Главная Обратная связь

Дисциплины:






КЛАССИФИКАЦИЯ И НОМЕНКЛАТУРА ВМС



ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ

ВМС – соединения большой молекулярной массы (от 5000 до многих млн), т.е. вещества, молекулы которых состоят из многих сотен и тысяч атомов. Молекулы ВМС называют макромолекулами, а химию ВМС – химией макромолекул или макромолекулярной химией.

Органические ВМС являются основой живой природы: полисахариды, лигнин, белки, целлюлоза, крахмал, нуклеиновые кислоты, натуральный каучук и вся живая природа неразрывно связана с образованием и изменением ВМС.

Неорганические ВМС – такая же роль и также распространены как и органические ВМС. (SiO2)n и (Al2O3)n – макромолекулы. Кремниевый ангидрид, сложные силикаты (г.о. силикаты алюминия), кварц, корунд, драгоценные камни, слюда и асбест, алмаз, графит и др. имеют макромолекулярные строения. Успехи органической и неорганической химии в области ВМС привели к синтезу элементоорганических макромолекулярных соединений.

Макромолекула построена из сотен и тысяч атомов, связанных между собой силами главных валентностей и большинство из них построены из одинаковых, многократно повторяющихся групп атомов – элементарных звеньев, например: ××× - А-А-А-А-А-А-××× (ИЮПАК – составное звено).

Такие соединения называются высокополимерными или просто полимерами в отличие от мономеров, используемых для синтеза ВМС.

-CH2-CHX-CH2-CHX-CH2-CHX-…(-CH2-CHX)n

где n – число элементарных звеньев, характеризующее степень полимеризации (n). n ВМС связана с молекулярной массой полимера М уравнением , где m – молекулярная масса элементарного звена.

Молекула некоторых ВМС построена из нескольких элементарных звеньев, различающихся по химическому составу, например: -А-А-В-А-В-В-В-В-А-В-××× или -А-А-В-С-А-С-В-×××, где А, В и С – элементарные звенья, различные по химическому составу. Такие соединения называют сополимерами. В некоторых соединениях элементарные звенья чередуются не беспорядочно, а входят в состав макромолекулы в виде блоков, например:

×××-А-А-А-А-В-В-В-В-А-А-А-А-×××

Такие сополимеры называются блок-сополимерами.

Для синтеза блок-сополимеров используют олигомеры – вещества, которые по молекулярной массе и свойствам занимают промежуточное положение между полимерами и мономерами (от 500 до 5000).

Наряду с определением химического строения составных звеньев, порядка их чередования и пространственного расположения большое значение имеет геометрическая форма макромолекул. По геометрической форме макромолекулы разделяются на линейные, разветвленные и сетчатые. Сетчатые, в свою очередь, подразделяются на лестничные, паркетные или пластинчатые и трехмерные.



линейные гребнеобразные лестничные разветвленные линейные циклоцепные

паркетные звездообразные трехмерные сетчатые трехмерные

Линейные – представляют собой длинные цепи с очень высокой степенью асимметрии (их поверхностный размер в вытянутом состоянии соответствует поперечному размеру молекулы мономера, а дли в сотни тысяч раз больше).

Разветвленные – представляют собой цепи с боковыми ответвлениями, число которых, а также отношение длины основной цепи к длине боковых цепей могут быть различными.

Сетчатые – лестничные и паркетные – построены из конденсированных циклов

и т.д.

Трехмерные сетчатые – построены из макромолекулярных цепей, соединенных друг с другом поперечными химическими связями их называют также пространственными. Связывающие цепи обычно во много раз короче основных и являются «мостиками» и также полимеры часто называют пространственно-структурированными. Мс – среднее значение молекулярной массы между узлами сшивки.

Для оценки характера соединения составных звеньев в цепь иногда условно выделяют головную часть («голова») и хвостовую («хвост») часть.

Составное звено – CH2 – CHX -, то возможны варианты

– CH2 – CHX – CH2 – CHX – («голова» к «хвосту»);

– CH2 – CHX – CHX – CH2– («хвост» к «хвосту»);

– CHX – CH2 – CH2 – CHX – («голова» к «голове»);

– CHX – CH2 – CHX – CH2 – («хвост» к «голове»).

Макромолекулы линейных и разветвленных полимеров могут быть жесткими и гибкими и могут быть переведены в молекулярно-дисперсное состояние (например, при достаточно большом разбавлении растворов).

Это возможно при условии существования в полимере не менее двух типов связи, энергетически резко различных. Линейные и разветвленные полимеры построены из макромолекул, связанных межмолекулярными связями, энергия которых в 10-50 раз меньше энергии химических связей, поэтому они могут быть переведены в раствор или расплавлены при нагревании.

КЛАССИФИКАЦИЯ И НОМЕНКЛАТУРА ВМС

 

ВМС в зависимости от происхождения подразделяются на:

- синтетические – полученные путем синтеза из макромолекулярных соединений;

- природные – выделенные из природных материалов;

- искусственные – полученные путем химической модификации природных полимеров.

В настоящее время природные полимеры, обладающие биологической активностью (белки, нуклеиновые кислоты и др.) выделяют в группу биологических полимеров или биополимеров.

По строению основной цепи ВМС делятся на три больших класса.

