polimery

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
POLIMERY
Opracowanie: dr Urszula Lelek-Borkowska
Wstęp
Polimeryzacją nazywamy reakcję łączenia się cząsteczek niektórych związków organicznych
w długie łańcuchy bądź sieci – makrocząsteczki o masie cząsteczkowej przekraczającej 10 000u.
Cząsteczki mające zdolność do takich reakcji nazywamy
monomerami,
a powstające w wyniku
reakcji makrocząsteczki -
polimerami.
Monomerami
mogą być wyłącznie cząsteczki posiadające:

wiązanie wielokrotne
,
najczęściej podwójne, które może ulec rozerwaniu dając dwa elektrony
zdolne do tworzenia nowych wiązań,

dwie grupy funkcyjne,
zdolne do reakcji.
Ogólne równanie reakcji polimeryzacji można zapisać następująco:
n A
®
...–A-A-A-A-A-A-....
®
[
-
A
-
]
n
monomer polimer mer
mer
- najmniejszy, powtarzający się element łańcucha.
Ze względu na mechanizm reakcje polimeryzacji dzielimy na:

polimeryzację łańcuchową,

polimeryzację kondensacyjną.
Polimeryzacja łańcuchowa
(najczęściej rodnikowa)
zachodzi dla monomerów posiadających
wiązania wielokrotne, które pękają pozwalając na tworzenie się rodników zdolnych do łączenia się w
długie łańc
uch
y:
C
C
+
C
C
.
.
C
C
+
C
. .
C
C C C C
Reakcja polimeryzacji rodnikowej musi być inicjowana.
Poliaddycja (polimeryzacja stopniowa)
polega na takim przegrupowaniu się atomów pomiędzy
cząsteczkami monomerów, że polireakcja zachodzi bez wydzielenia produktu ubocznego.
W odróżnieniu od polimeryzacji addycyjnej ma charakter stopniowy, a nie łańcuchowy, np. poliuretany)
Polimeryzacja kondensacyjna
zachodzi dla monomerów posiadających co najmniej dwie grupy
funkcyjne, które reagują z wydzieleniem produktu ubocznego (najczęściej wody). Jeżeli monomer
posiada dwie różne grupy funkcyjne, mogące reagować ze sobą – mamy do czynienia z
homopolikondensacją
(jeden monomer z dwiema różnymi grupami funkcyjnymi), np.:
O
C
O
O
O
C
+
H
2
O
n
H N
R
1
OH
+
n
H
N
R
1
C
OH
N
H
R
1
C
N
R
1
n
H
H
H
n
aminokwas aminokwas poliamid
W przypadku, gdy monomer posiada dwie takie same grupy funkcyjne, może reagować tylko z
komonomerem
, czyli drugim monomerem, który posiada dwie inne grupy funkcyjne – mamy wówczas
do czynienia z
heteropolikondensacją
(dwa komonom
e
ry), np.:
O
C
O
O
O
C
+
H
2
O
n
HO
R
1
OH
+
n
HO
R
2
C
OH
O O
R
1
C
R
2
n
n
alkohol kwas poliester
dwuwodorotlenowy dwukarboksylowy
– zwane gumami, posiadają zdolność wielokrotnego rozciągania i powrotu do
poprzednich wymiarów (np. usieciowany polibutadien),

duromery
– twarde, nieelastyczne, trudnotopliwe o wysokiej wytrzymałości mechanicznej, służące
jako materiały konstrukcyjne. Trudnotopliwe duromery są nazywane duroplastami (np. bakelit, żywice
poliestrowe, epoksydowe).
1

poliaddycję,
Ze względu na własności fizykochemiczne polimery można podzielić na:

elastomery
– zwane termoplastami, mniej sztywne od duromerów, można je przetwarzać poprzez
topienie i wtryskiwanie do form lub wytłaczanie (np. polietylen, polipropylen, polimetakrylan metylu).
Wielokrotne przerabianie termiczne pogarsza właściwości mechaniczne i użytkowe.
Ze względu na pochodzenie dzielimy polimery na:

naturalne
,

sztuczne.
1. POLIMERY NATURALNE
Polimery naturalne są to polizwiązki występujące naturalnie w przyrodzie. Od tysięcy lat są
wykorzystywane przez człowieka w postaci naturalnej, bądź zmodyfikowanej. Najczęściej spotykane
polimery naturalne:

kauczuk naturalny,

polisacharydy (wielocukry): skrobia, celuloza.

