Polimeri

Inainte de a early1920 lui, chimisti pus la indoiala existenta unor molecule avand in greutate moleculara mai mare de cateva mii. Acest punct de vedere limitarea a fost contestata de catre Hermann Staudinger, un chimist german cu experienta in studiul compusilor naturali, cum ar fi din cauciuc si celuloza. In contrast cu rationalizarea in vigoare a acestor substante ca agregate de molecule mici, Staudinger propuse au fost formate din macromolecule compus din 10.000 sau mai multi atomi. El a formulat o structura de polimer pentru cauciuc, bazat pe o unitate de izopren repetabile (denumit in continuare dintr-un monomer). Pentru contributiile sale la chimie, Staudinger a primit Premiul Nobel 1953. Termenii polimer si monomer au fost derivate din greaca radacini poli (multe), mono (unul) si meros (partial).

Recunoasterea faptului ca macromolecule polimerice alcatuiesc multe materiale naturale importante a fost urmata de crearea unor analogii sintetici cu o varietate de proprietati. Intr-adevar, aplicatii ale acestor materiale ca fibre, filme flexibile, adezivi, vopsele rezistente si solide dure, dar usoare s-au transformat societatea moderna. Cateva exemple importante dintre aceste substante sunt discutate in urmatoarele sectiuni.

2. Scrierea formulelor pentru macromoleculelor polimerice

Unitatea repetarea structurale de cele mai multe polimeri simplu nu numai reflecta monomer (e) de la care polimeri sunt construite, dar ofera de asemenea un mijloc concis pentru desen structuri pentru a reprezenta aceste macromolecule. Pentru polietilena, probabil cel mai simplu polimer, acest lucru este demonstrat de urmatoarea ecuatie. Aici etilena (etenei) este monomer, polimer si corespunzatoare liniara este numit polietilena de inalta densitate (HDPE). HDPE este compus din macromolecule in care n variaza de la 10.000 la 100.000 (greutate moleculara 2 * ^5-03 octombrie * 10 ^6).

Daca Y si Z reprezinta moli de monomer si polimer, respectiv, Z este de aproximativ 10 ^-5 Y. Acest polimer este numit polietilena, mai degraba decat polymethylene, (-CH ₂ -) _n, deoarece etilena este un compus stabil (metilen nu este), si este, de asemenea, serveste drept precursor sintetic al polimerului. Cele doua obligatiuni ramase deschise la capetele de lant lung de atomi de carbon (magenta colorate) nu sunt in mod normal specificat, pentru ca atomii sau grupurile gasite acolo depinde de procesul chimic utilizat pentru polimerizare. Metodele sintetice folosite pentru a pregati acest lucru si alti polimeri vor fi descrise mai tarziu in acest capitol.  
Spre deosebire de compusi simple pure, cele mai multe polimeri nu sunt compuse din molecule identice. Moleculele de HDPE, de exemplu, sunt toate lanturi lungi de carbon, dar lungimea pot varia in functie de mii de unitati monomere. Din acest motiv, greutati moleculare polimer sunt, de obicei, date ca medii. Doua valori determinate experimental sunt frecvente: M _n, numarul de greutate moleculara medie, se calculeaza de la distribuirea fractia molara de molecule de dimensiuni diferite intr-un esantion, si M _w, greutatea medie a masei moleculare, se calculeaza de la distributia greutatii fractiunea de diferite molecule mijlocii. Acestea sunt definite mai jos. Deoarece moleculele mai mari intr-o proba cantareste mai mult decat moleculele mici, greutatea medie a M _g este in mod necesar oblica la valori mai mari, si este intotdeauna mai mare decat M _n. Deoarece dispersia greutatea de molecule intr-un esantion se ingusteaza, M _w abordari M _n, iar in cazul putin probabil in care toate moleculele de polimer au ponderi identice (o pura monodisperse esantion), raportul M _w / M _n devine unitate.

Multe materiale polimerice avand in lant-ca structuri similare cu polietilena sunt cunoscute. Polimeri format printr-o simpla legarea impreuna de unitati monomere, cu nici o pierdere sau castig de material, sunt numite polimeri plus sau lant de crestere polimeri. O lista a unor polimeri plus importante si a precursorilor lor monomer este prezentata in tabelul de mai jos.

