15.5.2. Класифікація

Усі високомолекулярні сполуки поділяються

1.Залежно від походження на:

- синтетичні, які одержані шляхом синтезу з низькомолекулярних сполук (поліетилен, полістирол та ін.);

- природні, які виділені з природних матеріалів (білки, нуклеїнові кислоти та ін.);

- штучні, які одержані шляхом хімічної модифікації природних полімерів (ефіри целюлози);

2. Залежно від будови основного ланцюга на:

- гомоланцюгові, в яких основний ланцюг побудований з однакових атомів, якщо вуглець - карболанцюгові (насичені, ненасичені і ароматичні високомолекулярні вуглеводні)

│ │ │ │

… ― С ― С ― С ― С ― ...

│ │ │ │

- гетероланцюгові, в яких основний ланцюг побудований з двох або більшої кількості різних елементів (вуглецю і кисню - прості й складні поліефіри, вуглецю і азоту - поліаміди й поліуретани, кремнію і кисню - кремнійорганічні полімери)

- основний ланцюг включає систему спряжених зв'язків (штучна гума):

... ― СН = СН ― СН = Н ― СН = CН ― ...

3.Залежно від поведінки при нагріванні:

- термопластичні, або термопласти, які при нагріванні розм'якшуються, а при охолодженні твердіють. Цей процес оборотний.

Полімери при цьому не зазнають ніяких хімічних змін і зберігають здатність до формування при повторній переробці у вироби;

- термореактивні або реактопласти, які при нагріванні структуруються і перетворюються в тверді неплавкі і нерозчинні продукти, нездатні до повторного формування (процес необоротний);

4.Залежно від вихідних мономерів, з яких одержують полімер (галогенпохідні, похідні акрилової і мегакрилової кислот та ін.)

15.5.3. Методи одержання полімерів

Полімери одержують методами полімеризації або поліконденсації.

Полімеризація (поліприєднання) — це реакція утворення полімерів шляхом послідовного приєднання молекул низькомолекулярної речовини (мономера). При полімеризації не утворюються побічні продукти і відповідно елементний склад макромолекул не відрізняється від складу молекул мономерів.

Мономерами можуть бути сполуки з кратним зв'язком:

або сполуки з циклічними групами, здатними розкриватися:

У процесі полімеризації відбувається розрив кратних зв'язків або розкриття циклів у мономерів і виникнення хімічних зв'язків між групами з утворенням макромолекул:

За числом видів мономерів, які приймають участь у полімеризації, розрізняють гомополімеризацію (один вид мономера) і сополімеризацію (два і більше видів мономерів).

Полімеризація — самочинний екзотермічний процес (ΔG<0, ΔН<0), тому що розрив подвійних зв'язків призводить до зменшення енергії системи. Однак без зовнішнього впливу (ініціаторів, каталізаторів) полімеризація відбувається повільно. Полімеризація - ланцюгова реакція. Залежно від характеру активних часток розрізняють радикальну й іонну полімеризації. Методом полімеризації у промисловості одержують приблизно 3/4 всього об'єму полімерів: поліетилен, полістирол, поліпропілен, полівінілацетат та ін.

Поліконденсація — це реакція синтезу полімера зі сполук, які мають дві або більше функціональних груп, що супроводжується утворенням побічних низькомолекулярних продуктів (Н₂О, NH₃, HC1 і ін). Елементний склад полімера й вихідних речовин не збігається. Поліконденсація відбувається за ступінчатим механізмом, при цьому проміжні продукти стабільні і можуть взаємодіяти з низькомолекулярними продуктами реакції. Тому їх виводять з реакційного середовища. Методом поліконденсації у промисловості одержують приблизно чверть полімерів: полі - ε - капроамід (капрон), полігексаметиленадипинамід (найлон), поліефіри, поліуретани, фенол формальдегідні смоли та ін. Наприклад, амінокапронова кислота перетворюється у кінцевий продукт полі -є- капроамід (капрон)

2NH₂ — (СН₂)₅ — COOH → NH₂ — СН₂)₅ — CO — NH — (СН₂)₅ — СООН + Н₂О → NH₂ → (СН₂)₅ — CO—NH→ (СН₂)₅ — COOH + NH₂ — (СН₂)₅ — СООН → NH₂ — (СН₂)₅ — CO — NH — (СН₂)₅ — CO — NH — (CH₂)₅ — COOH + H₂O и т. д.

Кінцевим продуктом є [— CO — NH — (CH₂)₅ —]_n