Tworzywa sztuczne polikondensacyjne i poliaddycyjne

Tworzywa sztuczne polikondensacyjne i poliaddycyjne otrzymuje sie w wyniku reakcji polikondensacji i poliaddycji.

Reakcja polikondensacji

Jest to reakcja łączenia się dużej liczby cząsteczek tych samych lub różnych związków w większą cząsteczkę z równoczesnym wydzieleniem produktu ubocznego jak woda, amoniak, itp.
Ponieważ w czasie reakcji powstaje produkt uboczny, reakcja kondensacji jest reakcją odwracalną z odpowiednim stanem równowagi.

Reakcja poliaddycji

Jest to reakcja podczas której nie wydzielają się żadne produkty uboczne, jednak zmienia się nieznacznie wzajemny układ atomów w porównaniu z ich układem w monomerach. Najczęściej zmienia się położenie wodoru jednej z grup funkcyjnych.
Poliaddycja jest reakcją wieloetapową, podobnie jak polikondensacja, jednakże ze względu na brak produktów ubocznych, jest reakcją nieodwracalną.

Tworzywa polikondensacyjne i poliaddycyjne

Do najwcześniej odkrytych związków wielkocząsteczkowych powstających w reakcji polikondensacji należą żywice fenolowe. Jedną z metod ich otrzymywania jest działanie aldehydu mrówkowego na fenol. Tworzą się wówczas usieciowane przestrzennie polimery, które są głównym składnikiem polikondensacyjnym tworzyw sztucznych zwanych fenoplastami (bakelit).

Podobny mechanizm reakcji wykorzystujemy podczas otrzymywania żywic melaminowo-formaldehydowe

dalej żywice mocznikowo-formaldehydowe

Ważną grupę tworzyw termoplastycznych zawierających w łańcuchu powtarzające się grupy amidowe -CO-NH- stanowią tzw. poliamidy. Można je otrzymać metodami polikodensacji lub poliaddycji. Surowcami do otrzymywania poliamidów mogą być pierścieniowe laktamy lub też mieszanina kwasów dikarboksylowych z diaminami.
Jednym z ważniejszych przemysłowych poliamidów jest nylon otrzymywany jest przez polikondensację heksametylenodiaminy H₂N-(CH₂)₆-NH₂ z kwasem adipinowym HOOC-(CH₂)₄-COOH.

Połączenia te reagują z sobą, przy czym zachodzi polikondensacja, a mianowicie grupa aminowa diaminy reaguje z grupą karboksylową kwasu adypinowego, po czym wytworzony w pierwszej fazie amid kwasowy kondensuje swą drugą grupę karboksylową z drugą cząsteczką diaminy, itd.
Cząsteczki nylonu mają budowę niciowatą i układają się w ten sposób, że naprzeciw karbonylu jednej cząsteczki ustawia się grupa aminowa drugiej cząsteczki. Między grupami -CO- i -NH- wytwarza sie wiązanie wodorowe, które powoduje przyciaganie się i wiązanie w tych miejscach "nitek" cząsteczkowych.

Dzięki swej "włókinistej" strukturze nylon znalazł zastosowanie do wyrobu włókien przewyższających jakościowo jedwab sztuczny otrzymywany z celulozy, a nawet jedwab naturalny. Włókna nylonowe stosuje sie do wyrobu skarpet, pończoch, sweterków, tkanin na płaszcze, koszule, spadochrony, obrusy, liny okretowe i turystyczne.
Drugim obok nylonu ważnym poliamidem jest powstający z kaprolaktamu w reakcji poliaddycji polikaprolaktam.
Monomerem jest karprolaktam, który pod wpływem wody hydrolizuje z utworzeniem aminokwasu.

Tworzywa poliestrowe - są to połączenia zawierające w łańcuchu wiązanie estrowe
-CO -O-. Powstają one w wyniku polikondensacji alkoholi dwuwodorotlenowych z kwasami dikarboksylowymi lub ich estrami. Przykładem może być włóknisty, termoplastyczny poliester kwasu tereftalowego z glikolu etylenowego.

Polimer ten służy do wyrobu folii oraz włókien poliestrowych. Włókno poliestrowe znane pod nazwami handlowymi elana, terylen, tergal, gacron, torlen, należy do włókien wełnopodobnych.
Samo lub w mieszaninie z wełną albo bawełną, stosowane jest do wyrobu wytrzymałych i odpornych na ścieranie tkanin ubraniowych, koszul, krawatów oraz odzieży damskiej.

Poliuretany poliuretanami nazywamy polimery addycyjne zawierające w łąńcuchu głównym grupy uretonowe -NH-CO-O-. Powstają one w reakcji poliaddycji diizocyjanianów ze związkami zawierającymi reaktywne grupy wodorotlenowe, według ogólnej reakcji.

Najważniejszym zastosowaniem poliuretanów jest produkcja z nich tworzyw piankowych. Stosuje się je głównie w przemyśle meblowym i samochodowym, w przemyśle odzieżowym do wyrobu laminatów czyli tkanin podklejanych cienką warstwą pianki oraz na opakowania. Tworzenie się pianek zachodzi po dodaniu pewnej ilości wody do środowiska reakcji podczas otrzymywania poliuretanu. Część grup izocyjankowych reaguje z wodą z wydzieleniem dwutlenku węgla., które spienia masę.

R-NCO + H₂ --> R-NH₂ + CO₂

Cenną cechą włókien poliuretanowych jest ich duża rozciągliwość, odporność na czynniki atmosferyczne, mała ścieralność. Stosuje się je do wyrobów gorseciarskich, kostiumów kąpielowych, pończoch, skarpet i bielizny elastycznej.

Najważniejsze tworzywa polikondensacyjne

Nazwa	Typ	Substraty	Tg ° C	Tm ° C
~[CO(CH2)4CO-OCH2CH2O]n~	poliester	HO2C-(CH2)4-CO2H HO-CH2CH2-OH	< 0	50
	poliester Dacron Mylar	paraHO2C-C6H4-CO2H HO-CH2CH2-OH	70	265
	poliester	meta HO2C-C6H4-CO2H HO-CH2CH2-OH	50	240
	Lexan	(HO-C6H4-)2C(CH3)2   (Bisfenol A) X2C=O   (X = OCH3 oraz Cl)	150	267
~[CO(CH2)4CO-NH(CH2)6NH]n~	poliamid Nylon66	HO2C-(CH2)4-CO2H H2N-(CH2)6-NH 2	45	265
~[CO(CH2)5NH ]n~	poliamid Nylon 6 Perlon		53	223
	poliamid Kevlar	para HO2C-C6H4-CO2H para H2N-C6H4-NH2	---	500
	poliamid Nomex	meta HO2C-C6H4-CO2H meta H2N-C6H4-NH2	273	390
	poliuretan Spandex	HOCH2CH2OH	52	---

---