O kráse země i historie naší

Vítejte na nicotna.osoba.cz Michal Šedivý

Sbírka vlakové pošty

24. Chemie makromolekulárních látek

 

24. Chemie makromolekulárních látek

Polymer je vysokomolekulární sloučenina v jejíž molekule se opakuje jedna nebo více stavebních jednotek –monomerů. Je-li makromolekula tvořena pouze jedním druhem monomerů jde o homopolymer, je-li tvořena více druhy monomerů jde o kopolymer.

Spojováním polymerů v jednom směru vzniká řetězec lineárního charakteru, je-li řetězec větven ve více směrech vzniká síťovaný polymer. Síť může být 2D – planární, nebo 3D –prostorová (polyurethany).

Podle způsobu vzniku dělíme polymery na polykondenzáty (vzniká za souběžného odštěpování odpadních látek. Polymer se od monomeru liší. Odštěpovanou látkou může být H2O, NH3 nebo HCl) a polymery adiční (nevzniká jiná sloučenina než polymer. Polymer odpovídá monomeru.)

Dělení podle struktury: a) jestliže se v řetězci polymeru vyskytnou i postranní skupiny, pak jejich vzájemné postavení může být pro polymer a jeho vlastnosti určujícím faktorem. polymer ataktický, izotaktický a syndiotaktický

b) stupeň polymerace P= M/m

c) rovinný, prostorový lineární

d) homopolymer, heteropolymer resp. kopolymer

Vznik polymeru

všechny polymery obecně vznikají:

1) iniciace RR R + R vznik radikálu většinou působením UV

R + M RM

2) propagace RM + m RMm

RMm + m RMmm

3) terminace RM + RM RMMR nebo R + R 2R


Druhy polymerace

1) radikálová polymerace –často bývá ovlivňován stupeň polymerace –např. hydrochinon

2) kationtová polymerace

3) polymerace aniontová amidy alkalických kovůorganokovy + alkeny s elektronegativními subst.

K+NH2- + H2C=CHCl H2NCH2CH-Cl etc.

4) polykondenzace - aminokyseliny, vznik peptidové vazby za odtržení vody

5) polyadice - ethylenoxid CH2CH2 CH2CH2OCH2

O (šiké vazby)

-kaprolaktam – amid kyseliny 6 aminopentanové -, SILON, PERLON

6) heteroadice - polyuretany, diisokyanáty + alespoň dvojsytné alk.

O=C=N(CH2)6N=C=O + HO(CH2)4OH O=C=N(CH2)6NHC=O

glykol

HO(CH2)4O

7) autopolymerace –plynné fáze prvků P4, S2, S6

-silikony, silany, plasty –PVC, PEC, B (CF2CF2)

NH2(CH2)6COOH + NH2(CH2)6COOH H2O + NH2(CH2)6CONH(CH2)6COOH


Kationtová polymerace

Vinylové polymery, které mají na uhlíku elektropozitivní (elektrony poskytující) skupiny, lze zpravidla polymerovat kationtovým mechanismem, přičemž molekula roste adicí na karbkation.

Katalyzátorem takovýchto polymerací jsou Lewisovy kyseliny (BF3, AlCl3 nebo TiCl4), spolu s malým množstvím tzv. kokatalyzátorů, jimiž bývá zpravidla malé množství H2O, alkoholu nebo kyseliny. Kationtové polymerace probíhají v rozmezí -100C až +20C vysokou rychlostí.

iniciace: H2O + BF3 HOBF3-H+ terminace: H2O + BF3-

CH3 CH3

CH2=C + HOBF3-H+ CH3C+

CH3 CH3

propagace:

CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3

CH3C+ + CH2=C(CH3)2 CH3CCH2C+ HOBF3- CH3C CH3CCH2 C+ HOBF2-

CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 n CH3


Aniontová polymerace

Vinylové polymery, které mají na C tvořícím dvojnásobnou vazbu navázán atom nebo char. skupinu, která je elektronegativní, pak jsou takovéto sloučeniny vhodné pro aniontovou polymeraci. Narůstání řetězce se děje přes adici monomeru na karbanion vzniklý iniciací.