3. Proprietati de Macromolecule

O comparatie a proprietatilor de polietilena (LDPE & HDPE atat), cu cauciuc de polimeri naturali si celuloza este instructiv. Dupa cum sa mentionat mai sus, macromolecule sintetice HDPE au mase cuprinse intre ^cinci.10 - 06.10 uam (LDPE molecule sunt mai mult de o suta de ori mai mic). Moleculele de cauciuc si celuloza au zone similare masa, dar mai putine unitati monomere datorita dimensiunii monomerului lui mai mare. Proprietatile fizice ale acestor trei substante polimerice difera intre ele, si, desigur, din monomeri lor.

Pentru a tine seama de diferentele notat aici, avem nevoie sa ia in considerare natura structurii macromoleculare agregat, sau morfologia, de fiecare substanta. Deoarece moleculele de polimer sunt atat de mari, acestea ambalaj, in general, impreuna intr-un mod non-uniforme, cu regiunile sau ordonate cristalin, cum ar fi amestecat, impreuna cu domeniile dezordonate sau amorf. In unele cazuri, intregul solid poate fi amorf, compus in intregime din incolacit si a lanturilor de incurcate macromoleculare. Cristalinitatea apare atunci cand lanturi liniare polimer structural sunt orientate intr-o uniforma tridimensional matrice. In diagrama de pe dreapta domenii, cristaline sunt colorate cu albastru.
Cristalinitatea Cresterea este asociata cu o crestere de rigiditate, rezistenta la tractiune si opacitate (din cauza imprastierea luminii). Polimeri amorf sunt de obicei mai putin rigide, mai slab si mai usor deformate. Ele sunt deseori transparente.

Trei factori care influenteaza gradul de cristalinitate sunt:

Importanta primilor doi factori este frumos ilustrata de diferentele dintre LDPE si HDPE. Dupa cum sa mentionat mai devreme, HDPE este compus din lanturi foarte lungi de hidrocarburi unbranched. Aceste ambalaj, impreuna cu usurinta in domenii cristaline, care alterneaza cu segmente amorfe, iar materialul rezultat, in timp ce destul de puternic si rigid, pastreaza un anumit grad de flexibilitate. In contrast, LDPE este compus din lanturi mai mici si mai puternic ramificata, care nu adopta cu usurinta structuri cristaline. Acest material este, prin urmare, mai moale, mai slab, mai putin dens si mai usor deformate decat HDPE. Ca o regula, proprietati mecanice, cum ar fi ductilitate, rezistenta la tractiune, si cresterea duritate si, eventual, la nivel off cu lungimea lantului in crestere.

Natura de celuloza sustine analiza de mai sus si demonstreaza importanta treilea factor (iii). Pentru a incepe cu, lanturi de celuloza adopta cu usurinta un mediu stabil tija-cum ar fi conformatie. Aceste molecule se alinieze una langa alta, in fibre, care sunt stabilizate prin lipirea de hidrogen inter-lant intre cele trei grupe hidroxil pe fiecare unitate monomera. In consecinta, cristalinitatea este mare, iar moleculele de celuloza nu se misca sau aluneca una fata de cealalta. Concentratia mare de grupuri hidroxil, de asemenea, conturile pentru absorbtia facile de apa, care este caracteristic din bumbac.

