Реакция полимеризации. Полиэтилен

Особенности реакции полимеризации:

1) полимеризация – это последовательное соединение одинаковых молекул в более крупные;

2) реакции полимеризации особенно характерны для непредельных соединений:

а) из этилена образуется высокомолекулярное вещество – полиэтилен;

б) соединение молекул этилена происходит по месту разрыва двойной связи:

Сокращенно уравнение этой реакции записывается так:

nСН₂=СН₂ -> (-СН₂-СН₂-)_n;

3) к концам таких молекул (макромолекул) присоединяются какие-нибудь свободные атомы или радикалы (например, атомы водорода из этилена);

4) продукт реакции полимеризации называется полимером (от греческого поли – много, мерос – часть);

5) исходное вещество, которое вступает в реакцию полимеризации, называется мономером.

Особенности полимера.

1. Полимер – это соединение с высокой молекулярной массой, молекула которого состоит из большого числа повторяющихся группировок, которые имеют одинаковое строение.

2. Эти группировки называются элементарными звеньями и структурными единицами.

Степень полимеризации (обозначается n) – это число элементарных звеньев, которые повторяются в макромолекуле.

В зависимости от степени полимеризации из одних и тех же мономеров можно получать вещества с различными свойствами.

Полиэтилен (РЕ) получают полимеризацией газа этилена при высоком и низком давлении. Полиэтилен, получаемый при высоком давлении называется полиэтилен высокого давления, получают его полимеризацией этилена в автоклавном или трубчатом реакторе. При низком давлении на комплексных металлоорганических катализаторах в суспензии или газовой фазе получают полиэтилен низкого давления PEHD (или высокой плотности HDPE). Различными способами получают и другие модификации полиэтилена (линейный, высокомолекулярный, сверхвысокомолекулярный полиэтилен и т.д.), отличающиеся более высокими эксплуатационными характеристиками. Полиэтилен высокого давления имеет большую мягкость и пластичность, чем полиэтилен низкого давления, поэтому применяют его в основном в ротационном формовании и литье, например, для производства упаковочного материала. Полиэтилен низкого давления более прочный материал- для изготовления резервуаров объемом до 250м³.

Физические свойства полиэтилена ПНД (HDPE). Полиэтилен HDPE представляет собой твердый материал, с воскообразной на ощупь поверхностью. HDPE обладает высокой вязкостью, гибкостью, растяжимостью и эластичностью. Материал легче воды. Материал также обладает хорошими диэлектрическими свойствами, а стойкость к радиоактивным излучениям одна из самых высоких среди полимерных материалов. Полиэтилен физиологически безвреден и годен к контакту с пищевыми продуктами.

 

22. Особенности степени полимеризации:

а) полиэтилен с короткими цепями (n = 20) является жидкостью, обладающей смазочными свойствами;

б) полиэтилен с длиной цепи в 1500–2000 звеньев представляет собой твердый, но гибкий пластический материал, из которого можно получать пленки, изготовлять бутылки;

в) полиэтилен с длиной цепи 5–6 тыс. звеньев является твердым веществом, из которого можно готовить литые изделия, жесткие трубы, прочные нити.

Условия протекания реакций полимеризации весьма различны:

1) в некоторых случаях необходимы катализаторы и высокое давление;

2) главным фактором является строение молекулы мономера;

3) в реакцию полимеризации вступают непредельные (ненасыщенные) соединения за счет взрыва кратных связей.

В лабораторных условиях полиэтилен получают при нагревании этилового спирта с водоотнимающими веществами (концентрированной серной кислотой, оксидом фосфора (v) и другими): С₂Н₅ОН -> СН₂=СН₂ + Н₂О.

23. Полипропилен (РР) получают полимеризацией газа пропилена с применением катализаторов. Получившийся материал, благодаря своим физико-химическим свойствам, нашел широчайшее применение в различных отраслях промышленности, в том числе на нашем предприятии при производстве емкостей и резервуаров. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЛИПРОПИЛЕНА Полипропилен обладает высокой ударной вязкостью и повышенной износостойкостью, годен к контакту с питьевой водой и пищевыми продуктами, водонепроницаем, обладает коррозионной стойкостью, низкой теплопроводностью. Полипропилен не обладает запахом, не тонет в воде, в огне горит без дыма, запах при горении острый и сладковатый, плавится каплями. По способу полимеризации полипропилен делится на гомополимер, получаемый полимеризацией одинаковых мономеров, и сополимер, получаемый полимеризацией разных мономеров. Гомополимеры (PP-H) обладают высокой твердостью, жесткостью и прочностью на растяжение, но при температуре близкой к нулю становятся хрупкими. В состав сополимеров (PP-В/PP-C) входит полиэтилен, поэтому сополимеры обладают высокой пластичностью и могут использоваться при температуре до -20°С, но по сравнению с гомополимером менее устойчивы к высоким температурам. Полипропилен обладая высокой химической устойчивостью и прочностью, является универсальным материалом при изготовлении гальванических ванн. На полипропилен незначительное влияние оказывает ионизирующее облучение, поэтому материал широко используется в медицине. Для защиты от старения в полипропилен добавляют малые дозы низкомолекулярных добавок – стабилизаторы. Для защиты полипропилена от светового старения применяются светостабилизаторы (ультрафиолетовые стабилизаторы).

24.Полимеризация диеновых соединений В упрощенном виде реакцию полимеризации бутадиена -1,3 по схеме 1,4 присоединения можно представить следующим образом:

 

––––®

.

 

В полимеризации участвуют обе двойные связи диена. В процессе реакции они разрываются, пары электронов, образующие s- связи разобщаются, после чего каждый неспаренный электрон участвует в образовании новых связей: электроны второго и третьего углеродных атомов в результате обобщения дают двойную связь, а электроны крайних в цепи углеродных атомов при обобщении с электронами соответствующих атомов другой молекулы мономера связывают мономеры в полимерную цепочку.

Элементная ячейка полибутадиена представляется следующим образом:

 

.

 

Наиболее ценные в практическом отношении продукты получаются при стереорегулярной (иными словами, пространственно упорядоченной) полимеризации диеновых углеводородов по схеме. Например, цис- полибутадиен

 

.