14 szakasz

14.2. Osztályba tartozó polimerek és ezek kémiai szerkezete

Kémiailag polimerek ismétlődő egységeket három kategóriába sorolhatók: szerves, szervetlen vagy szerves. Szerves polimerek a fő láncban lévő szénatomra, valamint az oxigén, nitrogén és kén. Az oldalsó csoportok lehetnek különböző szerves és szervetlen csoportok vagy atomok. Szervetlen polimerek álló szervetlen tartalmaz a láncban, és a saját keretben. Fémorganikus polimerek - vegyület makromolekula, amely együtt a szénatomokkal tartalmaznak szervetlen egységekkel. Szerint a szerkezet a láncok elmúlt három csoportba oszthatók:

vegyületet szervetlen láncok keretezi egymás szerves csoportokat;
szén-láncú polimerek, amelyekben a heteroatom a keretben (kivéve a nitrogén, oxigén, kén, és a halogéneket - ún szerv-atomok);
vegyület organoneorganicheskimi lánc. A vegyületek egyes osztályokba osztható gomotsepnye és hetero; az első áramköri álló atomok egyik eleme, a második - atomok két vagy több elemet, az összetétele a függő csoportok nem tekinthető.

A konzisztencia és a fizikai és mechanikai tulajdonságait a polimerek (a zárójelben szereplő példák) kemény infúzióként (politetrafluor-etilén vagy „Teflon”), kemény, hőre lágyuló (polisztirol, polietilén, polivinil-klorid, butadién-sztirol termoplasztikus elasztomer), a rugalmas (gumi, természetes és a legtöbb szintetikus), műanyag (szintetikus és természetes polimerek és oligomerek, néhány uretán és szilikon gumik), folyós készítmények oligomerek és folyékony gumikat.

Szerves polimerek gomotsepnye - rendszerint szén láncú vegyületek, a fő láncot, amelynek vannak felépítve szénatomos. Ők vannak osztva alifás (telített és telítetlen), aromás vagy alifás-aromás. A következő példák a képviselői ezen osztályok polimerek.

Alifás korlátozza polimerek általános szerkezetét a lánctag

X = H - polietilén

X = CH3 - polipropilén

X = Cl - polivinil-klorid,

X = F - polivinil-fluorid,

X = OH - polivinil-alkohol,

X = OCOCH3 - polivinil-acetát,

X = CHO - poliakrolein,

X = NH2 - polivinil-,

X = COOH, - poliakrilsav,

X = COOCH3 - polimetil-akrilát,

X = C (O) NH 2 - poliakrilamid

X = CN - poliakrilnitril,

X = C (O) CH 3 - polimetilvinilketon et al.

Alifás, telítetlen polimerek egység szerkezete a csoport a típus

X = H - polibutadién

X = CH3 - poliizoprén

X = Cl -, stb polikloroprén.

Aromás polimerek egységek: arilén-

(Polietilenfenilen) és mások.

Szervetlen gomotsepnye kapott polimerek csak csoportjának elemei III-IV. A növekvő sor számát minden egyes csoporton belül növeli a mértékű az elektron delokalizáció a linkek, hogy drasztikusan csökken az energia s -kötéseken atomok között az azonos elem, azaz. E. Az a képesség, a sejtek alkotnak erős kötések. Keretezése hiányában szerves csoportok is jelentős hatást gyakorol a tulajdonságait szervetlen makromolekulák. A szerves polimerek elektron pályák atomok az oldalsó csoportok védett gerincét a támadástól elektrofil és nukleofil ágensek, jellegének meghatározása intermolekuláris kölcsönhatások. A nagy molekulatömegű szervetlen polimerek, ezek a hatások nem jelennek meg. Az alábbiakban képleteket és nevét egy szervetlen homo-:

karabély ( # 139; C # 140; C # 139; C # 140; C # 139; );
kumulatív ( # 141; C # 141; C # 141; C # 141; );
poliszilán ( # 139; SiH2 # 139; SiH2 # 139; );
poligerman ( # 139; GeH2 # 139; GeH2 # 139; );
polisera ( # 139; S # 139; S # 139; S # 139; S # 139; ) És mások.

