза в хлорном производстве, а также для извлечения и очистки некоторых лекарственных ве­ ществ, витаминов и др. В гидролизной промышленности иониты применяются для извлечения многоатомных спиртов из расти­ тельного сырья, в пищевой промышленности — для очистки са­ харного сока (что увеличивает выход сахара на 10—12%) и обесцвечивания сахарного сиропа при производстве рафинада. Иониты способствуют ускорению биохимических процессов, что используется в технологии изготовления выдержанных вин.

Весьма перспективным является использование анионитов в сельском хозяйстве. Чтобы создать хорошие условия питания растений, в почву вносят аниониты, способные хорошо сорби­ ровать нитраты и фосфаты. Большое значение иониты имеют для получения питьевой воды в засушливых районах из вод с большим содержанием солей.

Иониты применяются в хроматографическом анализе для разделения и анализа смесей веществ. В медицине их исполь­ зуют для регулирования кислотности желудочного сока, для