Cauciuc natural este un polimer amorf complet. Din pacate, proprietatile potential utile din cauciuc latex prime sunt limitate de dependenta de temperatura, cu toate acestea, aceste proprietati pot fi modificate prin modificare chimica. Obligatiunile cis-duble in lantul de hidrocarburi prevad segmente plane care intaresc, dar nu indreptati lantului. In cazul in care aceste segmente rigide sunt complet eliminate prin hidrogenare (H ₂ & Pt catalizator), lanturi pierde toate constrainment, iar produsul este un punct de topire scazut de parafina ca semisolide de mica valoare. Daca in schimb, lanturi de molecule de cauciuc sunt usor reticulate de atomi de sulf, un proces numit vulcanizare, care a fost descoperit de Charles Goodyear in 1839, proprietatile de dorit elastomeric, din cauciuc sunt imbunatatit in mod substantial. La reticulare% 2 - 3-un cauciuc moale util, care nu mai sufera si de probleme stickyness fragilitatii la incalzire si racire, se obtine. La reticulare% 25 - 35 un produs rigid cauciuc dur este format. Urmatoarea ilustratie arata o sectiune transversala legat de cauciuc amorf. Facand clic pe diagrama se va schimba la un display din sectiunea intins corespunzatoare. Lanturi mai mare-a ordonat in conformatie intinsa entropically sunt instabile si a reveni la starea lor originala rulate atunci cand a permis sa se relaxeze (click pentru a doua oara).

La data de incalzire sau de racire mai polimeri suferi tranzitii termice care ofera introspectie in morfologia lor. Acestea sunt definite ca fiind de tranzitie se topesc, _m T, si de tranzitie de sticla, T _g.

T _g de multe ori depinde de istoria probei, tratament termic special anterior, manipulare mecanica si recoacere. Acesta este uneori interpretata ca temperatura de mai sus, care portiuni semnificative din lanturile de polimer sunt capabili sa alunece trecut reciproc, in raspuns la o forta aplicata. Introducerea de substituenti relativ mari si rigid (cum ar fi inele de benzen) va interfera cu aceasta miscare lant, astfel ncreasing T _g (polistiren nota de mai jos). Introducerea de compusi mici moleculare numite plastifianti in matricea polimerica creste spatierea interchain, permitand libera lant la temperaturi mai mici. cu o scadere a rezultat in T _g. Eruptie de gaze de plastifianti folosit pentru a modifica componentele interioare din plastic de automobile produce "miros de masina noua", la care suntem obisnuiti.

Cauciuc este un membru al unui grup important de polimeri elastomeri numit. Elastomeri sunt polimeri amorf, care au capacitatea de a intinde si apoi sa se intoarca la forma lor initiala, la temperaturi de peste T _g. Aceasta proprietate este important in aplicatii cum ar fi garniturile si O-inele, astfel incat dezvoltarea de elastomeri sintetici, care pot functiona in conditii dificile sau solicitante ramane un obiectiv practic. La temperaturi mai mici de T _g elastomeri deveni solide rigide sticlos si pierde toate elasticitate. Un exemplu tragic al cauzat Challenger spatiul de transfer de la dezastru. Caldura si rezistenta la substante chimice O-ringurile folosite pentru a sigila sectiuni ale rachetelor de rapel solid, din pacate, a avut un mare T _g aproape de 0 ° C. Temperaturile scazute in mod neasteptat in dimineata zilei de lansare au fost sub acest _g T, permitand gaze fierbinti de rachete pentru a scapa de sigilii.

4. Regio si Stereoisomerization in Macromolecule

Monomeri simetrice, cum ar fi de etilena si tetrafluoroethylene se pot alatura impreuna intr-un singur mod. Monomeri Monosubstituted, pe de alta parte, se pot alatura impreuna in doua moduri organizate, descrisa in urmatoarea diagrama, sau intr-un mod aleatoriu treia. Cei mai multi monomeri de acest gen, inclusiv propilena, clorura de vinil, stiren, acrilonitril si esteri acrilic, prefera sa se alature intr-un mod cap-la-coada, cu unele dezordine care apar din cand in cand. Motivele pentru aceasta regioselectivity va fi discutat in sectiunea sintetic metodele.

In cazul in care lantul de polimer este redactat intr-un mod zig-zag, asa cum se arata mai sus, fiecare dintre grupurile substituentului (Z) vor fi in mod necesar situat deasupra sau dedesubtul planului definit de catre lantul de carbon. In consecinta, putem identifica trei izomeri configurational de asemenea polimeri. Daca toate substituenti se afla pe o parte a lantului de configurare este numit isotactic. In cazul in care substituenti supleant de la o parte in alta intr-un mod regulat de configurare este numit syndiotactic. In cele din urma, un aranjament aleatoriu de grupuri de substituent este mentionata ca atactic. Exemple de aceste configuratii sunt prezentate aici.

