15. Высокомолекулярные соединения (полимеры). Способы получения.

Высокомолекулярные соединения (ВМС) – это химические вещества с большой молекулярной массой, обладающие особыми физико-химическим свойствами, зависящими как от молекулярной массы так и строения полимерных цепей.

Высокомолекулярные соединения можно разделить на три группы: природные (белки, нуклеиновые кислоты, целлюлоза, натуральный каучук); синтетические (полиэтилен, поливинилхлорид, капрон, эпоксидные полимеры); искусственные, которые получаются путем химической модификации исходных природных полимеров (эфиры целлюлозы).

Существуют 4 способа получения синтетических полимеров: полимеризация, поликонденсация, полиприсоединение и химическая модификация.

Полимеризация – процесс получения высоко- молекулярных соединений, при котором макромолекула образуется путем последовательного присоединения молекул одного или нескольких низкомолекулярных веществ (мономеров) к активному растущему центру:

Общая схема полимеризации:

R R

∕ ∕

n CH₂ = C ─ CH₂ ─ C ─

\ элементар - \

R ное звено R n

Мономер

где R – атомы водорода или другие заместители,

n – степень полимеризации.

Поликонденсация – процесс получения высоко- молекулярных соединений за счет взаимодействия функциональных групп мономеров с выделением низкомолекулярных побочных веществ.

В гомополиконденсации участвуют однородные молекулы мономеров, содержащие две различные по характеру функциональные группы (синтез полиамида–6). В гетерополиконденсации участвуют разнородные мономеры с двумя одинаковыми функциональными группами (синтез найлона – 6, 6).

nH – HN – (CH₂)₅ – СООH (-HN – (CH₂)₅ – CO – )_n

ε – аминокапроновая кислота полиамид – 6 (капрон)

nH – HN – (CH₂)_х – NH-H + nHOOC – (CH₂)_y – COOH

диамины дикарбоновые кислоты (-HN – (CH₂)_х – NH – OC – (CH₂)_y – CO -)_n

полиамиды

где х и y – число групп (CH₂), например (найлон – 6, 6)

При реакции полиприсоединения получение высокомолекулярных соединений происходит за счет перемещения подвижного атома (чаще атома водорода) из молекулы одного мономера в другую и соединения образовавшихся остатков (эпоксидные смолы, полиуретаны).

Методом химической модификации получают полимеры за счет взаимодействия функциональных групп исходных полимеров (производные целлюлозы).

Уровень а

Методом полимеризации получить:

1. Полиэтилен (ПЭ)

2. Полипропилен (ПП)

3. Полиизобутилен

4. Полистирол (ПС)

5. Поливинилхлорид (ПВХ)

6. Полиакрилонитрил (ПАН)

7. Поливинилацетат (ПВА)

8. Полиметилметакрилат (ПММА, оргстекло)

9. Политетрафторэтилен (тефлон)

10. Сополимер акрилонитрила, бутадиена и стирола (пластик АБС)

Ответ:

1. Полиэтилен: nCH₂ = CH₂ → (─ CH₂ ─ CH₂ ─ )_n

этилен полиэтилен

2.Полипропилен: nCH₂ = CH(СH₃) → (─ CH₂ ─ CH(СH₃) ─ )_n

пропилен полипропилен

3. Полиизобутилен: nCH₂ = C(СH₃)(СH₃) → [─ CH₂ ─ C(СH₃)(СH₃) ─ ]_n

изобутилен полиизобутилен

4.Полистирол:

nCH₂ = CH(С₆H₅) → [─ CH₂ ─ CH(С₆H₅) ─ )_n

стирол полистирол

5. Поливинилхлорид: nCH₂ = CHCl → (─ CH₂ ─ CHCl ─ )_n

винилхлорид поливинилхлорид

6. Полиакрилонитрил: nCH₂ = CH(CN) → (─ CH₂ ─ CH(CN) ─ )_n

акрилонитрил полиакрилонитрил

7. Поливинилацетат: nCH₂ = CH(OCOCH₃) → [─ CH₂ ─ CH(OCOСH₃) ─ ]_n

винилацетат поливинилацетат

8. Полиметилметакрилат: nCH₂ = C(CH₃)(OCOCH₃) → [─ CH₂ ─ C(CH₃)(OCOСH₃) ─ ]_n

метилметакрилат полиметилметакрилат

9. Политетрафторэтилен: nCF₂ = CF₂ → (─ CF₂ ─ CF₂ ─ )_n

тетрафторэтилен политетрафторэтилен

10. Сополимер акрилонитрила, бутадиена и стирола (АБС).

nCH₂ = CH(CN) + n CH₂ = CH ─ CH = CH₂ + n CH₂ = CH(С₆H₅)

акрилонитрил бутадиен-1,3 стирол

→ (─ CH₂ ─ CH ─ CH₂ ─ CH = CH ─ CH₂ ─CH₂ ─CH ─ )_n

│ │

СN С₆H₅