Микромодуль 6 – Синтетикалық полимерлер

Дәріс жоспары:

1. 
   Қаныққан көмірсутектір және олардың туындылары
   
2. 
   Диолефиндер және олардың туындыларының полимерлері және сополимерлері
   
3. 
   Карбоциклді полимерлер
   

nCH₂N₂ → [- CH₂ – CH₂-]_n/2 + nN₂

немесе көміртек тотығын сутегімен тотықсыздандыру (Фишер-Тропш процесі)

nCO + 2nH₂ → [- CH₂ – CH₂ - ]_n/2 + nH₂O

катализатор рутений.

Бөлме температурасында еш бір еріткіште ерімейді, 70⁰С жоғары температурада төртхлорлы көміртек, үшхлорэтиленде, толуолда, ксилолда ерийді, суытқанда түндаға түседі. Химиялық және суға тұрақты, жоғары физика химиялық және диэлектрлік қасиеттерге ие.

Радикалды полимерлену әдісімен алынады. Стереоретті ЖМ ПП Al(C₂H₅)₃ және TiCl₃ немесе Al(изо-С₄Н₉)₃ және TiCl₃ қатысында алынады. ММ 60 000 – 200 000, балқу температурасы 164-170⁰С, тығыздығы 920 кг/м³. Ол қышқылдар, негіздер және майлар әсеріне тұрақты. Бөлме температурасында еш бір еріткіште ерімейді, 80⁰С температурада ароматты көмірсутектерде және хлорланған парафиндерде ериді.

Стиролды асқын тотықтары қатысында блок немесе эмульсиялық радикалдық полимерлеу арқылы алады. ПС фенил топтары 1,3 қалыпта орналасқан

Техникалық ПС ММ 70 000 – 200 000. Шынылану температурасы 80⁰С, тығыздығы 1050-1070 кг/м³. Ол ароматты көмірсутектерде ериді, спирттер, қышқылдар, негіздер әсеріне тұрақты, жақсы диэлектрик, бірақ механикалық тұрақтылығы және термотұрақтылығы төмен.

Асқын тотықтар қатысында ВХ эмульсиялық немесе суспензиялық полимерлеу арқылы алынады. Хлор атомдары 1,3 қалыпта орналасқан:

Мырыш хлордың тек 84-87% бөліп тастайды. Техникалық ПВХ ММ 18 000 – 30 000, тығыздығы 1350-1460 кг/м³, кристалданбайды, шынылану температурасы 87-95⁰С, 130-150⁰С ыдырайды, полярлы және полярсыз еріткіштер қоспасында ериді, мономерде, суда, спиртте, қаныққан көмірсутектерде ерімейді, 20⁰С қышқылдар және сілтілерге тұрақты. Полиметилметакрилат

ММ 50 000 – 200 000, тығыздығы 1180-1190 кг/м³, шынылану температурасы 98⁰С. Ацетонда, хлорланған көмірсутектерде, күрделі эфирлерде ериді.

Акрилонитрилды асқын тотықтар немесе диазоқосылыстар қатысында эмульсиялық радикалдық полимерлеу арқылы алады. Цианотоптар 1,3 қалыпта орналасады:

ПАНның ММ 40 000 – 70 000, тығыздығы 1130-1160 кг/м³, шынылану температурасы 80⁰С, 220⁰С температурада айырылады. Диметилформамидте, лактамдарда, сулы нитрометанда ериді. Термотұрақтылығы және физика механикалық көрсеткіштер өте жоғары.

[ - CH₂ – CH = CH – CH₂ - ]_n өндірістік синтез С.В. Лебедев ұсынған. Қазіргі заманда бутадиенді асқын тотықтар немесе диазоқосылыстар қатысында эмульсиялық радикалдық полимерлеу, сонымен қатар иондық полимерлеу арқылы алады.

Радикалдық полимерленуде бутадиен молекулалары 1,4 қалыпта қосылып, негізгі тізбегінде қос байланысы бар сызықты полимер түзу мүмкін:

^…. СН₂ – СН = СН – СН₂ – СН₂ – СН = СН – СН₂ - ^….