Polimeri multe comune si folositoare, cum ar fi polistiren, poliacrilonitril si poli (clorura de vinil) sunt atactic ca in mod normal pregatite. Catalizatori particularizate, care stereoregular polimerizarea efect de polipropilena si a unor alti monomeri au fost dezvoltate, precum si proprietatile imbunatatite asociate cu cristalinitatea crescuta a acestor produse a facut acest lucru un domeniu important al anchetei. Urmatoarele valori ale T _g au fost raportate.

Proprietatile dintr-un polimer dat va varia considerabil cu tacticity sale. Astfel, polipropilena atactic este inutil ca un material de constructie solida, si este angajat in principal, ca o componenta de adezivi sau ca o matrice moale pentru materiale compozite. In contrast, polipropilena isotactic este un mare punct de topire solid (cca. 170 ° C), care poate fi modelat sau prelucrate in componentele structurale.

Toate monomeri din care sunt facute polimeri plus sunt alchene sau alchenelor functional substituite. Transformarile cele mai frecvente si termodinamic favorizat chimice ale alchenelor sunt reactii plus. Multe dintre aceste reactii plus sunt cunoscute de a proceda intr-un mod treptat, prin intermediari reactive, iar acest lucru este mecanismul urmata de cele mai multe polymerizations. O diagrama care sa ilustreze aceasta adunare generala din macromolecule liniare, care sprijina lantul de polimeri numele de crestere, este prezentat aici. Deoarece o pi-obligatiuni in monomerul este convertit la un sigma-obligatiuni in polimer, reactia de polimerizare este de obicei exotermica de 8 - 20 kcal / mol. Intr-adevar, cazurile de polymerizations exploziv necontrolate au fost raportate.

Este util sa se faca distinctia patru proceduri de polimerizare de montare aceasta descriere generala.

1. Radical-lantul de crestere de polimerizare

Aproape toate monomerilor descrise mai sus sunt supuse la polimerizare radical. Deoarece acest lucru poate fi initiata de urme de oxigen sau alte impuritati minore, probe pure ale acestor compusi sunt adesea "stabilizat", de cantitati mici de inhibitori de radicale, pentru a evita reactii nedorite. Cand polimerizare radicala este dorit, trebuie pornit prin utilizarea unui initiator radicale, cum ar fi un peroxid sau de anumiti compusi azo. Formulele de unele initiatori comune, si ecuatiile arata formarea de specii de radicale de la aceste initiatorilor sunt prezentate mai jos.

Prin folosirea cantitati mici de initiatori, o mare varietate de monomeri pot fi polimerizat. Un exemplu in acest sens polimerizare radicala este transformarea de stiren pentru polistiren, se arata in diagrama de mai jos. Primele doua ecuatii a ilustra procesul de initiere, precum si ultimele doua ecuatii sunt exemple de raspandire lant. Fiecare unitate monomer adauga la lantul de crestere intr-un mod care genereaza cele mai radicale stabil. Deoarece radicalii de carbon sunt stabilizate de substituenti de multe feluri, preferinta pentru cap-la-coada regioselectivity in cele mai multe polymerizations plus, este de inteles. Deoarece radicalii sunt tolerante multe grupuri functionale si de solventi (inclusiv apa), polymerizations radicale sunt utilizate pe scara larga in industria chimica.

Pentru a vedea un model animat de radicale lantului de crestere polimerizare de clorura de vinil

In principiu, odata ce a inceput o polimerizare radicala ar putea fi de asteptat sa continue necontrolata, producand un polimeri cateva extrem de lant lung. In practica, un numar mai mare de lanturi de dimensiuni moderat sunt formate, indicand faptul ca lant-reactii de incheiere trebuie sa fie loc. Cele mai frecvente procese de terminare a apelurilor sunt combinata Radical si disproportionare. Aceste reactii sunt ilustrate de urmatoarele ecuatii. Lanturi in crestere polimer sunt colorate cu albastru si rosu, si atomul de hidrogen transferate in disproportionare este de culoare verde. Retineti ca in ambele tipuri de terminare a doua situri reactive radicale sunt eliminate prin transformarea simultana a produs stabil (e). Intrucat concentratia de specii radical intr-o reactie de polimerizare este relativ mic pentru a reactantilor altele (de exemplu, monomeri, solventi si lanturi reziliat), rata la care aceste reactii radicale-radicale de terminare apare este foarte mic, cele mai multe lanturi si in crestere a atinge o lungime moderata inainte de incetarea.