polipeptydy (białka).
1.1. Kauczuk naturalny
Monomer:
CH
2
C
CH
CH
2
CH
3
2–metylobut–1,3–dien
izopren
Polimer:
CH
2
C
CH
CH
2
n
CH
3
poliizopren
kauczuk naturalny
Kauczuk naturalny poddawany jest procesowi wulkanizacji za pomocą siarki, w wyniku którego
uzyskuje się gumę (ok. 3% siarki) oraz ebonit (guma twarda, ok. 25–30% siarki).
Wulkanizacja
– jest to chemiczny proces sieciowania cząsteczek polimeru polegający na addycji
siarki do podwójnych wiązań węgiel-węgiel prowadzący do otrzymania gumy.
CH
3
CH
3
C
S
CH
2
C
CH
CH
2
CH
2
CH
CH
2
S
temp.
S
CH
2
C
CH
CH
2
CH
2
C
CH
3
CH CH
2
CH
3
S
kauczuk naturalny guma
polimer liniowy polimer usieciowany
Właściwości: guma – duroplast, odporna na wysoką temperaturę, nieprzepuszczalna dla wody,
elastyczna w szerokim zakresie temperatur, wytrzymała na rozciąganie, palna (wydziela się gryzący
dym), pod wpływem światła ulega procesowi starzenia; ebonit – duroplast, twardy, kruchy, dobry
izolator ciepła i elektryczności, odporny na działanie czynników chemicznych.
Zastosowanie: guma – uszczelki, opony, zabawki, artykuły gospodarstwa domowego, sprzęt sportowy,
sprzęt medyczny, elastyczne tkaniny, liny, kleje; ebonit – skrzynki akumulatorowe, wykładziny
ochronne i antykorozyjne, ustniki do fajek, drobny sprzęt elektrotechniczny, części aparatury
chemicznej, materiał izolacyjny w przemyśle elektrotechnicznym, chemicznym i radiotechnice.
1.2. Polisacharydy (wielocukry)
Monomer:
C
5
H
10
O
5
(ryboza) lub C
6
H
12
O
6
(glukoza, fruktoza, galaktoza)
monosacharyd
2