Немесе 1,2 қалыпта, онда бүйір тізбегінде қос байланысы бар полимер түзіледі:

Сонымен қатар 1,4 және 1,2 құрылымды полимер түзілуі мүмкін

Буындардың орналасуы озондау әдісімен анықталады. 1,4 құрылымды озонид ыдырағанда янтар қышқылы және янтар альдегиді түзіледі.

Табиғи каучук және гуттаперча полиизопреннің изомерлері болады. Табиғи каучуктың құрылысы:

Гуттаперча оның стереоизомері:

Каучук – эластикалық өнім, оның ММ 200 000-400 000, тығыздығы 900 кг/м³, шынылану температурасы – 73⁰С, бензинде, күкірткөміртегінде ериді. Гуттаперча – ММ 23 000 және тығыздығы 945-955 кг/м³ боялған қатты заттар, қыздырғанда бензинде ериді.

Хлорпренді асқын тотықтар немесе диазоқосылыстар қатысында эмульсияда радикалдық полимерлеу арқылы алынады. Каучуктың үш түрі алынуы мүмкін. Хлорпрен бөлме температурасында 25-30% дейін полимерлегенде жұмсақ, пластикалы, бензинде еритін сызықты полимер α-полихлорпрен алынады. Бөлме температурасында ұзағырақ полимерлегенде тармақталған μ-полихлоропрен түзіледі. Метал тұздарының қатысуында ерімейтін қатты ω-полихлоропрен түзіледі.

α-полимердің құрылымы сызықты, ал μ- и ω-полимерлердің – торлы.

α-полимердің ММ 100 000 – 300 000 аралығында, тығыздығы 1270 кг/м³. Хлорпреннің иондық полимерленуінде полициклохлоропрен түзіледі:

Активтелген мыс ұнтағы қатысында 250⁰Ста п-дибромбензолдың поликонденсациялауымен алынады:

Полифенилендер негізгі тізбегі қатаң болғандықтан ароматты көмірсутектерде ерімейді, өте омырылғыш, 560⁰С дейін тұрақты.

Хлорлы бензил темір хлориді қатысында поликонденсацияланса ММ 2000 – 3000 полиметилфенилендер алынады. Күкірт қышқылы қатысында бензил спирті қатысында да поликонденсацияға түсіп, алынуы да мүмкін:

Полиметиленфенилендер көпшілік органикалық еріткіштерде ериді, балқу температуралары төмен (70-80⁰С).

Алынған кристаллдық ерімейтін полимердің балқу температурасы 400⁰С, шынылану температурасыны 70⁰С. Полимердің құырылысы сызықты. 480⁰С дейін тұрақты.

Фенол мен формальдегид поликонденсациялағанда фенолформальдегидті шайырлар түзіледі. Бірінші сатысында метилолтуындылары түзіледі, олардың поликонденсациясы суды бөлуімен жүреді. Фенол мен формальдегидтың 7:6 қатынасында қышқыл катализатор қатысында сызықты полимер түзіледі:

Оның ММ 1300, новолак деп аталады. Новолактар лак және пресс ұнтағының өндірісінде қолданылады.

Формальдегид артық мөлшерде алынса тармақталған полимер – резолдар түзіледі:

Немесе торлы полимерлер – резиттер түзіледі:

Дәріс материалдарын игергеннен кейін білуге қажетті негізгі түсініктер: қаныққан көмірсутектердің және олардың туындыларының құрылысы, диолефиндердің және олардың туындыларының құрылысы мен қасиеттері, карбоциклді полимерлердің құрылысы мен қасиеттері

Өзін өзі бақылауға арналған сұрақтар:

1. 
   Келтірілген макромолекуланың құрылымдық буының атаңыз:
   

2. 
   Новолак, резол, резитті алу схамасын келтірініз
   
3. 
   СКБ өндірістік синтез схемасын келтірініз
   

1. Стрепихеев А.А., Деревицкая В.А. Основы химии высокомолекулярных соединений: Уч. пособие. М.: Химия, 1976. С.302-334

2. Жоғары молекулалық қосылыстар химиясы. Авторлар ұжымы.Алматы: Санат. – 1995. 276-297 б