Importanta relativa a acestor terminale variaza in functie de natura de polimerizare in curs de monomer. Amestec de acrilonitril si stiren este procesul majore. Cu toate acestea, metacrilat de metil si de acetat de vinil sunt oprite in principal de catre disproportionare.

O alta reactie care abate radical lant de crestere pentru producerea de polymerizations din macromolecule lineare de transfer se numeste lant. Dupa cum sugereaza si numele, aceasta reactie se misca de carbon radical de la o locatie la alta printr-un transfer de intermoleculara sau intramolecular atom de hidrogen (culoare verde). Aceste posibilitati sunt demonstrate de urmatoarele ecuatii

Reactii de transfer lant sunt predominante in special in polimerizare sub presiune radicala ridicat de etilena, care este metoda utilizata pentru a face LDPE (polietilena de joasa densitate). 1?-radicale de la sfarsitul unui lant de crestere este convertita intr-o mai stabila 2 °-radicale prin transfer de atom de hidrogen. Polimerizare in continuare pe site-ul radicala genereaza un lant lateral de radicala, iar acest lucru poate la randul sau, duce la crearea de lanturi de alta parte de reactii de transfer lant. Ca urmare, morfologia de LDPE este o retea amorfa din macromolecule foarte ramificat.

2. Cationice lantul-Crestere de polimerizare

Polimerizarea izobutilen (2-methylpropene), prin urme de acizi puternici este un exemplu de polimerizare cationic. Produsul poliisobutilena este un solid moale cauciucata, T _g = ^_ 70 ° C, care este folosit pentru tuburi interioare. Acest proces este similar cu polimerizare radical, dupa cum o demonstreaza de urmatoarele ecuatii. Cresterea lantului inceteaza atunci cand carbocation terminalului se combina cu o nucleophile sau pierde un proton, oferind un alchenoxidului terminal (asa cum se arata aici).

Monomerii poarta grupuri de cationi de stabilizare, cum ar fi alchil, fenil sau de vinil poate fi polimerizate prin procese cationic. Acestea sunt in mod normal, initiate la o temperatura scazuta in solutie de clorura de metilen. Acizi puternici, cum ar fi HClO _4, sau acizi Lewis care contin urme de apa (asa cum este aratat mai sus) sa serveasca drept initierea reactivi. La temperaturi scazute, reactii de transfer lant sunt rare in polymerizations astfel, astfel incat polimeri care rezulta sunt curat liniara (unbranched).

3. Anionica lantul-Crestere de polimerizare

Tratamentul de o solutie de THF rece stiren cu 0.001 echivalente de n-butyllithium produce o polimerizare imediata. Acesta este un exemplu de polimerizare anionice, cursul de care este descrisa de urmatoarele ecuatii. Cresterea lantului poate fi reziliat de apa sau de dioxid de carbon, si lantul de transfer apare rareori. Monomeri numai avand in substituenti anioni de stabilizare, cum ar fi fenil, ciano sau carbonil sunt substraturi bun pentru aceasta tehnica de polimerizare. Multe dintre polimeri rezultate sunt in mare masura isotactic in configuratie, si au gradul ridicat de cristalinitate.

Specii care au fost folosite pentru a initia polimerizare anionica includ metale alcaline, alcalino-amide, lithiums alchil si diverse surse de electroni. O aplicatie practica a polimerizare anionici apare in utilizarea superglue. Acest material este metil 2-ciancrilat, CH ₂ = C (CN) de CO ₂ CH _3. Cand sunt expuse la apa, amine sau nucleophiles parte, o polimerizare rapida a acestui monomer are loc.

