12.1.2. Классификация полимеров по поведению при нагревании

В зависимости от поведения при нагревании полимеры делятся на термопластичные и термореактивные.

К термопластичным полимерам относятся полимеры линейной или разветвленной структуры, свойства которых изменяются обратимо при многократном нагревании и охлаждении. Такие полимеры могут подвергаться многократной термической переработке.

К термореактивным полимерам относятся некоторые линейные и разветвленные полимеры, которые при нагревании образуют дополнительные поперечные связи и превращаются в пространственные сетчатые структуры, теряя способность плавится или растворяться. Такие полимеры могут перерабатываться только один раз.

12.2. Сополимеры

Макромолекулы полимеров могут быть построены из остатков молекул различных мономеров, а не только остатков одного мономера. Полимеры такого строения называют сополимерами.

Сополимеры делятся на регулярные, нерегулярные, блок-сополимеры и привитые сополимеры.

Нерегулярные сополимеры характеризуются нерегулярным расположением элементарных звеньев (А и В).

— А—В—В—А—В—В—В—А—В-------

Для регулярных сополимеров характерно регулярное рас­положение элементарных звеньев.

— А—В—А—В—А—В—А—В — •••

Блок-сополимеры содержат в линейной цепи чередующиеся блоки, состоящие из большого числа одинаковых элементар­ных звеньев (А и В)

—А-А-А-А—В-В-В-В-В—А-А-А-А-А—В-В-В-В-------

блок А блок В блок А блок В

Привитые сополимеры - сополимеры разветвленного строения, в которых основная цепь состоит из остатков одного мономера, а ответвления - из звеньев другого мономера.

B—B—B — . . . ответвление

|

— А—А—А—А—А—А—А—А—А — • • • основная цепь

|

B—B—B —• • • ответвление

136

Свойства различных видов сополимеров зависят от соотноше­ния, природы и характера чередования мономерных остатков в макромолекуле, от длины и числа разветвлений и т. д.

12.3. Синтез высокомолекулярных соединений

Синтез того или иного полимера состоит из двух этапов: получения мономера и превращения его в полимер. Мономеры представляют собой низкомолекулярные вещества, молекулы которых, взаимодействуя между собой, образуют макромоле­кулы. Для успешного протекания реакции молекула мономера должна содержать кратные связи, неустойчивый цикл или реакционноспособные функциональные группы (не менее двух).

Наиболее важными видами сырья для производства моно­меров являются нефть, попутные и природные газы, продукты сухой перегонки каменного угля.

Для синтеза высокомолекулярных соединений из мономе­ров применяются два метода - полимеризация и поликонден­сация. Ниже приводятся характерные особенности этих про­цессов.

Полимеризация

Процесс полимеризации состоит в последовательном много­кратном присоединении молекул мономеров друг к другу. В связи с этим в эту реакцию вступают только ненасыщенные соединения или вещества с неустойчивым циклом. Процесс полимеризации протекает без образования существенных количеств побочных продуктов, а полимер и мономер имеют один и тот же элементарный состав. В условиях, применяющихся при ведении процесса, реакция полимеризации обыч­но практически необратима.

137

Поликонденсация

Молекула каждого мономера, вступающего в процесс поликонденсации, должна со­держать не менее двух функцио­нальных групп, способных реаги­ровать с функциональными группами таких же или других мономеров. Процесс поликонденсации сопровождается обра­зованием (отщеплением) низкомолекулярных побочных продуктов (воды, ам­миака,хлористого водорода и др.). В связи с этим, элементарный состав полимера иной, чем у исходного мономера (мономеров). Серьезным недостатком является тот факт, что процесс поликонденсации имеет обратимый равно­весный характер.

Поликонденсацию разделяют на гомополиконденсацию и гете-рополиконденсацию. В гомополиконденсации участвуют одно­родные молекулы; в гетерополиконденсации - разнородные молекулы.

Примером гомополиконденсации может служить конденсация аминокислот друг с другом, приводящая к образованию полиамидов (полипептидов), наиболее известными из которых являются белки.

В качестве примера гетерополиконденсации можно привести конденсацию адипиновой кислоты с гексаметилендиамином, лежащую в основе синтеза волокна «нейлона».

138

При поликонденсации соединений, содержащих две функ­циональные группы, обычно образуются линейные полимеры. В случае поликонденсации соединений, содержащих более двух функциональных групп, образуются полимеры с разветв­ленной и пространственной структурой.

В принципе, многие полимеры могут быть синтезиро­ваны при помощи как полимеризации, так и поликонденсации. Однако, как показывает практика, в одних случаях целесо­образнее применять одну из этих реакций, а в других - дру­гую.