- Пути синтеза полимеров. Реакции полимеризации и поликонденсации.
- Важнейшие синтетические полимеры.
- Синтетические волокна.
- Знать особенности протекания реакций полимеризации и поликонденсации.
- Познакомиться с важнейшими синтетическими полимерами.
- Знать важнейшие синтетические волокна и их применение.
- Какие полимеры относят к искусственным? Приведите примеры.
- Как образуются пластмассы? Объясните на примере синтеза динитрата целлюлозы.
- Какие реакции характерны для алкенов?
- Какие реакции характерны для алкадиенов? К каким веществам относят каучуки?
- Чем отличается реакция полимеризации от реакции поликонденсации?
Пути синтеза полимеров. Реакции полимеризации и поликонденсации. Важнейшие синтетические полимеры
На прошлом занятии мы познакомились с природными и искусственными полимерами. Существуют также полимеры, которые в природе не встречаются. Это синтетические полимеры . Пластмассы и волокна, изготавливаемые из них, повсеместно используются человеком.
Синтетические полимеры – это высокомолекулярные соединения, которые полностью синтезируются в результате прохождения химических реакций полимеризации или поликонденсации.
Синтезируются данные полимеры в результате реакций полимеризации или поликонденсации .
С этими реакциями мы уже знакомились с вами.
В результате полимеризации, как вы помните, из мономеров образуется полимер. Таким образом синтезируют различные вещества имеющее большое хозяйственное значение.
Например, полиэтилен высокого, среднего и низкого давления (ПВД, ПСД, ПНД) . Уравнение получения полиэтилена можно представить в виде следующей схемы:
Полиэтилен в быту применяется повсеместно. Это пленка для сельскохозяйственных нужд, поликарбонат для теплиц, сантехника, контейнеры, полиэтиленовые пакеты (рис. 1). Предметы изготовленные из полиэтилена имеют маркировку PE-HD или PE-LD (получены из вторично переработанного сырья).
Рисунок 1. Применение полиэтилена
Похожий на полиэтилен полимер - полипропилен (маркировка PP) :
Он более прочен, менее подвержен воздействию ультрафиолетовых лучей. Поэтому из него делают емкости, детали для автомобилей, трубы (рис. 2).
Рисунок 2. Применение полипропилена
Полихлорвинил или сокращенно ПВХ (PVC) синтезируют из винилхлорида (хлорэтилен) :
Применяют его для изготовления линолеума, мебельной кромки, электроизоляции проводов и кабелей, пленки, искусственной кожи (рис. 3).
Рисунок 3. Применение поливинилхлорида
Еще один полимер - полистирол . Маркировка его PS . Получают данный полимер из винилбензола (стирола) :
Он достаточно прочный, поэтому из него изготавливают бытовые предметы. Например, стаканчики для йогурта, а также предметы электроники (корпуса бытовых приборов):
Рисунок 4. Применение полистирола
Еще один синтетический полимер - это бутадиеновый каучук . Получается он из алкадиена (бутадиена-1,3), в отличие от полиэтилена и полипропилена:
В результате вулканизации (добавление серной кислоты) из него получают резину, которая идет на изготовление шин, камер, резиновых ковриков, резиновой обуви (рис. 5).
Рисунок 5. Применение бутадиенового каучука
Политетрафторэтилен (ПТФЕ) или тефлон синтезируют из тетрафторэтилена:
Им покрывают многие нагревательные приборы, способные выдерживать высокие температуры (рис. 6).
Рисунок 6. Применение тефлона
Реакции поликонденсации отличаются от полимеризации тем, что помимо основного продукта - полимера образуется вещество с небольшой молекулярной массой. Чаще всего это вода.
Нередко в реакции полимеризации и поликонденсации вступают несколько веществ. Тогда их называют сополимеры . Например, это фенолформальдегидная смола , синтезированная из фенола и формальдегида :
Получается она в результате поликонденсации, а исходным сырьем, как уже было сказано, служат фенол и формальдегид.
Синтетические волокна
Из синтетических полимеров изготавливают не только пластмассы, но и волокна .
Одним из самых распространенных синтетических волокон является капрон . Получают его внутримолекулярной поликонденсацией аминокапроновой кислоты :
Применяют капрон для изготовления колготок, кордона для шин, рыболовных сетей (рис. 7).
Рисунок 7. Применение капрона
Еще одно волокно изготавливают из полиэтилентерефталата - лавсан
Сам полиэтилентерефталат представляет из себя полиэфир. Синтезируют его сополиконденсацией 1,4 -бензолдикарбоновой кислоты
и этиленгликоля .
1,4 - бензолдикарбоновая кислота имеет тривиальное название терефталевая, поэтому и название полимера полиэтилентерефталат.
Полимер имеет маркировку ПЭТ или ПЭТФ (международная – PET); используется для производства бутылок, тары (рис. 8).
Рисунок 8. Применение полиэтилентерефталата
Из полиэтилентерефталата изготавливают волокно лавсан , который идет на производство платьев, трикотажа, костюмов, пальто (в смеси с шерстью).
Синтетическое волокно нейлон получают поликонденсацией двухосновной адипиновой кислоты
и гексаметилендиамина .
Нейлон применяют для производства различных втулок, пленок, корпусов различных деталей. Кроме этого из него изготавливают одежду, например, куртки.
Название «нейлон» произошло от названий двух городов: Нью-Йорк и Лондон.
Существуют и другие синтетические пластмассы и волокна, которые невозможно освятить и в рамках целого учебника, даже если на каждый пример мы будем отводить максимум по одной странице.
Это лишний раз демонстрирует многообразие органических веществ, которые мы с вами изучали в этом году.
Упражнение 1
Составьте уравнение химической реакции полимеризации метилового эфира метилпропеновой кислоты (метилметакрилат):
Какой основной продукт получают из этого полимера?
Упражнение 2
Составьте схему синтеза полиэтилентерефталата из терефталевой кислоты и этиленгликоля.
Упражнение 3
Составьте уравнения химических реакции по схеме:
Этен → этанол → бутадиен-1,3 → бутадиеновый каучук.
Контрольные вопросы
1. Какими способами получают синтетические полимеры?
2. Что такое сополимеры?
3. Приведите примеры нескольких синтетических пластмасс.
4. Приведите примеры нескольких синтетических волокон.
Ответы
Упражнение 1
Ответ: органическое стекло.
Упражнение 2
Упражнение 3
