Čo sú to polymérne zlúčeniny?

Keď už hovoríme o polyméroch, niektorí z nás to pravdepodobne stále nevedia - okrem študentov XII. Triedy. Tieto polyméry však v skutočnosti existujú tak blízko k nášmu každodennému životu. V rôznych formách. Áno, polyméry používame už tisíce rokov vo forme dreva, gumy, bavlny, vlny, kože, hodvábu a podobne. V každodennom živote musíme byť všetci oboznámení s predmetmi, ako sú plastové poháre, kontaktné šošovky, hrebene, gumičky, panvice a iné, však? Všetko sú to polyméry. Nielen to, niektoré polyméry sú dokonca prítomné v našom tele, napríklad nukleové kyseliny a proteíny (vlasy, krv a iné).

Takže, čo sa presne nazýva polymér?

Samotné slovo Polymer pochádza z gréckeho jazyka, ktorý sa skladá z dvoch slov, a to Poly, čo znamená veľa, a meros, čo znamená jednotka alebo časť. Polyméry sú teda veľké zlúčeniny, ktoré sú tvorené kombináciou množstva (mnohých) malých molekulárnych jednotiek. Molekulárne jednotky, ktoré tvoria tieto zlúčeniny, sa nazývajú monoméry. To znamená, že polymérne zlúčeniny pozostávajú z mnohých monomérov.

Klasifikácia polyméru

Polyméry sú klasifikované na základe ich zdroja, štruktúry, spôsobu polymerizácie a molekulárnej sily.

Polyméry podľa zdroja

Na základe zdroja sa polyméry delia na 3, a to na prírodné polyméry, syntetické polyméry a polosyntetické polyméry.

Prírodné polyméry

Prírodné polyméry sa získavajú z rastlín a zvierat. Napríklad bielkoviny, celulóza, škrob, živica a ďalšie.

Syntetické polyméry

Syntetické polyméry sú syntetické polyméry, ktoré sa vyrábajú v laboratóriu. Príklady: polyetén, nylon 66 a Buna-S.

Polosyntetické polyméry

Polosyntetické polyméry sú prírodné polyméry s chemickými modifikáciami. Príklad: vulkanizovaný kaučuk a octan celulózy.

Polyméry založené na štruktúre

Na základe svojej štruktúry sa polyméry delia na tri, a to lineárne polyméry, polyméry s rozvetveným reťazcom a zosieťované polyméry alebo sieťové polyméry.

Lineárne polyméry

V lineárnych polyméroch sú monoméry spojené v dlhých, priamych reťazcoch. Polymérové ​​reťaze sa zvyčajne ukladajú na seba a vytvárajú dobre zabalenú štruktúru.

Lineárne polyméry majú vysokú hustotu, vysokú pevnosť v ťahu a vysokú teplotu topenia. Príklady: polyetén s vysokou hustotou, polyvinylchlorid, nylon 6 a ďalšie.

Polyméry s rozvetveným reťazcom

Tento polymér pozostáva z bočného reťazca monomérnych jednotiek pripojených k hlavnému reťazcu. Kvôli tomuto rozvetveniu nemôžu byť polyméry s rozvetveným reťazcom pevne usporiadané. Tento polymér má nízku hustotu, nízku pevnosť v ťahu a nízku teplotu topenia. Príkladom polyméru s rozvetveným reťazcom je polyetén s nízkou hustotou.

Krížovo väzbové polyméry

Zosieťované polyméry sú tiež známe ako tkanivové polyméry. Tento polymér je nielen tvrdý, ale aj tuhý a krehký. Napríklad: Bakelit, melamín, formaldehydová živica.

Polyméry založené na režime polymerizácie

Na základe spôsobu polymerizácie sa polyméry delia na dva, a to adičné polyméry a kondenzačné polyméry. Adičné polyméry sa potom rozdelia na ďalšie dva, a to kopolyméry a homopolyméry.

Adičné polyméry

Adičné polyméry sa tvoria pridaním monomérov bez eliminácie molekúl vedľajšieho produktu. Monoméry adičného polyméru sú nenasýtené zlúčeniny. Príklad: polyetén teflón a ďalšie.

Homopolyméry

Adičné polyméry vytvorené polymerizáciou jedného druhu monoméru. Príklady: polyvinylchlorid, polypropylén, polyetylén

Kopolyméry

Adičné polyméry sa tvoria adičnou polymerizáciou dvoch rôznych typov monomérov. Príklad: Buna-S, Buna-N a ďalšie.

Kondenzačné polyméry

Kondenzácia Polyméry sa tvoria kondenzáciou dvoch rôznych monomérov s alebo bez uvoľňovania malých molekúl, ako je voda, alkohol a chlorovodík.

