План

1. Полимеры, поучаемые в реакциях полимеризации. Строение молекул.

Реакция полимеризации характерна для многих органических веществ, в молекулах которых имеются двойные или тройные связи, например:

nCH₂ = CH (–– CH₂––CH ––) _n

                                                  CH₃                CH₃

                                                      пропилен         полипропилен

В результате таких реакций образуются высокомелекулярные соединения, которые называют полимерами. Молекулы полимеров – это макромолекулы. Вещества, из которых получают полимеры, называют мономерами.

Например, мономером полистирола является стирол:

HC = CH₂

C

HC          CH   nCH₂ = CH           (–– CH₂ –– CH ––)_n

HC           CH                C₆H₅                                    C₆H₅

       CH                                                                  поли cтирол

         стирол

Буква n в формуле полимера показывает, сколько молекул мономера соединилось в процессе полимеризации; её называют степенью полимеризации. Степень полимеризации не является постоянной величиной. Так, при полимеризации этилена могут образоваться макромолекулы, у которых число n колеблется до 100 000. Поэтому обычно указываемая для данного полимера относительная молекулярная масса является его средней молекулярной массой.

Многократно повторяющуюся в молекуле полимера группу атомов называют структурным звеном.

Например, структурные звенья полиэтилена и полипропилена такие:

–– СН₂ –– СН₂––– и –– СН₂–– СН ––

                                              СН₃

Физические свойства полимеров сильно зависят от степени полимеризации. Они зависят и от того, как соединяются друг с другом молекулы мономеров, т.е. от их строения. Полимеры могут иметь линейную, разветвлённую и пространственную (сетчатую) структуру.

В процессе полимеризации, например, пропилена может образоваться полимер со стереорегулярной структурой:

 Н СН₃ Н Н Н Н  Н  Н

                                    – С–С– С –С–С– С–С– С –

                                  СН₃  Н  Н Н СН₃Н СН₃

Стереорегулярной эту структуру называют потому, что радикалы – СН₃ в ней размещены хаотически – по одну и другую сторону цепи.

Качество полимера значительно улучшается, если он имеет стереорегулярную структуру. Но для получения таких полимеров требуются особые условия (специфические катализаторы, оптимальные температура и давление).

Контрольные вопросы

1. Какие вещества относят к высокомолекулярным соединениям?

Что называют полимером? На конкретных примерах поясните, чем

различаются мономер и структурное звено полимера.

2. Поясните, что такое степень полимеризации.

Лекция 33

Классификация пластмасс

План

1. Полиэтилен и полипропилен.

1.1  Получение.

1.2 Физические свойства.

1.3 Химические свойства.

1.4 Применение.

2. Политетрафторэтилен.

1. Полиэтилен и полипропилен. Эти линейные полимеры фактически имеют зигзагообразное строение. Их молекулы сильно изогнуты в различных направлениях, иногда даже свёрнуты в клубки.

1.1 Получение. Ещё недавно полиэтилен (–СН₂–СН₂–)_n получили под высоким давлением при повышенной температуре. Реализация такого производственного процесса была весьма сложной. В последнее время полимеризацию проводят при атмосферном давлении и комнатной температуре в присутствии триэтилалюминия и хлорида титана (IV). Синтезированный таким путём полиэтилен плавится при более высокой температуре и обладает большей механической прочностью, так как имеет меньше ответвлений. Подобным образом получают пропилен, поливинилхлорид, полистирол, полиметилметакрилат и некоторые другие полимеры.

 1.2 Физические свойства. Полиэтилен значительно легче воды, его плотность примерно 0,92 г/см³. Он эластичен, в тонком слое бесцветный, прозрачный, на ощупь несколько жирный, напоминающий парафин. Если кусочек полиэтилена нагреть, то уже при температуру 110⁰С он становится мягким и легко изменяет форму. При охлаждении полиэтилен затвердевает и сохраняет приданную ему форму.

Свойство тел изменять форму в нагретом состоянии и сохранять её после охлаждения называют термопластичностью. При сильном нагревании полиэтилен разлагается. Полипропилен (отдельные его виды) отличаются от полиэтилена более высокой температурой плавления (плавится при температуре 160–180⁰С) и большей механической прочностью.

1.3 Химические свойства. Полиэтилен и полипропилен обладают свойствами предельных углеводородов. При обычных условиях эти полимеры не реагируют ни с серной кислотой, ни со щелочами. Азотная кислота разрушает полиэтилен, особенно при нагревании. Они не обесцвечивают бромную воду и раствор перманганата калия даже при нагревании.

  1.4 Применение. Полиэтилен и полипропилен в тонком слое хорошо пропускают ультрафиолетовые лучи, поэтому плёнки из этих материалов используют вместо стекла в парниках и теплицах. Их применяют также для упаковки разных продуктов. Нужно иметь в виду, что полиэтилен начинает размягчаться при 80⁰С. Если вы хотите налить горячий чай в пластиковый стакан то будьте внимательны: стакан может быть предназначен только для холодных пищевых продуктов.

2. Политетрафторэтилен. Если в молекуле этилена все атомы водорода заместить атомами фтора, то получается тетрафторэтилен CF₂ = CF₂. При полимеризации последнего образуется политетрафторэтилен, или тефлон

( –CF₂–CF₂–)_n, – прочное и химически очень стойкое вещество. Тефлон по химической устойчивости превосходит все металлы, даже золото и платину. Он выдерживает температуру до 260⁰С, не гори и является отличным диэлектриком. В быту очень популярна посуда с покрытием из тефлона – пища в такой посуде не пригорает. Но такое покрытие можно легко поцарапать металлическими предметами, и посуда быстро портится. Поэтому при приготовлении пищи в такой посуде необходимо пользоваться деревянной лопаточкой.

Контрольные вопросы

1. Охарактеризуйте процесс получения полиэтилена и полипропилена в

промышленности. Составьте уравнения соответствующих реакций.

2. Опишите свойства полиэтилена, полипропилена и тефлона. Где применяют

эти вещества?

3. Составьте уравнения реакций образования поливинилхлорида и полистирола.

Где применяют эти вещества?

Лекция 34