- •Физико-химия и технология полимеров, полимерных композитов
- •Введение
- •ГлаВа 1. Основные определения и понятия высокомолекулярных соединений
- •Номенклатура полимеров
- •Классификация вмс
- •Сополимеры
- •Основные отличия вмс от низкомолекулярных соединений
- •Значение вмс в природе, технике, технологии
- •Вопросы для самоподготовки
- •Глава 2. Методы получения полимеров
- •Синтез полимеров реакцией цепной полимеризации
- •Мономеры реакции полимеризации
- •Радикальная полимеризация
- •Кинетические закономерности
- •Регуляторы и ингибиторы
- •Влияние различных факторов на процесс радикальной полимеризации
- •Ионная полимеризация
- •Катионная полимеризация (кп)
- •Катализаторы катионной полимеризации. Сокатализаторы
- •Механизм и кинетика катионной полимеризации
- •Факторы, влияющие на процесс катионной полимеризации
- •Анионная полимеризация
- •Механизм и кинетика анионной полимеризации
- •Анионно-координационная полимеризация
- •Полимеризация полиеновых соединений
- •Полимеризация с раскрытием цикла
- •Ступенчатая полимеризация
- •Поликонденсация
- •Факторы, влияющие на процесс поликонденсации
- •Способы проведения полимеризации и поликонденсации
- •Вопросы для самоподготовки
- •Глава 3. Физико-Механические свойства полимеров
- •Гибкость цепи полимеров
- •Термодинамическая и кинетическая гибкость
- •Параметры, определяющие гибкость цепи
- •Факторы, влияющие на термодинамическую гибкость цепи
- •Факторы, влияющие на кинетическую гибкость цепи
- •Физические состояния полимеров
- •Вопросы для самоподготовки
- •Глава 4. Растворы высокомолекулярных соединений
- •Сравнительные особенности золей и растворов высокомолекулярных соединений
- •Термодинамика растворения вмс
- •Набухание вмс
- •Свойства растворов вмс
- •Вязкость растворов вмс
- •Изоэлектрическая точка полиамфолитов
- •Мембранное равновесие
- •Устойчивость растворов вмс
- •Коллоидная защита
- •Пластификация и применение растворов вмс
- •Вопросы для самоподготовки
- •Глава 5. Химические превращения полимеров
- •Особенности химических реакций полимеров
- •Полимераналогичные превращения
- •Макромолекулярные реакции
- •Реакции концевых групп
- •Реакции деструкции
- •Химическая деструкция полимеров
- •Физическая деструкция полимеров
- •Добавки, снижающие скорость старения полимеров
- •Вопросы для самоподготовки
- •Глава 6. Композиционные материалы
- •Факторы, влияющие на процессы образования и свойства композиционных материалов
- •Совместимость компонентов композита
- •Переработка полимерных материалов
- •Некоторые представители композиционных материалов, применяемых в строительстве
- •Понятие адгезии, работа адгезии
- •Теории адгезии
- •Пленкообразующие и лакокрасочные материалы
- •Вопросы для самоподготовки
- •Лабораторные работы
- •Синтез высокомолекулярных соединений
- •Экспериментальная часть Получение полимеров методом полимеризации
- •Получение полимеров методом поликонденсации
- •Контрольные вопросы и упражнения
- •Физико-механические свойства полимеров
- •Массы полимеров
- •Экспериментальная часть
- •Контрольные вопросы и упражнения
- •Экспериментальная часть
- •Контрольные вопросы и упражнения
- •Экспериментальная часть
- •Контрольные вопросы и упражнения
- •Химические превращения полимеров
- •Экспериментальная часть Полимераналогичные превращения или реакции звеньев цепи
- •Макрореакции полимеров
- •Контрольные вопросы и упражнения
- •Научно-исследовательская работа
- •Темы рефератов
- •План и порядок оформления рефератов
- •Темы нир по полимерным композиционным материалам
- •Примерный развернутый план проведения исследований
- •Итоговое тестирование
- •Словарь терминов (глоссарий)
- •Библиографический список рекомендуемой литературы Основная литература
- •Дополнительная литература
- •Оглавление
- •3 94006 Воронеж, ул. 20-лет Октября, 84
Ионная полимеризация
Ионной полимеризацией называется вид полимеризации, при которой активной частицей, ведущей рост цепи, является какой-либо ион, катион в случае катионной полимеризации или анион в случае анионной полимеризации.
Ионная полимеризация открыта великим русским ученым А.М. Бутлеровым и впервые использована для промышленного получения синтетического каучука академиком С.В. Лебедевым. В настоящее время ионная полимеризация становится одним из важных методов получения полимеров.
Ионная полимеризация активируется катализаторами, поэтому ее называют каталитической полимеризацией. Катализаторы в отличии от инициатора, не расходуются в процессе полимеризации и не входят в состав полимера.
Процесс цепной ионной полимеризации, подобно радикальной, разделяется на три стадии: зарождение, рост и обрыв цепи. Однако, в отличие от радикальной полимеризации первоначальными и промежуточными активными частицами являются не радикалы, а ионы, возникшие при взаимодействии молекул мономера с катализатором.
И оны и более неустойчивы, чем радикалы , поэтому более реакционноспособны. Большая активность карбониевого иона связана, со стремлением углерода образовать четвертую ковалентную связь. Вследствие этого скорость ионной полимеризации обычно больше скорости радикальной полимеризации.
Образование полимеров с высокой молекулярной массой в условиях низкой температуры при ионной полимеризации связано с возрастанием устойчивости карбониевого иона и снижением скорости обрыва цепи. Ионную полимеризацию проводят в следующих условиях:
а) при низких температурах, чаще от -50 С до -130 0С;
б) только в растворителях, причем полярность этих растворителей должна быть настолько велика, чтобы обеспечить устойчивость ионов (растворитель образует с ионами углерода ассоциаты или сольваты);
в) мономеры для ионной полимеризации - низкомолекулярные вещества с высокой полярностью или поляризуемостью.
Для ионной полимеризации характерно большое разнообразие способов инициирования и обрыва цепи. Обрыв цепи при ионной полимеризации никогда не происходит в результате бимолекулярной реакции двух цепей, несущих одинаковый заряд. Обрыв цепи обычно происходит вследствие мономолекулярной реакции растущей цепи или при передаче цепи на мономер, растворитель, полимер.
Катионная полимеризация (кп)
Катионная полимеризация протекает с образованием катиона карбония . В катионной полимеризации способны участвовать мономеры с электронодонорными заместителями. В общем виде они выглядят так:
,
где Х - алкильные радикалы (-СН3; -С2Н5 и т.д.), алкоксильные радикалы (-О-СН3, -О-С2Н5 и т.д.), фенил (-С6Н5) и др.
Электронодонорный заместитель способен смещать свою электронную плотность в область π - связи и далее в сторону «головы» молекулы
Ряд активности мономеров и заместителей по электронодонорности:
(изобутилен) > (α – метилстирол) >
СН2 =СН-СН= СН2 (диеновые углеводороды) > (СН3)3-С- > (СН3)2-СН- >
СН3-СН2-СН2-СН2- > CН3-CH2-CH2- > C2H5- > CH3-(алкильные радикалы).