4. Ziegler-Natta de polimerizare catalitica

Unei proceduri eficiente si stereospecific polimerizare catalitica a fost dezvoltat de Karl Ziegler (Germania) si Giulio Natta (Italia), in anii 1950. Constatarile lor permis, pentru prima data, sinteza de polietilena neramificat, cu masa moleculara mare (HDPE), sinteza de laborator de cauciuc natural din izopren, si controlul configurational de polimeri de la alchenelor terminale cum ar fi propena (de exemplu, isotactic pur si polimeri syndiotactic). In cazul de etilena, polimerizare rapida a avut loc la presiune atmosferica si moderata pana la temperatura scazuta, oferind un produs mai puternic (mai mult cristalina) (HDPE) decat cea de la polimerizare radicala (LDPE). Pentru aceasta descoperire importanta aceste chimisti a primit Premiul Nobel in 1963 chimie.

Ziegler-Natta catalizatori sunt pregatite de reactia anumitor halogenuri metalice de tranzitie cu reactivilor organometalici, cum ar fi reactivi alchil de aluminiu, litiu si zinc. Catalizator formate prin reactia de triethylaluminum cu tetraclorura de titan a fost studiat pe scara larga, dar alte metale (de exemplu, V & Zr), de asemenea, au dovedit eficiente. Diagrama urmatoare prezinta un mecanism pentru aceasta reactie util. Altii au fost sugerate, cu modificari pentru a se adapta eterogenitatea sau omogenitatea catalizator. Polimerizarea propilenei printr-o actiune de catalizator titan ofera un produs isotactic, intrucat, un catalizator pe baza de vanadiu confera un produs syndiotactic.

Sinteza de macromolecule compus din mai mult de o unitate monomerice repetabile a fost explorata ca un mijloc de a controla proprietatile materialului rezultat. In acest sens, este util pentru a distinge mai multe moduri in care diferitele unitati monomerice ar putea fi incluse intr-o molecula polimerice. Urmatoarele exemple se refera la un sistem de doua componente, in care un monomer este desemnat A si B celelalte.

1. Adaugare copolimerizare

Cele mai multe copolymerizations directa a amestecurilor de monomeri equimolar diferite da copolimeri statistice, sau daca un monomer este mult mai reactiv un homopolimer aproape de acel monomer. Copolimerizare de stiren cu metacrilat de metil, de exemplu, veniturile diferit in functie de mecanismul. Polimerizare radicala da un copolimer statistic. Cu toate acestea, produsul de polimerizare cationic este in mare parte din polistiren, si polimerizare anionica favorizeaza formarea de poli (metacrilat de metil). In cazurile in care reactivities relative sunt diferite, compozitia copolimer poate fi, uneori, controlate prin introducerea continua a unui amestec de monomeri partinitoare in reactie.
Formarea de copolimeri alternativ este favorizat in cazul in care monomerii au substituenti diferite polare (de exemplu, un electron si un electron retragerea alte donarea), si ambele au reactivities similare fata de radicali. De exemplu, stiren si acrilonitril copolymerize intr-un mod alternativ in mare masura.

O terpolimer de acrilonitril, butadiena si stiren, numit ABS cauciuc, este folosit pentru containere de mare impact, tevi si garnituri.

2. Bloc copolimerizare

Mai multe tehnici diferite pentru pregatirea copolimeri bloc au fost elaborate, multe dintre care folosesc reactii de condensare (sectiunea urmatoare). In acest moment, discutia noastra va fi limitata la o cerere de polimerizare anionice. In polimerizarea anionica a stiren descrise mai sus, un site de reactiv ramane la capatul lantului pana cand se stinge. Polimer nestinse a fost numit un polimer de viata, si daca stiren suplimentare sau un monomer diferit adecvat, se adauga un polimer bloc se va forma. Acest lucru este ilustrat de metacrilat de metil in urmatoarea diagrama.

