§ 59. Общие понятия о синтетических высокомолекулярных соединениях (окончание)

Стереорегулярное строение имеет место тогда, когда элементарные звенья расположены в строгой последовательности. Оно влияет на физико-механические свойства полимера, обеспечивает плотную упаковку макромолекул. Изотактический и синдиотактический полипропилены обладают кристаллической структурой. Они тверды, прочны, из них изготавливают трубы, детали машин, канаты, нити для ковровых покрытий и т. д. Атактический полипропилен аморфен, он мягок, эластичен и гибок. Из него изготавливают водостойкие материалы и кровельные покрытия. Синтез таких полимеров явился большим достижением химической науки.

В процессе реакции поликонденсации наряду с высокомолекулярным соединением образуется побочный продукт — низкомолекулярное вещество (Н₂O, НСl).

Задание. Напишите образование димера оаминоэнантовой кислоты NH₂—(СН₂)₆—СООН. За счет каких связей образуется димер? Какое при этом выделяется низкомолекулярное вещество?

В реакции поликонденсации взаимодействие мономеров друг с другом происходит в несколько стадий. Сначала вступают в реакцию две молекулы, образуется димер, к которому затем присоединяется третья молекула, затем четвертая, пятая и т. д. В результате образуется высокомолекулярное соединение. Чтобы получить полимер с большой молекулярной массой, необходимо из реакции постоянно выводить низкомолекулярное вещество.

Структура полимера определяется в этом случае числом функциональных групп в исходных мономерах. Если в мономере содержатся две такие группы, то образуются линейные полимеры. Если три и более — образуются разветвленные, или пространственные, полимеры.

Технологические процессы мы рассмотрим чуть позже.

Высокомолекулярные соединения, в отличие от низкомолекулярных веществ, могут быть только в двух агрегатных состояниях: твердом и жидком. Полимер из твердого состояния переходит в жидкое в интервале температур. Это объясняется наличием в полимере макромолекул с различной молекулярной массой.

Большинство полимеров в воде не растворяется. Линейные и разветвленные полимеры в органических растворителях набухают, а пространственные — не растворяются и не плавятся без разложения. При длительном действии на полимер кислорода воздуха, воды, света и температуры в структуре полимера происходят изменения: полимер «стареет» — большие макромолекулы разрываются. Для предотвращения этого процесса или при необходимости его замедления нужно добавлять различные вещества: антиокислители, фотостабилизаторы и т. д.

По отношению к нагреванию они подразделяются на термопластичные, или термопласты, и термореактивные, или реактопласты. К термопластичным относятся полимеры с линейной или разветвленной структурой (полиэтилен, полипропилен, полистирол и т. д.). Термопласты, находясь в полимерной фазе горячего изделия, при его остывании не затвердевают, сохраняют способность вновь переходить в вязкотекучее состояние при повторном нагреве.

Изделия из термопластичных полимеров изготавливают методом литья под давлением. Расплавленный полимер продавливают в форму, затем материал застывает, и образуется нужное изделие. Термопластичные полимеры можно подвергать многократной переработке.

Реактопласты — это тоже полимеры с линейной или разветвленной структурой, но с большим числом активных функциональных групп. При нагревании эти группы вступают в химические взаимодействия — образуется пространственная трехмерная («сшитая») структура в полимерной фазе. Это происходит при получении (формовании) готовых изделий из полимеров. Полимер при этом затвердевает, и изделие теряет способность переходить в вязкотекучее состояние. К реактопластам относятся фенолоформальдегидные полимеры.

Основные понятия

Полимеризация. Поликонденсация. Стереорегулярное строение. Линейное, разветвленное, пространственное строение. Гибкость полимеров. Термопластичность. Термореактивность

Вопросы и задания

1. Какими общими физическими свойствами обладают полимеры? Почему полимеры не имеют постоянной температуры кипения?

2. Как объяснить высокую прочность линейных полимеров?

3. Какие вам известны способы получения полимеров? Чем они отличаются между собой?

4. Политетрафторэтилен (тефлон) — очень прочный и химически стойкий полимер. По химической устойчивости превосходит все металлы, даже золото и платину, является диэлектриком. Он выдерживает нагревание до 400 °С. Пища в такой посуде не пригорает, в ней можно жарить без масла. Тефлон получают реакцией полимеризации тетрафторэтилена CF₂=CF₂ в присутствии катализатора. Запишите схему реакции полимеризации этого мономера. Чем отличается мономер от элементарного звена?

5. В чем сходство и различия между катализатором и инициатором?

6. Из каких полимеров были изготовлены пуговицы, если при соприкосновении с нагретым утюгом их поверхность деформировалась? Выберите правильный ответ:

а) полиэтилен; б) фенолформальдегидная смола; в) тефлон.

<<< К началу