Неорганическая
Органическая
Коллоидная
Биологическая
Биохимия
Токсикологическая
Экологическая
Химическая энциклопедия
Советская энциклопедия
Справочник по веществам
Гетероциклы
Теплотехника
Углеводы
Квантовая химия
Моделирование ХТС
Номенклатура
Таблица Менделеева
Неорганические реакции
Органические реакции
Молярные массы
Форматирование формул
Редактор формул
Уравнивание реакций
Электронное строение атомов
Игра «Таблица Менделеева»
Термодинамические свойства
Конвертер величин
Гальванопара
Форум
Лекарства
Фармацевтика
Термины биохимии
Коды загрязняющих веществ
Стандартизация
Каталог предприятий
Система Orphus

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ (от греч. polymeres-состоящий из многих частей), процесс получения высокомолекулярных соединений, при к-ром молекула полимера (макромолекула)образуется путем последоват. присоединения молекул низ-комол. в-ва (мономераактивному центру, находящемуся на конце растущей цепи. По числу участвующих в р-ции мономеров полимеризацию разделяют на гомополимеризацию (один мономер) и сополимеризацию (два и более), в зависимости от природы активного центра-на радикальную полимеризацию, в к-рой активным центром является своб. радикал (макрорадикал), и ионную полимеризацию, где активные центры-ионы, ионные пары или поляризов. молекулы (см. Анионная полимеризация, Катионная полимеризация, Координационно-ионная полимеризация). Важный вид полимеризации-стереоспецифиче-ская полимеризация, при к-рой образуются полимеры с упорядоченной пространств. структурой (стереорегулярные полимеры).

В полимеризацию вступают в-ва, содержащие кратные связи C=C, C=O, C=N и т.д., либо способные раскрываться циклич. группировки (оксиды олефинов, циклич. простые и сложные эфиры, циклосилоксаны, лактамы и др.). Полимеризация большинства мономеров идет с выделением тепла (3565-11.jpg < О) и уменьшением энтропии гл. обр. за счет потери постулат, степеней свободы молекулами мономера (3565-12.jpg < О). Полимеризация таких в-в термодинамически возможна (т.е. реализуется условие убыли своб. энергии 3565-13.jpg ; см. Химическая термодинамика)лишь ниже нек-рой предельной т-ры 3565-14.jpg ; выше Тпр термодинамически более выгодна деполимеризация полимера (см. Деструкция полимеров). Для большинства винильных и диеновых соед. T достаточно высока: напр., для стирола она равна 3300C (исключение-a-метилстирол, Tпр —610C); для мономеров др. типов низкая Тпр м. б. общим правилом; напр., для ТГФ Tпр= 850C, для ацетальдегида Tпр= -260C.

Полимеризация-особый тип цепных реакции; в ней развитие кинетич. цепи сопровождается ростом материальной цепи макромолекулы. Процесс включает неск. осн. стадий, т. наз. элементарных актов: инициирование-превращ. небольшой доли молекул мономера в активные центры под действием специально вводимых в-в (инициаторы радикальные и катализаторы полимеризации), излучения высоких энергий (радиационная полимеризация), света (фотополимеризация)или электрич. тока; рост цепи-последоват. присоединение молекул мономера (M) к активному центру (M*):

3565-15.jpg

обрыв цепи -гибель активного центра при его р-ции с др. активным центром, к.-л. др. в-вом или из-за изомеризации в неактивные продукты; передача цепи -переход активного центра на к.-л. др. частицу (мономер, р-ритель, полимер и т. п.), начинающую рост новой макромолекулы (в присут. больших кол-в активного агента передачи цепи образуются только в-ва невысокой мол. массы; такой процесс наз. теломеризацией). Первые две стадии присутствуют во всех процессах полимеризации; обрыв и (или) передача цепи в ряде случаев могут отсутствовать.

Вид кинетич. ур-ний полимеризации зависит от механизма конкретных процессов. При их выводе принимают, что активность растущих макромолекул не зависит от их длины и что общая скорость равна скорости р-ции роста цепи (р-ция обычно бимолекулярна):

3565-16.jpg , где [M]

и [M*]-соотв. концентрации мономера и активных центров, kp- константа скорости роста цепи (возможны и др. случаи, как, напр., в координационно-ионной полимеризации). Для нахождения [M *] часто (если время жизни активных частиц мало по сравнению с общим временем процесса) используют т. наз. принцип стационарности, т. е. полагают, что скорости инициирования и обрыва цепи равны (подробнее см. Радикальная полимеризация, Кинетика химическая).

В р-ции роста, обрыва и передачи цепи может с определенной вероятностью вступить растущая цепь любой длины, поэтому степень полимеризации (число мономерных звеньев в макромолекуле) и молекулярная масса полимеров являются ста-тистич. величинами; их средние значения и характер моле-кулярно-массового распределения определяются механизмом полимеризации и могут быть вычислены, если известна кинетич. схема процесса.

Полимеризация может быть осуществлена разл. способами, различающимися по агрегатному состоянию системы. Наиб. распространены блочная полимеризация мономера, полимеризация в растворе, полимеризация в водных дисперсиях (эмульсионная или суспензионная полимеризация), полимеризация газообразного мономера под действием ионизирующего излучения или на пов-сти твердых катализаторов (газофазная полимеризация), а также твердофазная полимеризация (полимеризация твердого мономера под действием ионизир. излучения или света). Известна полимеризация на наполнителях.

Методами полимеризации получают ок. 3/4 общего мирового выпуска синтетич. полимеров, в т.ч. такие наиб. крупнотоннажные, как полиолефины, полистирол, поливинилхлорид, а также осн. массу CK (см. Каучуки синтетические).

На полимеризацию (сначала как на побочную р-цию) было указано еще в сер. 19 в., практически одновременно с выделением первых способных к ней в-в (винилхлорида, стирола, изопрена), однако ее хим. сущность и тесная связь с цепными р-циями были поняты лишь в 20-30-е гг. 20 в. благодаря работам С. В. Лебедева, Г. Штаудингера, С. С. Медведева, Г. Марка, К. Циглера и др.

Лит.: Бреслер С. E., Ерусалимский Б. Л., Физика и химия макромолекул, M.-Л., 1965; Энциклопедия полимеров, т. 1-3, M., 1972-77; Берлин Ал. Ал., Вольфсон С. А., Кинетический метод в синтезе полимеров, M., 1973; Оудиап Дж., Основы химии полимеров, пер. с англ., M., 1974; Encyclopedia of polymer science and technology, v. 1-16, N. Y, 1964-72; Suppl. 1-2, N. Y., 1976-77. А. А. Арест-Якубович.

Еще по теме:

     © ХиМиК.ру




Реклама   Обратная связь   Дизайн