Un numar mare de materiale importante si utile polimerice nu sunt formate prin lantul de crestere pentru procesele care implica specii reactive, cum ar fi radicalii, dar in loc sa procedeze prin transformari conventionale grupei functionale de reactanti polifunctionale. Aceste polymerizations de multe ori (dar nu intotdeauna) sa apara, cu pierderea unui produs secundar mic, cum ar fi apa, si, in general (dar nu intotdeauna) combina doua componente diferite intr-o structura alternativ. Dacron poliester si poliamida Nylon 66, prezentate aici, sunt doua exemple de polimeri sintetici condensare, de asemenea, cunoscut sub numele de pas-de crestere polimeri. In contrast cu polimeri lant de crestere, de cele mai multe care cresc de formarea de obligatiuni de carbon-carbon, pas-de crestere polimeri cresc, in general, de formarea de obligatiuni de carbon-heteroatom (CO & NC in Dacron & Nylon, respectiv). Desi polimeri de acest fel ar putea fi considerate a fi alternativ copolimeri, unitatea monomerica repetarea este de obicei definit ca o fractiune combinat.
Exemple de apar in mod natural polimeri de condensare sunt celuloza, lanturile polipeptidice ale proteinelor, si poli (?-hidroxibutiric acid), un poliester sintetizata in cantitati mari de sol anumite bacterii si apa. Formule pentru acestea vor fi afisate mai jos facand clic pe diagrama.  

1. Caracteristicile de Polimeri Condensul

Polimeri de condensare forma mai lent decat polimeri plus, de multe ori de caldura care necesita, si acestea sunt in general mai mici in greutate moleculara. Grupurile terminalul functionale pe un lant raman active, astfel incat grupurile de lanturi scurte combina in lanturi mai mari in stadiile avansate de polimerizare. Prezenta grupelor polare functionale pe lanturile de imbunatateste adesea lant lant atractii, mai ales daca aceste implica lipirea pe baza de hidrogen, si, prin urmare cristalinitatea si rezistenta la tractiune. Urmatoarele exemple de polimeri de condensare sunt ilustrative.
Retineti ca pentru sinteza comerciale componentele acid carboxilic, poate fi de fapt angajati sub forma de instrumente derivate, cum ar fi esterii de simplu. De asemenea, reactii de polimerizare pentru Nylon 6 si spandex nu procedeaza prin eliminarea de apa sau alte molecule mici. Cu toate acestea, in mod clar polimer face printr-un proces pas-de crestere.

Unele Condensul Polimeri

Formula	Tip	Components	T g? C	T m ° C
~ [CO (CH 2) 4 CO-OCH 2 CH 2 O] n ~	poliester	HO 2 C-(CH 2) 4-CO 2 H HO-CH 2 CH 2-OH	<0	50
	poliester Dacron Mylar	2 alin HO CC 6 H 4-CO 2 H HO-CH 2 CH 2-OH	70	265
	poliester	meta HO 2 CC 6 H 4-CO 2 H HO-CH 2 CH 2-OH	50	240
	policarbonat Lexan	(HO-C 6 H 4 -) 2 C (CH 3) 2 (Bisfenol A) X 2 C = O (X = OCH 3 sau Cl)	150	267
~ [CO (CH 2) 4 CO-NH (CH 2) 6 NH] n ~	poliamida Nylon 66	HO 2 C-(CH 2) 4-CO 2 H H 2 N-(CH 2), 6-NH 2	45	265
~ [CO (CH 2) 5 NH] n ~	poliamida Nylon 6 Perlon		53	223
	poliamida Kevlar	2 alin HO CC 6 H 4-CO 2 H alin H 2 NC 6 H 4-NH 2	---	500
	poliamida Nomex	meta HO 2 CC 6 H 4-CO 2 H meta H 2 NC 6 H 4-NH 2	273	390
	poliuretan Spandex	Hoch 2 CH 2 OH	52	---

Diferenta in T _g si _m T intre poliester prima (complet alifatice) si cele doua poliamide nailon (intrarile cincea & 6-a) prezinta efectul de lipire pe baza de hidrogen intra-lant pe cristalinitatea. Inlocuirea legaturilor flexibile alkylidene cu inele de benzen rigid rigidizeaza, de asemenea, lantul de polimer, ceea ce duce la cresterea caracter cristalin, asa cum sa demonstrat pentru poliesteri (punctele 1, 2 si 3) si poliamide (intrarile 5, 6, 7 si 8). Ridicat T _g si valorile T _m pentru amorfe polimer Lexan sunt in concordanta cu transparenta si stralucitoare ca sticla rigiditate. Kevlar si Nomex sunt materiale extrem de dure si rezistente, care gasesc utilizarea in bullet-dovada veste si haine rezistente la foc.

