Решение типовых задач
Задача 1. Приведите примеры полимеров природного и синтетического происхождения. Укажите их элементарное звено и проведите классификацию по составу, строению и методу образования, напишите схемы реакций образования.
Решение. Белки – природные полимеры на основе α-аминокислот
Повторяющийся
фрагмент цепи
является
элементарным
звеном полимера. Этот полимер образуется
в результате реакции поликонденсации
молекул
α-аминокислот:
Образующийся
полимер является гетероцепным, так как
скелет его макромолекулы образован
атомами азота и углерода, имеет линейное
строение, так как получается при
взаимодействии мономеров с двумя
функциональными группами:
и
Полихлорвинил (ПХВ) – синтетический полимер, который получают реакцией полимеризации хлорэтилена (или хлорвинила)
Реакция образования полимера, протекает за счет разрыва С=С связей и последовательного присоединения молекул друг к другу. При этом образуется карбоцепной полимер линейного строения, т.е. скелет молекулы полихлорвинила образован атомами углерода и, так как исходный мономер бифункционален, молекула полимера растет в двух направлениях и имеет элементарное звено
Задача 2. Разберите механизм цепной полимеризации пропилена, используя в качестве инициатора перекись водорода, а в качестве регулятора – диметиламин NH(CH3)2.
Решение. Перекись водорода сравнительно легко в условиях проведения процесса распадается на свободные радикалы:
H2O2 или H – O – O – H → 2 HO• ,
которые и будут выступать в качестве инициатора процесса радикальной цепной полимеризации пропилена.
Зарождение цепи:
Рост цепи:
Образуется
полимерный радикал с элементарным
звеном
Обрыв цепи – это поглощение активного центра и прекращение роста полимерной молекулы:
Процесс полимеризации не прекращается, так как образующийся радикал диметиламина активен и служит инициатором зарождения новой цепи.
Задача 3. Рассмотрите химические особенности поливинилового спирта, представьте схемы возможных превращений и их влияние на свойства вновь образующихся продуктов.
Решение.
Макромолекулы
поливинилового спирта
имеют
в своем составе большое количество
свободных групп –OH,
которые придают полимеру свойства
спиртов. Это реакции образования
алкоголятов, простых и сложных эфиров,
дегидратации, окисления:
Приведенные реакции не влияют на строение полимера и не меняют его степень полимеризации, изменяется его функциональная группа, следовательно меняются его химические и физические свойства. Это реакции звеньев цепи, которые позволяют изменять свойства полимера и вероятные области его применения.
Но если воздействовать на поливиниловый спирт двухосновной кислотой в присутствии небольших количеств серной кислоты при нагревании, то возможно образование межмолекулярных сложных эфиров, что приведет к переходу линейного полимера в сетчатый, к резкому возрастанию его молекулярной массы, потере растворимости, плавкости, пластичности. Это будет макромолекулярная реакция:
Для решения задач для самостоятельной работы воспользуйтесь табл. 6.1.
Таблица 6.1
Формулы и названия наиболее распространенных полимеров
и их исходных мономеров
Формула мономера |
Название мономера |
Формула полимера |
Название полимера |
|||
Полимеризационные полимеры |
||||||
|
Этилен |
|
Полиэтилен |
|||
|
Пропилен |
|
Полипропилен |
|||
|
Винилбензол (стирол)
|
|
Поливинилбензол (полистирол)
|
|||
|
Хлорэтилен (винилхлорид) |
|
Поливинилхлорид (ПВХ) |
|||
|
Винилацетат |
|
Поливинилацетат (ПВА) |
|||
|
Тетрафтор-этилен |
|
Политетра- фторэтилен (тефлон, фторопласт) |
|||
|
Метиловый эфир метакриловой кислоты (метил- метакрилат)
|
|
Полиметил- метакрилат (плексиглас) |
|||
|
Нитрил акриловой кислоты (акрилонитрил) |
|
Полиакрилонитрил (нитрон) |
|||
|
Бутадиен-1,3 (дивинил) |
|
Полибутадиен (каучук СКБ) |
|||
|
2-метилбутадиен-1,3 (изопрен) |
|
Полиизопрен (натуральный каучук)
|
|||
|
2-хлорбутадиен-1,3 (хлоропрен)
|
|
Полихлоропрен
|
|||
|
Бутадиен + стирол |
|
Полибута-диенстирол (бутадиен-стирольный каучук) |
|||
Поликонденсационные полимеры |
||||||
|
Этиленгликоль + терефталевая кислота |
|
Полиэфир –полиэтилен-терефталат (лавсан) |
|||
|
Адипиновая кислота + гекса-метилендиамин
|
|
Полиамид (найлон) |
|||
|
Аминокапро-новая кислота |
|
Полиамино-капроновая кислота (капрон) |
|||
|
Фенол + формальдегид |
|
Фенолоформальде-гидные смолы: новолак, резол, резит (фенопласты) |
|||
|
Этиленгликоль |
|
Полиэфир – полиэтилен-гликоль |
|||
|
Эпихлоргидрин + 2,2-дифенилол-пропан |
|
Эпоксидная смола |
|||
|
Диалкил-силандиол |
|
Кремний-органический полимер |
|||
+
+
