Химические свойства полимеров и их получение

Свойства полимеровХимические свойства полимеров.

Полимеры типа полиэтилена по химическим свойствам напоминают углеводороды, являются при обычных условиях инертными веществами. Они не реагируют при комнатной температуре с концентрированными растворами щелочей и кислот, за небольшими исключениями не растворяются в воде и плохо растворяются в обычных органических растворителях. Однако полипропилен растворяется в горячем метилбензоле (толуоле); поливинилхлорид набухает в бензоле; полистирол растворяется в ацетоне.

Полиэтилен.

Существуют два принципиально различающихся способа получения полиэтилена из мономера - этилена. Полимеризацию этилена по первому способу проводят при высоком давлении (1500-3000 атм). В этом случае получают полиэтилен низкой плотности (порядка 500 мономерных звеньев). Молекулы полиэтилена низкой плотности имеют разветвленную структуру.

Полиэтилен разветвленного строения.

Другим, более современным способом получения полиэтилена является полимеризация этилена при небольшом давлении (1 -10 атм) в присутствии особых катализаторов.

Таким образом получают полимер высокой плотности (порядка 10 000 мономерных звеньев). Особенностью этого процесса является получение молекул полимера линейной структуры.


Полиэтилен линейного строения.

Полиэтилен высокой плотности обладает значительно лучшей механической прочностью по сравнению с полиэтиленом низкой плотности.

Полиэтилен низкой плотности применяют для изготовления упаковочных материалов, пакетов для хранения пищевых продуктов или одежды.

Полиэтилен высокой плотности используют для изготовления детских игрушек, а также пакетов для молока, соков и жидких моющих средств.


Поливинилхлорид.

Мономером для получения поливинилхлорида является винилхлорид. Структурная формула винилхлорида Н2С = СНС1. Поливинилхлорид получают полимеризацией винилхлорида.


При горении поливинилхлорида, кроме углекислого газа и воды, происходит частичное образование хлора, хлороводорода и других веществ, например реакция горения фрагмента поливинилхлорида. Поливинилхлорид используется для изготовления окон, дверей, покрытий для полов, электрических изоляторов и различных труб.


Полистирол.

Особенностью полистирола является то, что он относится к наиболее дешевым полимерам и может быть получен в виде прозрачного твердого материала.

Такой полистирол используют для изготовления коробок для компакт-дисков, стаканчиков для кофе, из него получают одноразовую посуду (ножи, вилки), контейнеры для тортов, бутербродов и т. д.

Полистирол относится к числу немногих полимеров, который может быть получен во вспененном состоянии, и тогда он представляет собой пенополистирол. Пенополистирол обычно используют в качестве упаковочного материала.



Синтетические каучуки.

В настоящее время для получения синтетических каучуков используют несколько диеновых мономеров, из которых рассмотрим бутадиен-1,3;


Отличие реакции полимеризации диенов от реакции полимеризации алкенов заключается в том, что в образовании макромолекул полимера участвуют обе двойные связи. В результате в каждом звене полимера образуется новая двойная связь.


Синтетические каучуки используются вместо природного каучука, которого не хватает для нужд промышленности. Природный каучук получают из сока южноамериканского дерева гевеи.

Полимеризацию диенов проводят в присутствии особого катализатора: А1(С2Н5)з, TiCl4, благодаря чему получаются синтетические каучуки, близкие по свойствам к натуральному.

Особый катализатор полимеризации (А1(С2Н5)3, TiCl4) был предложен немецким ученым. К. Циглером и итальянским ученым Дж. Натта, заслуги которых отмечены Нобелевской премией (1963).

Для превращения каучуков в резину с целью увеличения прочности и эластичности их подвергают вулканизации: нагреванию с серой до температуры 120-160 °С.

Синтетические каучуки применяются главным образом, в производстве шин для самолетов, автомобилей и тракторов.

Полимеры типа полиэтилена по химическим свойствам напоминают углеводороды и являются при обычных условиях инертными веществами. Другими промышленно важными полимерами являются поливинилхлорид, полистирол и синтетические каучуки.