Реакции полимеризации

Полимеризацией называется реакция соединения молекул мономера, протекающая за счет разрыва кратных связей без выделения побочных низкомолекулярных продуктов.

Механизм реакции полимеризации – радикальная цепная реакция. Рассмотрим его на примере получения полиэтилена.

1. Образование активного центра

В качестве активного центра могут выступать радикалы, образованные перекисными соединениями:

a,b,g-излуч.

R – O – O – R ¾¾¾¾® 2R – O·.

hn, t⁰

R – O· обозначим как R·.

При определенных условиях исходные радикалы могут быть образованы и самим мономером:

СН₂ = СН₂ ® ·СН₂ – СН₂·

2. Стадия роста цепи

Исходный свободный радикал превращает молекулу этилена в другой свободный радикал

а)

R· + СН₂ = СН₂ ® R – CH₂ – CH₂·

R – CH₂ – CH₂· + CH₂ = CH₂ ® R – CH₂ – CH₂ – CH₂ – CH₂· и т.д.

б)

·СН₂ – СН₂· + СН₂ = СН₂ ® ·СН₂ – СН₂ – СН₂ – СН₂· и т.д.

В результате получается линейный полимер, образование которого инициируется одним единственным свободным радикалом. Свободные радикалы – чрезвычайно активные частицы, которые могут неконтролируемо взаимодействовать с растворителем, примесями.

3. Обрыв цепи

Возможен при взаимодействии двух свободных макрорадикалов, стенками сосуда, растворителем.

Представив все стадии процесса становится понятно, почему образуются цепи разной длины.

В таблице приведены примеры полимеров, получаемых реакцией полимеризации.

Если в реакцию вступают два различных мономера, то эта реакция называется реакцией сополимеризации.

Таблица 18.1.

Примеры полимеров, получаемых реакцией полимеризации

№	Мономер	Полимер	Свойства полимера
1.	СН2 = СН2 этилен	(– СН2 – СН2 –)n полиэтилен	Прочность, высокие электроизоляционные свойства, небольшая плотность, высокая химическая стойкость.
2.	СН2 = СН – СН3 пропилен	(– СН2 – СН –)n ½ СН3 полипропилен	Большая механическая прочность и теплостойкость, чем у полиэтилена. Высокая химическая стойкость.
4.	С – СН = СН2 // \ HС СH ç çç HС СH \\ / СH стирол	(– СН – СН2 –)n ½ С // \ HС СH ç çç HС СH \\ / СH полистирол	Высокие электроизоляционные свойства, прозрачность. Стереорегулярный полимер более термостоек. Сополимеры не обладают хрупкостью. При 70 – 80^0С начинается разложение полимера.
4.	СН2 = СН – Cl винилхлорид	(– СН2 – СН –)n ½ Сl поливинилхлорид (ПВХ)	Прочность, высокие электроизоляционные свойства, высокая химическая стойкость.
5.	СF2 = СF2 тетрафторэтилен	(– СF2 – СF2 –)n политетрафторэтилен	Наивысшая химическая стойкость, очень высокие электроизоляционные свойства, термостойкость до 300^0С.
6.	СН2=СН–СН=СН2 бутадиен-1,3	(–СН2–СН=СН–СН2–)n полибутадиен	Бутадиеновый каучук. Водо- и газонепроницаемость.
7.	СН2=СН–СН=СН2 бутадиен-1,3 и С – СН = СН2 // \ HС СH ç çç HС СH \\ / СH стирол	Реакция сополимеризации: (–СН–СН2– СН2–СН=СН–СН2–)n ½ С // \ HС СH ç çç HС СH \\ / СH сополимер стирола и бутадиена-1,3	Полибутадиен-стирольный каучук. Газонепроницаемость, недостаточная жароустойчивость.
8.	СН2=СН-О-С=О ½ СН3 винилацетат	(– СН2 – СН –)n ½ О – С=О ½ СН3 поливинилацетат (ПВА)	Эластичность, прозрачность, светостойкость. Малая устойчивость к нагреванию и химическим реагентам.
9.	СН3 ½ СН2=С– С = О ½ О – СН3 метилметакрилат	СН3 ½ (– СН2 – С –)n ½ О – С=О ½ СН3 полиметилметакрилат	Органическое стекло. Прозрачность, светостойкость, механическая прочность. Растворим в ацетоне и дихлорэтане.
10.	Н – С = О ½ Н формальдегид	(– СН2 – О –)n   полиформальдегид	Прочность, устойчивость к удару. Не растворяется в обычных растворителях.

Дата добавления: 2015-08-10