Számos szervetlen polimerek meglehetősen korlátozott, egyre elterjedt gomotsepnye fémorganikus polimer szervetlen láncok és keretezett szerves csoportokkal vagy szerves láncok és fémorganikus keret, például poliorganosilany (-SiR2 -), polivinilalkilsilany (-CH2-CH (SiR3) -), alkil ( aril) bór-tartalmú polimerek (-BR-) és mások.

Szervetlen hetero-polimerek épülnek atomok csoportjából III (B, Al), IV (Si, Ge, Pb, Sn), V (P, As, Sb), VI (S, Se, Te), és oxigén és a nitrogén atomok kombinációban. A következők képviselői lánc szerkezete ezen polimerek:

polikovasav HO [( # 139; SiO 2) -2] n # 139; OH;
polifosfonitrilhlorid vagy polidihlorfosfazen ( # 139; PCl2 # 141; N # 139; ) N;
poliborazoly ( # 139; NR # 139; BX # 139; ) N et al.

Egy nagy csoport heteroláncú polimerek képezik fémorganikus vegyületek, amelyek közül a legnagyobb gyakorlati jelentősége a polimerek, amelyek szervetlen láncok szerves oldalcsoportokkal. Ezek közé tartoznak a szilikon polimerek, amelyek fő láncok állnak szilícium, oxigén-, nitrogén-, kén-, és fémek (bór, alumínium, titán, vas, stb). A leggyakoribb ezek közül a következő típusú polimerek:

poliorganosziloxánok ( # 139; SiR2 # 139; O # 139; SiR2 O # 139; );
poliorganosilazany ( # 139; SiR2 # 139; NH # 139; SiR2 # 139; NH # 139; );
poliorganosiltiany ( # 139; SiR2 # 139; S # 139; SiR2 # 139; S # 139; );
polibororganosiloksany ( # 139; SiR2 # 139; O # 139; B (O # 139; ) # 139; O # 139; SiR2 # 139; O # 139; );
polialyumoorganosiloksany ( # 139; SiR2 # 139; O # 139; Al (O # 139; ) # 139; O # 139; );
polititanorganosiloksany ( # 139; SiR2 # 139; O # 139; Ti (O2) # 139; O # 139; SiR2 # 139; O # 139; );
poliorganofosfazeny ( # 139; PR2 # 141; N # 139; PR2 # 141; N # 139; ).

Polisziloxánok heteroatomot tartalmazó lánc harmadik - fém - úgynevezett polimetalloorganosiloksanami.

Polimerek a organoneorganogennymi atomok láncok tartalmaznak szénatomot, szilíciumot, az oxigén és mások. Ezek közé tartoznak, például, polikarboszilán ( # 139; SiR2 # 139; (C) X # 139; SiR2 # 139; ) Polikarbosiloksany ( # 139; SiR2 # 139; (C) X # 139; SiR2 # 139; O), heterociklusos polikarborany karboranovymi láncok ( # 139; CB10 H10 C # 139; ) És mások.

A polikarbosilanah polikarbosiloksanah szénlánc és (c) X # 139; Ez állhat alifás, aromás vagy alkilaromás (vegyes) egységek.

Vegyületek szerves láncok és oldalsó Elemorganikus gyökök a fő láncok felépítve szén- és oxigénatom, szén és nitrogén, szén-dioxid és kén, és oldalsó linkek - a Elemorganikus tartalmazó csoportok szilíciumatom, germánium, ón, bór, foszfor, ólom és egyéb elemekkel. A példák közé tartoznak a polimetilén karboranilenmetilakrilat-2 (a) és szililezett polibutadién (b), és m. O.:

A fenti polimerek és oligomerek lényegében ismétlődő alkotó egységek, amelyekben az atomok kovalens kémiai kötések. Vannak még polimerek, linkeket kialakítva intramolekuláris ciklusok fémionok (komplexképző anyag), és a belső-szubsztituensek (ligandumok). A kapcsolat közöttük készül eredményeként donor-akceptor kölcsönhatás kialakulását a koordinációs kötés (vegyérték járulékos) és az ionos kötés (vegyérték). Elektron befogadására koordinációs kötést minden fém a periódusos rendszer kivételével az ötödik. Donoratom adására képes elektronok alkotnak ezzel összefüggésben - az oxigén, nitrogén, kén, fluor, klór, a különböző szerves csoportokat. Ezeket a vegyületeket nevezzük fokális hetero-polimerek. Ahogy lehet szerves vagy szervetlen, attól függően, hogy a szerkezet a lánc.

Hetero-szerves polimerek vannak osztva osztályokba természetétől függően az összekötő heteroatom egységek a makromolekuláris lánc. Ilyenek például a következő osztályokba tartozó hetero-polimerek:

poliéter csoportok # 138; C # 139; Oh # 139; C # 137; a láncban (polimetilén-oxid, polietilén-oxid, polipropilén-oxid, politetrametilenoksid (vagy polifurit) előállítható a polimerizáció tetrahidrofurán). A kis molekulatömegű tagjai ennek az osztálynak például polietilén-glikolokat;
poliészter csoportok # 139; C (O) # 139; Oh # 139; a láncok (polietilén-tereftalát - kondenzációs terméke etilén-glikol sav a tereftálsav, melynek szerkezeti ismétlődő egység etilén-oxid-csoport a tereftálsav ( # 139; CH2 # 139; CH2 # 139; Oh # 139; CO # 139; C6 H4 # 139; CO # 139; Oh # 139; );
poliacetálok csoportokkal # 139; Oh # 139; CHX # 139; Oh # 139;. ahol X = # 139; H # 139; CH3 vagy más alkilcsoport (tipikus képviselője ezeknek a vegyületeknek a komplex természetes polimer molekula - cellulóz);
poliamidok csoportok -NH-C (O) -, polikondenzációval előállított diaminok dikarbonsavak, mint például a polihexametilén-adipamid # 139; NH (CH 2) 6 # 139; NHC (O) # 139; (CH 2) 4 # 139; C (O) # 139; ;
poliimidek, amelyek gyűrűs imid csoport láncok # 139; N # 139; (CO) 2 # 139; N # 139; (Polypyromellitimides);
polialkilenmocheviny csoportokkal # 139; NH # 139; C (O) NH # 139;. polinonametilenmochevina # 139; (CH 2) 9 # 139; NH # 139; CO # 139; NH # 139; ;
poliuretánból csoportokkal # 139; NH # 139; C (O) # 139; O # 139; R # 139; (Uretán gumi, merev poliuretánok);
poliszulfidok (thiokols) kén-hidak # 139; CH2 # 139; sx # 139;. ahol x = 1, 2, 4 (folyékony thiokols);
poliszuifonok csoportokkal # 139; R # 139; S (O2) # 139; (Például, poli-para -oksidifenilsulfon # 139; C6 H4 # 139; O # 139; C6 H4 # 139; S (O2) # 139;. polioktametilensulfon # 139; (CH 2) 8 # 139; S (O2) # 139; ) És mások.

A fenti tipikus képviselői különféle osztályokba tartozó polimerek, annak ellenére, hogy a különböző jellegű atomok az ismétlődő egységek egy közös: a kapcsolatok közötti atomok és működése olyan kémiai vagy fókuszpontok, azok hosszal 0,1-0,2 nm, és a nagy energiájú (kötési energia - egy a felszabaduló energia a kialakulását a kapcsolatot, vagy a szükséges energia disszociációs a kötés).

