- 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 с вами уже знакомились.
В результате полимеризации, как вы помните, из мономеров образуется полимер. Таким образом синтезируют различные вещества, имеющие 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 плёнка 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).
Похожий на полиэтилен полимер — полипропилен (маркировка PP) .
Он более прочен, менее подвержен воздействию ультрафиолетовых лучей. Поэтому из него делают ёмкости, детали для автомобилей, трубы (рис. 2).
Полихлорвинил или сокращённо ПВХ (PVC) синтезируют из винилхлорида (хлорэтилена) .
Применяют его для изготовления линолеума, мебельной кромки, электроизоляции проводов и кабелей, плёнки, искусственной кожи (рис. 3).
Ещё 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).
Ещё один синтетический полимер — это бутадиеновый каучук . Получается он из алкадиена (бутадиена-1,3), в отличие от полиэтилена и полипропилена.
В результате вулканизации (добавлении серной кислоты) из него получают резину, которая идёт на изготовление шин, камер, резиновых ковриков, резиновой обуви (рис. 5).
Политетрафторэтилен (ПТФЕ), или тефлон , синтезируют из тетрафторэтилена.
Им покрывают многие нагревательные приборы, способные выдерживать высокие температуры (рис. 6).
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 сырьём, как уже было сказано, служат фенол и формальдегид.
Синтетические волокна
Из синтетических полимеров изготавливают не только пластмассы, но и волокна .
Одним из самых распространённых синтетических волокон является капрон . Получают его внутримолекулярной поликонденсацией аминокапроновой кислоты .
Применяют капрон для изготовления колготок, кордона для шин, рыболовных сетей (рис. 7).
Ещё 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).
Из полиэтилентерефталата изготавливают волокно лавсан , которое идёт 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, плёнок, 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