Общие понятия о синтетических высокомолекулярных соединениях

Пространственную структуру имеют шерсть, резина, фенолформальдегидные полимеры. Их макромолекулы «сшиты» между собой отдельными атомами или группами атомов. Такие полимеры еще называют сетчатыми (рис. 93, в).

Высокомолекулярные соединения получают полимеризацией и поликонденсацией. С этими способами вы уже знакомились.

Задание. На конкретном примере запишите уравнения реакций полимеризации и поликонденсации, покажите сходство и отличие этих реакций.

Давайте детально рассмотрим эти процессы. В реакцию полимеризации вступают мономеры с кратными связями. Химическая реакция протекает за счет разрыва одних химических связей и возникновения других. В результате реакции полимеризации образуются высокомолекулярные соединения, и при этом не выделяются побочные продукты.

Рассмотрим механизм реакции полимеризации. Для этого нам надо вспомнить механизм реакции присоединения. Как мы знаем, он может быть свободнорадикальным и ионным. Реакция полимеризации в зависимости от условий также протекает по двум механизмам: свободнорадикальному и ионному, которые состоят из инициирования цепи, роста цепи и обрыва цепи. Рассмотрим сначала свободнорадикальный механизм на примере реакции полимеризации этилена. К этилену добавляют вещество-инициатор А—А, которое при нагревании распадается на два свободных радикала:

Затем свободный радикал инициирует молекулу мономера, т. е. под влиянием свободного радикала происходит разрушение д-связи в молекуле мономера:

Образовавшаяся частица с неспаренным электроном (радикал) действует на следующую молекулу мономера, и происходит увеличение цепи этой частицы. Образуется более длинная частица с неспаренным электроном:

Удлинение цепи будет продолжаться до тех пор, пока не встретятся два радикала, в этом случае образуется макромолекула, т. е. произойдет обрыв цепи.

Ионный механизм реакции полимеризации. В этом случае реакция полимеризации протекает с помощью катализатора, способного образовывать ионы. Если образуется катион (положительный ион), то такая полимеризация называется катионной, если образуется анион (отрицательный ион) — это анионная полимеризация. Для катионной полимеризации используются кислоты, соли: AlCl₃, TiCl₄ и др. Для анионной — основания, щелочные металлы, металлоорганические соединения: Аl(С₂Н₅)₃ и др. Они позволяют получать полимеры, обладающие упорядоченной структурой, высокими техническими характеристиками. Образовавшийся ион инициирует процесс, присоединяется к мономеру. После этого происходит рост цепи: образовавшийся ион многократно взаимодействует с молекулами мономера, сохраняя заряд на крайнем углеродном атоме растущего иона. Затем происходит обрыв цепи с выделением катализатора.

Еще раз обратимся к строению полимеров. Например, при полимеризации пропилена возможно образование макромолекул, в которых по-разному могут размещаться элементарные звенья.

Если ориентировать зигзагообразную цепь атомов углерода в макромолекуле полипропилена в одной плоскости, то атомы водорода и метильные группы будут находиться вне этой плоскости. Если в полимере все метильные группы расположены по одну сторону от плоскости углеродной цепи, то такой полимер называется изотак- тический (от греч. isos — «равный», tactikos — «упорядоченный»).

Если в полимере метильные группы располагаются по одну и по другую сторону цепи попеременно, то такой полимер называется синдиотактический (от греч. sin — «вместе», d/o — «два»).

Если в полимере метильные группы располагаются беспорядочно относительно углеродной цепи, то такой полимер называется атактический.

Изотактический и синдиотактический полимеры имеют стереорегулярную структуру.

<<< К началу Окончание >>>