Multi polimeri, cat si de condensare plus, sunt utilizate ca metode de fibre sef de filare, polimeri sintetici in fibre sunt din topituri sau solutii vascoase. Poliesteri, poliamide si de poliolefine sunt, de obicei, tors din topeste, cu conditia ca _m T nu este prea mare. Poliacrilati sufera degradarea termica si sunt, prin urmare, tors din solutie intr-un solvent volatil. Rece-desen este un tratament fizic important care imbunatateste puterea si aspectul acestor fibre polimerice. La temperaturi mai sus T _g, o mai gros decat fibra de dorit poate fi fortat sa intins de multe ori lungimea, si in astfel lanturile de polimer devin untangled, si tind sa se alinieze intr-un mod paralel. Aceasta procedura rece desen organizeaza domenii aleatoriu orientate cristalin, si aliniaza, de asemenea, domeniile amorfe astfel incat acestea sa devina mai cristalina. In aceste cazuri, morfologia fizic orientat este stabilizat si retinuta in produsul final. Acest lucru contrasteaza cu polimeri elastomerice, pentru care morfologia intinsa sau aliniat este instabila in raport cu morfologia amorfe bobina aleatoare.
Facand clic pe urmatoarea diagrama, un desen animat de aceste schimbari vor comuta de la o extrema la alta. Acest tratament la rece de desen poate fi, de asemenea, utilizat pentru a trata filme polimerice (de exemplu, Mylar & Saran), precum si fibre.

Pasul de crestere polimerizare este, de asemenea, utilizate pentru prepararea unei clase de adezivi si solide amorfe numite rasini epoxidice. Aici are loc unirea covalenta printr-o _N S 2 reactie intre un nucleophile, de obicei, o amina, si un epoxidice terminale. In urmatorul exemplu, aceeasi bisfenol A intermediar utilizat ca monomer pentru Lexan serveste ca o schela bifunctionali la care inelele epoxidul sunt atasate. Bisfenol A este pregatita de condensare cu acid catalizata de acetona cu fenol.

2.Thermosetting vs Polimeri termoplastici

Cele mai multe dintre polimeri descrise mai sus sunt clasificate ca fiind termoplastic. Acest lucru reflecta faptul ca de mai sus T _g, acestea pot fi modelate sau presate in forme, filate sau turnate din topeste sau dizolvate in solventi mai tarziu potrivita pentru modelare. Deoarece de la punctul lor de topire ridicate si solubilitate slaba in cele mai multe solventi, Kevlar si Nomex sa dovedit a fi o provocare, dar acest lucru a fost in cele din urma rezolvata.
Un alt grup de polimeri, caracterizate de un grad inalt de reticulare, rezista la deformare si solutie o data pe morfologia lor final este atins. Astfel de polimeri sunt, de obicei, pregatite in forme faptul ca productia de obiectul dorit. Deoarece aceste polimeri, odata constituit, nu poate fi remodelat prin incalzire, acestea sunt numite thermosets. Formule partiale pentru patru dintre acestea vor fi afisate mai jos facand clic pe butonul corespunzator. Ecranului initial este de bachelita, una din plastic primul complet sintetic pentru a vedea utilizarea comerciala (circa 1910).

Un polimer rasinoase naturale numita lignina are o structura reticulat similare cu bachelita. Lignina este matricea amorfa, in care fibrele de celuloza din lemn sunt orientate. Lemnul este un material natural compozit, echivalentul naturii de fibra de sticla si fibra de carbon compozite. O structura partiala pentru Lignan este aratata aici