Monoméry kondenzačného polyméru majú najmenej dve funkčné skupiny. Napríklad: Bakelit, Nylon 66, Terylene a ďalšie.

Polyméry založené na molekulárnej sile

Na základe molekulárneho štýlu možno polyméry rozdeliť na elastoméry, vlákna, termoplastické polyméry a termosetové polyméry.

Elastomér

V elastoméroch sú polymérové ​​reťazce držané pohromade slabými medzimolekulovými silami. Slabá sila umožňuje natiahnutie polyméru. Polymérny reťazec má viac priečnych väzieb, ktoré pomáhajú polyméru vrátiť sa do pôvodného tvaru. Príklad: Buna-S, Buna-N, neoprén.

Vlákno

Vo vláknach sú polymérové ​​reťazce držané pohromade silnými antermolekulovými silami (vodíkové väzby alebo interakcie dipól-dipól). Silná sila mu dodáva kryštálové vlastnosti.

Vlákno je tvarované ako priadza s vysokou pevnosťou v ťahu a vysokým modulom. Príklady: polyamid (nylon 66) a polyester (terylén).

Termoplast

Termoplastické polyméry majú lineárne alebo mierne rozvetvené polymérne reťazce. Medzimolekulové príťažlivosti sú medzi elastomérom a vláknom.

Termoplastické polyméry je možné pri zahrievaní opakovane mäknúť a pri chladení vytvrdzovať s malými zmenami vlastností. Polyméry tohto typu je možné tvarovať do požadovaného tvaru. Príklady: polyetylén, polystyrén, polyvynichlorid a ďalšie.

Pretože termoplasty nemajú zosieťované väzby, medzimolekulové sily, ktoré existujú medzi polymérnymi reťazcami, sa ľahko zahrejú. Preto sa dajú tvarovať do ľubovoľného požadovaného tvaru.

Termoset

Termosetové polyméry sú polymérové ​​reťazce, ktoré sú sieťované alebo sú vysoko rozvetvené. Polymérny reťazec prechádza zahrievaním vo forme sieťovanou expanziou. Termosetové polyméry podliehajú pri zahrievaní trvalej zmene. Termosetové polyméry nie sú opakovane použiteľné ako termoplastické polyméry. Príklady: Bakelit, živica, močovino-formaldehyd a ďalšie.

Polymerizačná reakcia

Existujú 2 typy polymerizačných reakcií, a to adičná polymerizácia a kondenzačná polymerizácia.

Adičná polymerizácia

Okrem polymerizácie sa monoméry kombinujú bez eliminácie akýchkoľvek molekúl produktu. Monoméry sú nenasýtené zlúčeniny a ich deriváty. Do reťazca sa pridávajú monoméry, čo vedie k predĺženiu dĺžky reťazca.

Adičné polyméry všeobecne nie sú chemicky reaktívne. Je to spôsobené veľmi silnými väzbami CC a CH. Z tohto dôvodu je veľmi ťažké recyklovať adičné polyméry. Alebo inými slovami, adičný polymér nie je biologicky odbúrateľný.

Adičná polymerizácia prebieha prostredníctvom dvoch mechanizmov, a to mechanizmu voľných radikálov a iónového mechanizmu. Častejšie sa však stretávame s mechanizmami voľných radikálov. Nenasýtené zlúčeniny a ich deriváty sa riadia mechanizmom voľných radikálov. Na výrobu voľných radikálov je potrebný iniciátor. Patria sem terciárny benzoylperoxid a butylperoxid.

Polymerácia adíciou voľných radikálov : Týmto spôsobom polymerizujú nenasýtené zlúčeniny a ich deriváty. K tomu dochádza u iniciátorov generujúcich voľné radikály, ako je benzylperoxid, terciárny butylperoxid atď. Polymerizácia zahŕňa tieto kroky:

i) Iniciácia reťazca : Organické peroxidy prechádzajú homolytickým štiepením za vzniku voľných radikálov, ktoré pôsobia ako iniciátory. Iniciátor pridáva dvojité väzby na uhlíky za vzniku nových voľných radikálov.

(ii) Šírenie reťazca : Voľné radikály pridávajú dvojité väzby monoméru za vzniku väčších voľných radikálov. Tento proces pokračuje, kým sa radikály nezničia

iii) Ukončenie reťazca : Reťazec končí, keď sa spoja dva voľné radikály.

Kondenzačná polymerizácia

V tejto metóde sa kondenzujú dva alebo viac bifunkčných monomérov odstránením niektorých jednoduchých molekúl, ako je voda, alkohol atď. Produkt každého kroku je opäť bifunkčný typ a postupnosť pokračuje. Pretože každý krok vedie k inému a nezávislému typu funkcionalizácie, je tento proces tiež známy ako rastová polymerizácia.