: Поликонденсация әдісімен полимерлеу. Полимерлердің ерітінділері

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 11 бет
Таңдаулыға:

Қожа Ахмет Ясауи атындағы Халықаралық қазақ-түрік университеті
Жаратылыстану факультеті
Экология және химия кафедрасы

МӨЖ
Тақырыбы: Поликонденсация әдісімен полимерлеу. Полимерлердің ерітінділері. Мысалдар негізінде түсіндіріңіз.

Дайындаған: Бабажанова Г.
Қабылдаған: Тұртабаев С.
Тобы: МХМ-911

Түркістан 2020
Поликонденсациялау деп көп функционалды қосылыстардың функционалды топтарының әрекеттесуінен жоғары молекула лық қосылыстар түзілу реакцияларын айтады. Түзілген макро молекулалардың соңында әрқашанда функционалдық топтар болады. Поликонденсациялау кезінде көп жағдайда төмен молекулалық қосалқы заттар бөлінеді. Сондықтан бұл реакция кезінде түзілетін полимерлік буындардың құрамы бастапқы мономерлердің құрамынан өзгеше болады. Іс жүзінде төмен молекулалық қосылыстар бөлінбей жүретін реакциялар да кездеседі, бірақ реакцияның барлық жүру заңдылықтары поликонденсациялауға тән.

Поликонденсациялау мономерлері ретінде екі немесе одан да көп функционалды топтары (OH, OR, NH2, CI, COOH, COOR, COCI, SiOH, SiOR) бар қосылыстар қолданылады.
Функционалдық топ деп мономердің реакциялық қабілеті бар бір бөлігін айтады және ол топ қосылыстардың қандай класына жататы нын көрсетеді. Функцияналдық топ мономердің химиялық реакция дағы бағытын көрсетеді және оның реакциялық орталығын анықтаған жөн. Реакциялық орталық деп химиялық әрекеттесуге тікелей қатысатын молекуланың активті бөлігі (көп жағдайда атомдардың біреуі). Реакциялық орталықтардың әрекеттесуінің нәтижесінде полимердің буындарының арасында байланыс түзіледі: − OH, − NH2, −N=C=O функционал топтарының реакциялық орталықтары − NH2 тобында сутегі атомы, −ОН тобында сутегі атомы, −N=C=O тобында азот атомы болады. Бірақ әр түрлі шарттарға және реакцияларға байланысты бір функционалды топтың реакциялық орталығы әр түрлі болуы мүмкін. −COOH функционал тобында нейтралдау реакциясында сутегі атомы, ал этерификациялау реакциясында оттегі мен сутегі реакциялық орталық болады.
Өнеркәсіп пен зертханалық тәжірибеде поликонденсациялау синтезінде көп қолданылатын мономер құрамындағы функционалдық топтар және поликонденсациялану нәтижесінде түзілген полимерлер кестеде келтірілген.
Поликонденсациялау әдісі бойынша полимер синтездеу үшін әр түрлі химиялық реакциялар қолданылады. Оларға мыналар жатады: этерификациялау, амидтеу, уретандардың түзілуі, ароматтық орын басу және т.б. Поликонденсациялану екі түрлі функционалдық топтардың әрекеттесуінен жүреді.

Жалпы түрде бифункционалды мономерлердің поликонден сациялану реакциясы мына теңдеумен өрнектеледі:

n a − A − a + n b − B − b -- a − − AB − n − b + (2 n −1)ab ,

мұндағы a-A-a, b-B-b бастапқы мономерлер, a және b - функционалды топтар, ab - бөлінетін төмен молекулалық қосалқы зат.
Мысал ретінде полиэтерификациялау реакциясын қарастырайық:

nHO - R - COOH + nHO - R' - COOH H-[-O - R - COO - R'CO]nOH + (2n-1) H2O

полиамидтеу реакциясы:

nH2N - R - NH2 + nCIOC - R' - COCI H-[-HN - R - NH - CO - R' - CO-]nCI + (2n -1) HCI

және т.б. Кейбір жағдайда төмен молекулалық қосалқы заттар бөлінбейді. Бұл жағдай, мысалы, гликольдер мен диизоцианаттардан полиуретандар синтездегенде байқалады:

HO-R-OH+OCN-R'-NCO HO-R-O-OC-NH-R'-NCO

Мұндай үдерістерді жоғарыда келтірілгендей сатылап полимерлеу немесе полиқосылу реакциялары деп те атайды.

Поликонденсациялық синтездеуде қолданылатын мономерлер құрамына кіретін кейбір функционалдық топтар

Функционалдық
Қосалқы
Буынаралық
Түзілетін
топтар
бөлінетін төмен
Полимерлік
қосылыстар