-kötéseken energiatartalom s (kJ / mól) több homo- és heterostructure következő vegyületeket:

A természet az atomok a láncszemek függ amellett, hogy a kötési energiája és ezek polaritása. Ezek a paraméterek nagyon fontosak, meghatározó számos operatív polimerek tulajdonságai (ellenállás magas hőmérsékleteknek, korrozív környezetben, elektromos tulajdonságok és mások.). A polimerek vannak osztva a poláros és nem poláros. A foka polaritása dipólmomentum becsült értéket (m o) egyenlő a termék a töltés közötti távolság díjak (Cl · m). Az alábbiakban ezeket az értékeket a metán- CH3 # 139; X, tartalmazó nem-poláros, gyengén poláros és erősen poláros csoportok X:

10 m · Cl · 30 m

A dipólusmomentuma makromolekulák vektor összege dipólusmomentumának poláris csoportokat elosztva a lánc mentén.

Nem-poláros polimerek a polietilén, polipropilén, polibutadién, poliizobutilén; poláris polimerek: cellulóz, keményítő, polivinil-alkohol; nitril-butadién, sztirol-butadién, kloroprén kaucsuk, és mások. Ha a poláros csoportok láncokat szimmetrikusan vannak elrendezve, ezek elektromos mezők kioltják egymást és a dipólus momentum nullával egyenlő ilyen polimerek (politetrafluoretilén, poliizobutilén). Az utolsó szabály nem mindig valósul meg - például a poli-klorid # 139; CH2 # 139; SSL2 # 139; CH2 # 139; CSL2 # 139;. Ez gyengén poláris polimert, t. K. A vinilidén-klorid-egység önmagában nem teljesen szimmetrikus, és az elektronsűrűség ott diklorid eltolódott, hogy egy csoport, amely a helyi elektromos tér (a fizikai kölcsönhatást a kémiailag nem rokon protonjai metiléncsoport szomszédos atomok és csoportok a klóratom). Egy nagy távolság egymástól független atomok vonzóerők aktus, közelről, kizárva annak lehetőségét, kémiai kölcsönhatás, nyilvánvaló taszító erő. Ennek eredményeként, az atomok vannak elrendezve kölcsönös távolsága, azzal jellemezve, hogy a minimális potenciális energia. Sok szerves vegyületek, ezek a távolságok 0,3-0,5 nm. Így, fizikai erők vagy a makromolekulák között, valamint a kis molekulatömegű vegyületek, amelyek az elektromos jellegű. A formáció nem kíséri elmozdulás vagy átmeneti elektron történik meghaladó távolságok esetében a hossza a kémiai kötések (hosszú távú).

Jellegétől függően a makromolekulák közötti a diszperzió lehet nyilvánul, a tájékozódáshoz és induktív kölcsönhatások: diszperziós kötések alakulnak molekulák között, bármilyen szerkezet közötti kölcsönhatás miatt azonnali és dipólusok atomok és molekulák a forgás közben az elektronok a mag körül; orientáció. vagy dipol-dipol, felveti a nagy részét a poláris makromolekulák; a kölcsönhatás a poláris molekulák apoláros utóbbi lehet polarizált a dipólus és az állandó és indukált dipólusok merülnek fel kölcsönhatás az úgynevezett indukciós.

Egy köztes helyzetben a kémiai és fizikai kötéseket veszi a hidrogén kötést között képződött elektronegatív atom (oxigén, nitrogén, fluor, kén, és kevésbé klór-) és a hidrogénatomok (a kapcsolat jelzi három pont). A hossza 0,24-0,32 nm és az energia változik jellegétől függően a szomszédos atomok és molekulák a természetben általában tartományban 17-50 kJ / mol:

Fizikai linkek polimerek mobil, azaz a. K. Kelj fel, amikor közeledik az atomok és molekulák megsemmisítették távolságra egymástól. Mivel minden rendszer a hőmozgás, ez a fizikai hálózati kapcsolatok folyamatosan ingadozik méretű, ezért is nevezik fluktuáció.

Így a kémiai szerkezete ismétlődő polimer egység határozza meg az energia a kémiai kötést tartalmaz a láncban, és a linkek között, és a típus és szintje fizikai kölcsönhatás (rács) belül és azok között makromolekulák.

Kapcsolódó cikkek

előző ◈ a következő