KNH2 + CH2=CHX NH2CH2CH-X NH2CH2CHCH2CH-X

X n

Radikálová polymerace

Tvorbu makromolekuly z monomerů vinylového typu lze vymezit 4 fázemi: 1) iniciace řetězce, 2) propagace reakce, 3) transfer řetězce, 4) terminace reakce

iniciace: R—R 2 R

propagace: R + CH2=CH—X R—CH2—CHX

terminace: 1) kombinace 2 R

2) přenos H mezi řetězci



Polymerace ethylenu: nejjednodušší alken, který je jako bezbarvý plyn dobře mísitelný se vzduchem, s nímž tvoří výbušnou směs. Je nejjednodušším rostlinným hormonem, podporuje dozrávání plodů a odbourávání chlorofylu. Velký průmyslový význam má jeho polymerace na polyethylen, která je prováděna organouhličitými sloučeninami lithia a TiCl4. Z takto připraveného polymeru se zhotovují desky fólie, trubky nebo láhve. n(CH2=CH2) (CH2—CH2)—

Polymerace propylenu: propylen získávaný z krakovacích plynů, se průmyslově zpracovává na polypropylen. n(CH=CH2) (CH—CH2)—

CH3 CH3



Plasty

Tetrafluorethylen CF2=CF2 se vyrábí z chlordifluormethanu, 2 CHClF2 CF2=CF2 + 2 HCl průmyslově se polymeruje na polytetrafluorethylen, tzv. teflon. Teflon se vyznačuje výtečnou odolností vůči vysokým teplotám a chemikáliím rozličných druhů.

Polyvinylchlorid (CH2—CHCl) se připravuje polymerací vinylchloridu. Neměkčený polyvinylchlorid je výborná elektroizolační směs; jejíž vlastnosti odpovídají vlastnostem tvrdé pryže – ebonitu. Měkčený PVC má horší elektroizolační vlastnosti, ale je více mrazuvzdorný a je odolnější vůči deformacím tahem. PVC je nerozpustný ve vodě, alkoholech, kyselinách, špatně se rozpouští v esterech, ketonech a chlorovaných uhlovodících. Jeho rozpustnost se přímo odvíjí od stupně polymerace jíž byl podroben. PVC může být dodatečně chlorování a vzniká tak chlorovaný polyvinylchlorid. Chlorovaný PVC se využívá k výrobě folií a kyselinám vzdorných nátěrových hmot.

Polyethylen (CH2CH2) je tuhým polymerem ethylenu. Za obyčejné teploty má vynikající elastické vlastnosti, zejména ohebnost. Odolává vodě, vodným roztokům solí a za běžné teploty i některým organickým rozpouštědlům. Výrobky z polyethylenu jsou tvarově stálé asi do 100C.

V jeho struktuře krystalické úseky nepatrně převládají nad úseky amorfními. První krystalické podíly se začínají tavit při teplotě 60C, číž se snižuje molekulární soudržnost polymeru a výrobek měkne. Poslední krystalické úseky se rozpadají mezi 110 a 115C. Za touto teplotou se polyethylen vyskytuje ve viskózně tekutém stavu. Po ochlazení přímo ovlivňuje podíl krystalických úseků v řetězci. Chlorací polyethylenu vzniká nehořlavý chlorovaný polyethylen.

Polypropylen (CH2CH), podle prostorového uspořádání methylových skupin jsou známy tři modifikace polypropylenu: 1) modifikace izotaktická, v níž jsou všechny methylové skupiny

CH3 pravidelně uspořádány na pravo- nebo levotočivé šroubovici.

2) modifikace ataktická, v níž jsou methylové skupiny náhodně

střídány vodíkovými atomy.

3) modifikace syndiotaktická, v níž se na obou stranách šroubovice

pravidelně střídají skupiny methylové a vodíkové atomy.


Polystyren, je pevná, tvrdá, ale křehká látka s vynikajícími elektroizolačními vlastnostmi, je bez zápachu a chemicky inertní. Polystyren je rozpustný v benzenu, xylenu, toluenu, roztok polystyrenu v benzenu se užívá jako lepidlo pro polystyren. Často bývá zpěňován a užívá se jako pěnový polystyren.

Polyurethany, vznikají heteroadicí diisokyanátů nebo triisokyanátů O=C=N-R—N=C=O. Dobře odolávají vlhkosti, tepelnému namáhání do130C, užívá se jich jako nátěrových hmot, kaučuků a pěnových materiálů.

 
Made by: MICHAL ŠEDIVÝ studio Lísek 26 Postupice ANNO 2006