Высокомолекулярные соединения

Презентация на тему:  

 

«Высокомолекулярные соединения»

Полимеризация

 

 

• Полимериза́ция (др.-греч. πολυμερής — состоящий из многих частей) — процесс образования высокомолекулярного вещества (полимера) путём многократного присоединения молекул низкомолекулярного вещества (мономера, олигомера) к активным центрам в растущей молекуле полимера. Молекула мономера, входящая в состав полимера, образует так называемое мономерное (структурное) звено. Элементный состав (молекулярные формулы) мономера и полимера приблизительно одинаков.Обычно мономерами являются соединения, содержащие кратные связи, которые способны, раскрываясь, образовывать новые связи с другими молекулами, обеспечивая рост цепей.
•   Механизм полимеризации обычно включает в себя ряд связанных стадий:
• Инициирование — зарождение активных центров полимеризации;
• Рост (продолжение) цепи — процесс последовательного присоединения молекул мономеров к центрам;
• Передача цепи — переход активного центра на другую молекулу;
• Разветвление цепи — образование нескольких активных центров из одного;
• Обрыв цепи — гибель активных центров.

 

Виды полимеризации

 

• число типов молекул мономеров:
• Гомополимеризация — полимеризация одинаковых мономеров;
• Сополимеризация — полимеризация двух и более разных мономеров.
• природа активного центра и механизм процесса:
• Радикальная полимеризация — активными центрами являются свободные радикалы;
• Ионная полимеризация — активные центры ионы или поляризованные молекулы;
• фазовое состояние мономеров:
• Газофазная полимеризация;
• Жидкофазная полимеризация;
• Твердофазная полимеризация.

 

• структура области, в которой сосредоточены активные центры:
• объемная полимеризация — полимеризация во всем объёме мономера;
• Фронтальная полимеризация — экзотермическая полимеризация в узком фронте, распространяющемся в среде мономера;
• Эмульсионная полимеризация — полимеризация на поверхности высоко-диспергированных частиц мономера в эмульсии.
• способ инициирования:
• фотополимеризация;
• термическая полимеризация;
• радиационная полимеризация и др..
• структурные особенности полученного полимера:
• стереорегулярная полимеризация — полимеризация с образованием полимеров с упорядоченной пространственной структурой;
• технологические особенности полимеризации:
• полимеризация при высоком давлении и др..
• химическая природа мономеров:
• полимеризация олефинов и др..

 

 

Виды полимеризации

Поликонденсация

 

Поликонденсация — процесс синтеза полимеров из полифункциональных (чаще всего бифункциональных) соединений, обычно сопровождающийся выделением низкомолекулярных побочных продуктов (воды,спиртов и т. п.) при взаимодействии функциональных групп.Молекулярная масса полимера, образовавшегося в процессе поликонденсации, зависит от соотношения исходных компонентов, условий проведения реакции.

Линейная и трёхмерная поликонденсации  

 

В реакции поликонденсации могут вступать как один мономер с двумя различными функциональными группами: например, синтез поли-ε-капроамида (нейлона-6, капрон) из ε-аминокапроновой кислоты, так и два мономера, несущие различные функциональные группы, например, синтез нейлона-66 поликонденсацией адипиновой кислоты и гексаметилендиамина; при этом образуются полимеры линейного строения. В случае, если мономер (или мономеры) несут более двух функциональных групп, образуются сшитые полимеры трёхмерной сетчатой структуры (трёхмерная поликонденсация). С целью получения таких полимеров к смеси мономеров нередко добавляют «сшивающие» полифункциональные компоненты.

Особняком стоят реакции синтеза полимеров из циклических мономеров по механизму раскрытия цикла — присоединение, например, синтез нейлона-6 из капролактама (циклического амида ε-аминокапроновой кислоты); несмотря на то, что выделение низкомолекулярного фрагмента при этом не происходит, такие реакции чаще относят к поликонденсации.

 

Основные промышленные группы полимеров, синтезируемых поликонденсацией  

 

• Линейные полимеры
• Полиамиды
• Полиуретаны
• Поликарбонаты
• Полиэфиры
• Полисилоксаны
• Сетчатые полимеры
• Алкидные смолы
• Меламин-альдегидные смолы
• Мочевино-альдегидные смолы
• Фенол-альдегидные смолы

 

Поликонденсация в химии природных соединений  

 

Практически все биополимеры (белки, ДНК и РНК, целлюлоза, хитин и пр.) синтезируются в живых организмах поликонденсацией с участием соответствующих комплексов ферментов.В некотором роде исключением является биосинтез полиизопренов (в том числе каучука), который происходит путём ферментативного присоединения изопренилпирофосфата с аллильной перегруппировкой и отщеплением аниона пирофосфата. В данном случае мономер несёт одну функциональную группу, а механизм присоединения с аллильной перегруппировкой близок к механизму анионной полимеризации в синтезе бутадиенового каучука по Лебедеву. Тем не менее, благодаря отщеплению низкомолекулярного фрагмента пирофосфата биосинтез полиизопренов является реакцией поликонденсации.