Ім'я файлу: Полімери.docx
Розширення: docx
Розмір: 25кб.
Дата: 10.05.2023
скачати
Пов'язані файли:
окисно-відновні реакції.docx
звіт1 пдф.docx
Розширення: docx
Розмір: 25кб.
Дата: 10.05.2023
скачати
Пов'язані файли:
окисно-відновні реакції.docx
звіт1 пдф.docx
1. Що таке полімеризація?
Полімеризація – ланцюговий процес утворення полімеру послідовним приєднанням молекул мономеру до активних центрів реакційної системи. Залежно від типу активного центру може бути радикальною або йонною.
Полімер – речовина, що складається з ланцюгів (макромолекул), у яких багаторазово повторюється один або кілька типів атомів або груп атомів (мономерних ланок), з’єднаних між собою у кількості, достатній для виявлення комплексу певних властивостей. Комплекс властивостей практично не змінюється у разі додавання чи вилучення однієї або кількох складових ланок.
2. Мономери для полімеризації
Мономер — низькомолекулярна хімічна сполука, яка є первісним матеріалом для синтезу полімерів. З мономеру утворюється структурна ланка полімеру, вона матиме такий самий кількісний склад у випадку полімеризації чи інший склад у випадку поліконденсації.
Залежно від виду тих, що беруть участь в процесі мономерів розрізняють гомополімеризацію (один мономер) і кополімеризацію (два мономери або більше).
Мономерами в радикальній полімеризації є речовини, що містять подвійні або потрійні ненасичені зв’язки та циклічні сполуки, здатні в процесі полімеризації розкривати цикли. Таким чином, при полімеризації ланцюги макромолекул:
або повністю зберігають склад і порядок сполучення атомів, що відповідає вихідним мономерам,
або містять таку ж кількість атомів, але з деякими змінами в результаті їх взаємного сполучення.
До числа розповсюджених мономерів, які здатні вступати в радикальну полімеризацію, належать етилен, вінілхлорид, тетрафторетилен, акрилонітрил, метакрилонітрил, метакрилат, метилметакрилат, стирен, бутадієн, хлоропрен та інші.
3. Стадії полімеризації
Радикальна полімеризація протікає за ланцюговим механізмом. Основними стадіями радикальної полімеризації є:
ініціювання (генерація радикалів);
зростання (ріст) ланцюга;
обрив ланцюга;
передача ланцюга.
Характеристика основних стадій.
1. Ініціювання – це утворення радикалів або активних центрів, яке здійснюється під дією:
хімічних ініціаторів (хімічне ініціювання).
тепла (збільшення кінетичної енергії молекул мономера під час його нагрівання – термічне ініціювання);
світла (фотоініціювання);
іонізуючих випромінювань (α-, β-, γ-, рентгенівські промені, прискорені електрони – радіаційне ініціювання);
плазми (ініціювання плазмою).
Найчастіше використовують хімічне ініціювання, при якому утворення вільних радикалів відбувається внаслідок термічного (до 150 ºС) і фотохімічного розпаду різних сполук, що містять нестабільні (лабільні) зв'язку, а також в результаті окисно-відновних реакцій.
вільних радикалів
2. Зростання ланцюга полягає в послідовному приєднанні молекул мономеру до активного центру (утвореного після приєднання радикалу до першої мономерної ланки) із збереженням зростаючим ланцюгом характеру вільного радикалу і передачею активного центру на кінець ланцюга
Стадія росту ланцюга характеризується малою енергією активації (20–40 кДж/моль) і великою швидкістю реакції. Енергія активації та константа швидкості реакції залежать від природи мономерів і параметрів реакційного середовища.
Молекула мономера може приєднуватися до зростаючого макрорадикала різними способами. Так, розрізняють приєднання по типу «голова до хвоста»,
«хвіст до хвоста», «хвіст до голови» і «голова до голови». При цьому за
«голову» та «хвіст» приймають відповідно групи мономера –СН2– та –СНХ–.
З підвищенням температури зростає швидкість радикальної полімеризації. В середньому підвищення температури на 10 ºС призводить до збільшення швидкості реакції полімеризації у 2–3 рази. Водночас зменшується середня маса полімеру і зростає вміст низькомолекулярних продуктів.
В результаті кожного елементарного акту відбувається утворення нового радикала, до якого приєднується нова нейтральна молекула, тобто кінетичний ланцюг перетворюється на матеріальний.
3. Обрив ланцюга – відбувається в результаті загибелі активних центрів.
Можливий також обрив при взаємодії зростаючих радикалів з низькомолекулярними речовинами, присутніми в системі, зокрема, ініціатором.
4. Існують реакції, що обмежують довжину зростаючих макроланцюгів шляхом передачі ланцюга.
Ці реакції протікають за рахунок відриву атома водню чи іншого рухомого атома від молекул ініціатора, мономера, розчинника, регулятора росту (меркаптани) й інших домішок. В результаті макрорадикал перетворюється на валентнонасичену молекулу та одночасно утворюється новий радикал, здатний до продовження кінетичного ланцюга.
При взаємодії зростаючого радикала з молекулою передавача ланцюга припиняється ріст матеріального ланцюга, тобто не збільшується молекулярна маса утвореного полімеру – матеріальний ланцюг обривається; кінетичний ланцюг зберігається.
Реакції передачі ланцюга широко використовуються для регулювання молекулярної ваги у процесах синтезу полімерів.
4. Ініціатори радикальної полімеризації
У якості ініціаторів використовуються сполуки, що мають лабільні зв'язки:
О-О, N-N, S-S, C-S, N-S.
Такими сполуками є пероксиди, діазосполуки, дисульфіди і ін.
5. Каталізатори для іонної полімеризації.
Іонна полімеризація протікає завдяки утворенню молекули мономеру реакційноздатних іонів у присутності каталізаторів ( кислоти, каталізатори Фріделя-Крафтса (основними каталізаторами є каталізатор Фріделя-Крафтса , сульфід вольфраму, біфункціональні, цеолітсодержащіе з благородними металами і комплексні. Найбільш поширені в даний час біфункціональні каталізатори , що містять платину або паладій накислотному носії ( оксид алюмінію , цеоліт)), лужні метали, аміди цих металів, металорганічні сполуки, комплексні каталізатори Циглера-Натта (Каталізатори Циглера – Натта – каталізатори вінілової полімеризації, тобто полімеризації вінілових мономерів) та ін .).