молекулалық
Байланыс

бірінші
екінші

қосылыстар

1
2
3
4
5

- OH
HOOC -
H2O
-OOC-
Күрделі

полиэфирлер

- OH
ROOC-
ROH
-OOC-
−−

- OH
CIOС-
HCI
- OOC-
−−

- OH
HO-
H2O
- O -
−−

- OH
CI -
HCI
- O -
−−

- NH2
HOOC -
H2O
- NHCO -
Полиамид

- NH2
CICO -
HCI
- NHCO -
−−

- NH2
CIOCO -
HCI
- NHCO -
Полиуретан

- NH2
CI -
HCI
-NH -
Полиамин

- NH2
O=C=N-
-
- NHCONH -
Поликарбоамид

- OH
O=C=N-
-
- OOCNH -
Полиуретан

- COOH
O=C=N-
CO2
- OCNH-
Полиамид

- COOH
HOOC -
H2O
- OCOO -
Полиангидрид

- NH2
O=CH-
H2O
- N=CN -
Полимерлі шифф

негіздері

Поликонденсациялану үдерістерінің жіктелуі

Түзілген полимерлердің құрылымына қарай поликонденсация лану сызықты және торланған (үш өлшемді) деп бөлінеді.
Егер поликонденсациялауға тек бифункционал топтары бар мономерлер қатысса, онда сызықты макромолекула түзіледі. Мұны сызықты поликонденсациялау дейді

немесе

a-A-a + a-A-b -- a-AA-b + ab a-AA-b + a-A-b -- a-AAA-b + ab

a- A - a + b - B - b -- a - AB -b + ab a - AB - b + a - A - a -- a - ABA - a + ab

Егер поликонденсациялауға үш немесе одан да көп функционал топтары бар мономерлер қатысса, одан алдымен тармақталған, содан кейін торланған макромолекула түзіледі. Мұны тармақталған немесе торланған поликонденсациялау деп атайды.

a

A

a + b

B

b
a

AB b + ab

a

a

b + ab
a

A

B

b +
a

A

b

a

A

B A

a

a

a

a

Реакция осылай жалғаса береді, соңғы өнім үш өлшемді тор түзіледі:

~A-B-A-B-A-B~

B

~A-B-A-B-A-B~

B B
Мономерлердің табиғатына байланысты гомополиконден сациялау және гетерополиконденсациялау деп екіге бөледі.

Егер поликонденсациялауға әр түрлі функционалды тобы бар біртекті мономер қатысса, оны гомополиконденсациялау деп атайды:

nHO - (CH2)6 - COOH
H-[-O-(CH2)6-CO-]nOH+(n-1)H2O

Егер реакция екі типті мономерлердің функционал топтарының бір-бірімен әрекеттесуі арқылы жүрсе, оны гетерополиконденсация лау дейді. Мысалы, гексаметилендиамин мен адипин қышқылынан полигексаметиленадипамидтің алынуы:

nH2N - (CH2)6 - NH2 + nHOOC - (CH2)4 - COOH- H - [- NH - (CH2)6 - NH - CO - (CH2)4 - CO -]nOH + (2n -1)H2O

Поликонденсациялауға екі немесе одан да көп бір тектес мономер лер қатысса, оны сополиконденсациялау дейді. Мысалы, аминкапрон және аминэнант қышқылдарының поликонденсациялануы:
H N

(CH )

COOH + H2N

(CH2)6

COOH

2

2 5

NH

(CH )

C

NH

(CH )

C

OH + xH2O
H

2 5

2 6

Z

O

O

Поликонденсацияланудың термодинамикалық мүмкіндігі
Поликонденсациялану кезінде сызықтық макромолекуламен қатар, қосалқы өнім ретінде төмен молекулалық циклді қосылыстар да түзіледі. Сондықтан поликонденсациялау термодинамикасында екі типті тепе-теңдік қарастырылады:
Түзілген сызықты конденсациялану өнімдері мен реакция нәтижесінде бөлініп шығатын төмен молекулалық қосылыстар қатынасы:
a - (Rn) -a + b - (R)m - b

K

a - (R)m + n - b + ab

поликонденсациялауда түзілген сызықты және циклді өнім дердің қатынасы, олардың ара қатынасы тепе-теңдік константасымен анықталады:

a - (R) n- b [K]['] ab + Rn

K′ мәні сызықтық және циклді өнімдердің термодинамикалық потенциалдарының айырымымен анықталады:

∆G [0] = ∆H [0] − T ∆S [0] = −RT 1nK΄

мұндағы ∆G0, ∆H0 және ∆S0 стандартты Гиббс энергиясы, энтальпия және энтропия потенциалдардың айырымы.
Түзілуі мүмкін әрбір циклді өнім өзіне тән тепе-теңдік константа мен Ki сипатталады, оны былай келтіруге болады:
[K] i [=] [1]

Mi

Мұнда әрбір циклді өнімнің тепе-теңдік константасы поли конденсациялану өнімдерінің жиынтық концентрациясына
байланысты емес. Сондықтан ерітіндіні сұйылтқанда, циклді өнімдерінің мөлшері артады да, өте сұйытылған ерітіндіде негізінен поликонденсациялық циклді өнім алынады.
Жоғарыда келтірілген сызықтық полимер алу тепе-теңдігін қарастырайық. Бұл тепе-теңдіктің константасы К мына теңдеумен анықталады:

K =

a − R − b
ab

a − R − a b − R − b

Ал K Гиббс энергиясымен былай байланысқан:

∆G -RTlnK

Тепе-теңдік контантасының абсолют шамасына байланысты поликонденсациялану қайтымды (тепе-теңдікті) және қайтымсыз (тепе-теңдіксіз) болып бөлінеді. Егер K=10 -102 болса, онда реакция қайтымды деп, ал K103 болса, онда қайтымсыз деп аталады. 3.12 - кестеде ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.