1. ВМС, цепь которых из одинаковых атомов, образуют гомоцепные полимеры, например, из атомов углерода (карбоцепные полимеры) . Атомы углерода основной цепи могут быть связаны с атомами водорода или другими атомами и группами.

2. ВМС, основная цепь которых построена из двух или большего числа разных элементов, например, из С и О, C и N, C и Si, Si и О и др. образуют гетероцепные полимеры . Они могут органическими или неорганическими, полиамиды, полиэфиры, полиуретаны и др.

3. ВМС с системой сопряженных связей, например, ×××-CH=CH-CH=CH-CH=CH-××× или

К ним относятся как некоторые карбоцепные, так и гетероцепные полимеры.

Название карбоцепного полимера складывается из названия исходного мономера, как составного звена и приставки поли-, например CH2=CHCl – ПВХ, CH2=CH2 – ПЭ, CH2=СCl-CH= CH2 – полихлоропрен и др.

Полимеры, полученные из монозамещенных производных этилена, содержащих винильный радикал CH= CH2–, называются винильными полимерами.

Все карбоцепные полимеры могут быть подразделены в соответствии с классификацией и номенклатурой органических соединений на следующие классы:

А. а. Предельные углеводороды и их производные:

Полиэтилен [-CH2-CH2-]n, полипропилен [-CH2-CH-]n, полибутилен [-CH2-CH-]n,

CH3 C2H5

полистирол [-CH2-CH-]n и др.

б). Галогенпроизводные предельных углеводородов: поливинилхлорид [-CH2-CНCl-]n, поливинилиденхлорид [-CH2-CCl2-]n, политетрафторэтилен [-CF2-CF2-]n;

в). Спирты и их эфиры:

поливиниловый спирт [-CH2-CH-]n, поливинилацетат [-CH2-CH-]n;

ОН OCOCH3

г). Ацетали:

поливинилформаль [-CH2-НC -]n, ПВБ [-CH2-НC -]n;

д). Альдегиды и кетоны:

полиакролеин [-CH2-CH-]n, поливинилметилкетон [-CH2-CH-]n;

CHO COCH3

е). Амины и нитросоединения

поливиниламин [-CH2-CH-]n, поли-4-винилпиридин [-CH2-CH-]n;

NH2

 

ж). Кислоты и их производные

CH3

полиакриловая кислота [-CH2-CH-]n, ПММА [-CH2-CH-]n, полиакриламид

COОН COOCH3

[-CH2-CH-]n, полиакрилнитрил [-CH2-CH-]n;

ONH2 CN

Б). Непредельные углеводороды и их производные:

а). Непредельные углеводороды:

полибутадиен [-CH2-CH=CH-CH2-]n, полиизопрен [-CH2-C=CH-CH2-]n,

CH3

б). Галогенпроизводные непредельных углеводородов:

полихлоропрен [-CH2-C=CH-CH2-]n;

CCl

в). Ароматические углеводороды:

полифенилены [ ]n, полиалкиленфенилен [ CH2-]n;

2). Гетероцепные ВМС в зависимости от гетероатома, входящего в состав основной цепи, подразделяются на кислородсодержащие, азотсодержащие, серосодержащие и элементоорганические. Их название складывается из названия класса соединений и приставки поли: полиэфиры, полиамиды, полиуретаны и др. и они подразделяются на подгруппы.

а). Кислородсодержащие:

1. Простые полиэфиры (полиоксисоединения):

R

полиэтиленоксид и его производные [-CH2-C-O-]n,

R/

полифениленоксид [-CH2 O-]n;

2. Полиацетали:

полиформаль [-CH2-O-]n, полиалкилоацетали [-(CH2)n-O-CH2-O-]n;

3. Сложные полиэфиры:

H-[-O-R-OOC-R/-CO-]n-OH, ПЭТФ, ПК и т.д.

б). Азотсодержащие:

1. Полипетиды [-NH-CH-CO-]n

R

2. Полиамиды H[-NH-R-CO-]n-OH

 

полимиды, полиизоцианаты [-N-C-]n, полиуретаны [-C-NH-R-NH-CH-R-]n,

R O О- О

мочевиноформальдегидные, полимеры производных триазина.

в). Серосодержащие:

1. простые политиоэфиры (полиалкиленсульфиды) [-(CH2)x-S-S-]n

O

2. полисульфоны [-(CH2)x-S-]n

O

Полимеры с системой сопряженных связей

Сопряженными называются кратные связи (двойные или тройные) разделенные простой связью (CH2=CH-CH=CH2).

1. Полиацетилены [-CH=C-]n

R

2. Полинитрилы [-C=N-]n

R

3. Политетрафторфенилен

 

4. Полифенилены и др.

Полимеры с неорганическими главными цепями молекул разделяются на элементоорганические, содержащие в боковой цепи органические радикалы, и полностью неорганические полимеры.

1. Полисилоксаны

 

2. Полиалюмоксаны

 

3. Полититаноксаны

В настоящее время 75 элементов таблицы Д.И. Менделеева использованы для синтеза ВМС:

1. кремнийорганические;

2. на основе металлов;

3. фосфорсодержащие;

4. боросодержащие;

5. фторсодержащие.

На основании научных исследований установлено, что 88 элементов (за исключением благородных газов и семи одновалентных металлов) могут участвовать в образовании полимеров, а 13 элементов способны к гомоцепной полимеризации.





sdamzavas.net - 2019 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...