plastomery
C
HO
CH
2
OH
O
H
H
C
OH
C
O
C
HO
HO
C
H
H
H
HO
C
H
HO
C
H
C
H
C
OH
H
C
OH
HO
C
H
C
OH
H
C
OH
CH
2
OH
CH
2
OH
CH
2
OH
D-ryboza D-glukoza D-fruktoza
Polimer:
C
n
(H
2
O)
n
polisacharyd
Cząsteczki monosacharydów łączą się za pomocą wiązania glikozydowego (mostek tlenowy)
–O–
CH
2
OH
HO
O
OH
O
CH
2
OH
HO
O
OH
fragment łańcucha skrobi (amyloza)
Właściwości: Do polisacharydów należą skrobia (materiał zapasowy roślin, gromadzony w owocach,
nasionach, korzeniach, liściach, bulwach, rdzeniu łodygi i kłączach), celuloza (drewno, słoma,
bawełna, juta), glikogen (materiał zapasowy tkanek zwierzęcych i ludzkich, gromadzony w wątrobie i
tkance mięśniowej), chityna (budulec pancerzy owadów i skorupiaków).
Zastosowanie: Z celulozy wyrabia się papier, kleje, lakiery, celofan, błony fotograficzne i sztuczny
jedwab.
Octan celulozy służy do wyrobu błon fotograficznych, tworzyw sztucznych, lakierów i włókien.
Skrobia i jej pochodne – przemysł włókienniczy, farmaceutyczny, kosmetyczny, papierniczy, tekstylny
oraz do produkcji klejów.
1.3. Białka (proteiny)
Monomery:
O
R
CH
C
OH
NH
2
a
–aminokwas
Przykłady:
O
O
O
CH
2
CH
NH
2
C
CH
2
C
CH
2
CH
C
OH
OH
OH
NH
2
SH
NH
2
glicyna cysteina fenyloalanina
Polimer:
O
C
O
N
CH
N CH
H
C
H
R
1
R
2
n
polipeptyd
Właściwości: Białka to podstawowe, wielocząsteczkowe składniki wszystkich organizmów żywych,
zbudowane z reszt aminokwasowych połączonych wiązaniami peptydowymi. Białka utrzymują
strukturę organizmów żywych i biorą udział we wszystkich procesach w nich zachodzących.
3
Podział białek ze względu na ich funkcje biologiczne: enzymy, transportowe (hemoglobina, albumina),
strukturalne (kolagen, elastyna, keratyna), odpornościowe (globulina), biorące udział w skurczach
mięśni (miozyna), błony komórkowe, hormony (insulina, oksytocyna), toksyny (jad węża).
Zastosowanie: przemysł spożywczy, medycyna.
2. POLIMERY SZTUCZNE
Polimery sztuczne są to związki otrzymywane przez człowieka na drodze syntezy chemicznej.
POLIMERY SZTUCZNE
POLIMERY POLIMERY POLIMERY
ŁAŃCUCHOWE POLIADDYCYJNE KONDENSACYJNE
2.1. POLIMERY ŁAŃCUCHOWE
2.1.1. Polietylen (PE)
Monomer:
CH
2
CH
2
eten
(etylen)
Polimer:
CH
2
CH
2
n
polietylen
Właściwości: termoplast, giętki, woskowaty, przezroczysty, odporny na działanie roztworów kwasów,
zasad i soli oraz niską temperaturę.
Zastosowanie: folie, opakowania, zabawki, materiały izolacyjne, artykuły gospodarstwa domowego.
2.1.2. Polipropylen (PP)
Monomer:
CH
2
CH
CH
3
propen
(propylen)
Polimer:
CH
2
CH
CH
3
n
polipropylen
Właściwości: termoplast, palny, bezbarwny, bezwonny, niewrażliwym na działanie wody, odporny na
działanie kwasów, zasad i soli oraz rozpuszczalników organicznych.
Zastosowanie: przewody do wody i cieczy agresywnych, zbiorniki zderzaki, części karoserii, butelki,
pojemniki, folie, opakowania, zabawki, materiały izolacyjne, artykuły gospodarstwa domowego.
2.1.3. Polichlorek winylu (PCW, PVC)
Monomer:
CH
2
CH
Cl
chloroeten
(chlorek winylu)
Polimer:
CH
2
CH
Cl
n
poli(chlorek winylu)
4
Właściwości: termoplast, wytrzymały mechanicznie, odporny na działanie wielu rozpuszczalników.
Zastosowanie: wykładziny podłogowe, stolarka drzwiowa i okienna, rury, materiały elektroizolacyjne,
artykuły gospodarstwa domowego, jako igelit – pokrywanie skoczni i stoków narciarskich.
2.1.4. Politetrafluoroetylen (PTFE, Teflon, Tarflen)
Monomer:
CF
2
CF
2
tetrafluoroeten
(tetrafluoroetylen)
Polimer:
CF
2
poli(tetrafluoroetylen)
teflon
CF
2
n
Właściwości: nietopliwy, odporny na ciepło, na działanie odczynników chemicznych
i rozpuszczalników, posiada dobre właściwości dielektryczne, niski współczynnik tarcia, obojętny
fizjologicznie.
Zastosowanie: smary, elementy uszczelniające, powłoki nieprzywierające (antyadhezyjne),
antykorozyjne, powlekanie ubrań ochronnych dla straży pożarnej i ratownictwa chemicznego,
elementy urządzeń stosowanych w przemyśle chemicznym, medycznych, części maszyn (łożyska).
2.1.5. Polistyren (PS)
Monomer:
CH
2
CH
styren
(winylobenzen)
Polimer:
CH
2
CH
n
polistyren
Właściwości: termoplastyczny, bezbarwny, twardy, kruchy.
Zastosowanie: sztuczna biżuteria, szczoteczki do zębów, pudełka do płyt CD, elementy zabawek, w
formie spienionej (styropian) - płyty izolacyjne i dźwiękochłonne, opakowania (również do żywności),
jako kopolimery z akrylonitrylami i butadienami (ABS-akrylonitrylo-butadieno-styren) – części
samochodowe
2.1.6. Polimetakrylan metylu (PMMA)
Monomer:
CH
3
CH
2
C
COOCH
3
metakrylan metylu
Polimer:
CH
3
CH
2
C
COOCH
3
n
poli(metakrylan metylu)
5
[ Pobierz całość w formacie PDF ]

zanotowane.pl

doc.pisz.pl

pdf.pisz.pl

fotocafe.xlx.pl