14.1. Полимеры-определение. Виды полимеров

Полимер( высокомолекулярное соединение- ВМС ). - это макромолекула, состоящая из большого числа (иногда до нескольких сот тысяч) повторяющихся звеньев низкомолекулярных веществ - мономеров. Различают полимеризационные и поликонденсационные полимеры

Полимеризационный полимер получается в реакции полимеризации путем последовательного соединения молекул друг с другом без выделения низкомолекулярных веществ.

Образование поликонденсационного полимера в реакции поликонденсации сопровождается выделением низкомолекулярных соединений( например, воды) . Примером являются природных ВМС пептиды, белки, нуклеиновые кислоты, крахмал, гликоген, целлюлоза, гликозаминогликаны.

14. 2. Классификация вмс

Существует несколько видов классификации.

а. по происхождению : природные( биополимеры) и синтетические.

Природные- белки, пептиды , нуклеиновые кислоты, натуральный каучук.

б. по химическому составу : гомополимеры и гетерополимеры( сополимеры).

Полимер, состоящий из одного вида мономеров называется гомополимером, а из нескольких видов молекул одного класса - гетерополимером, или сополимером, а процесс его образования называют сополимеризацией. Количество мономерных звеньев( n) , соединенных в полимерной цепи, носит название степень полимеризации.

Схема образования гомополимера

А + А + А+ . . . + А ———> А -А-А-А-А- …. –А

nA ———> ( A ) _{n n – степень полимеризации}

Схема образования гетерополимера

_{А+ А + В + А+ В + В . . + В + А}———>А-А-В-А-В- В . . . .-В-А

сополимер со случайным

расположением мономеров

Природными гетерополимерами являются белки, нуклеиновые кислоты, синтетическими- фенолформальдегидные смолы.

в. по составу цепи полимера бывают

а) карбоцепные - С-С-С-С-С-С-

б) гетероцепные - С-О-С-О-С-О-С- или -С-N -С-N-С-N-С- и т.п.

в. по расположению атомов и атомных групп в макромолекуле различают линейные, разветвленные и сетчатые полимеры. Линейные биополимеры-полипептиды, белки, целлюлоза, амилоза , гиалуроновая кислота, разветвленные - амилопектин, гликоген.

г. в зависимости от наличия или отсутствия порядка в повторении фрагментов цепи или пространственного расположении : стереорегулярные и нестереорегулярные.

14.3. Реакции полимеризации

14.3.1. Номенклатура полимеров.

В названии полимера добавляют к названию мономера ( систематическому или тривиальному) приставку поли-

Например, полиэтилен, полипропилен, полистирол.

14.3.2 . Общая характеристика мономеров.

Какие низкомолекулярные вещества могут стать мономерами для получения ВМС ? Они обязательно должны иметь такое строение, которое позволяет им вступать в реакцию присоединения : двойные( тройные) связи, циклы, которые могут раскрываться в процессе реакции.

Наиболее распространенные мономеры – алкены , применяемые в производстве ВМС, можно охарактеризовать общей формулой СН₂ =СН – Х

Схема полимеризации

n ( СН₂=СН-Х ) ———> (— СН₂ — СН– ) n

|

Х

мономер полимер

В таблице представлен перечень мономеров, полимеров и их названий

Заместитель Х	Мономер	Полимер
Н	этен(этилен)	полиэтен(полиэтилен)
СН3	пропен(пропилен)	полипропен(полипропилен)
С1	хлорэтен(хлорвинил)	полихлорвинил
СООН	пропеновая (акриловая) кислота	полиакрилат
СN	акрилонитрил	полиакрилонитрил
ОСН3	виниловый эфир	поливиниловый эфир
О-СО-СН3	винилацетат	поливинилацетат
С6 Н5	фенилэтен (стирол)	полистирол

Большую группу представляют полимеры на основе метилпропеновой ( метакриловой)

кислоты, ее нитрила и эфиров.

СН₂ =С — СООН СН₂ =С — СОО СН₃ СН₂ =С - СN

| | |

СН₃ СН₃ СН₃

метакриловая кислота метилметакрилат метакрилонитрил

Х

|

n СН₂ = С —Х ————> ( — CН₂ – С –) n

| |

СН₃ СН₃

полимер метакриловой кислоты

Элементарный состав макромолекул( без учета концевых групп) не отличается от состава мономера. Концевые группы составляют небольшую часть макромолекулы, их строение не учитывают при рассмотрении свойств полимера.

В реакции полимеризации образуются макромолекулы с различной молекулярной массой – они носят название фракции полимера. Фракции отличаются степенью полимеризации.

Чем качественнее проведен процесс полимеризации, тем более однородный фракционный состав, тем выше физико-химические свойства полимерного материала и изделий из него. В составе полимера сохраняется небольшое количество мономера, который не заполимеризовался . его называют остаточный мономер. Присутствие остаточного мономера снижает физико-химические свойства полимерного материала и продукции.