plik


POLIMERY Opracowanie: dr Urszula Lelek-Borkowska Wstp Polimeryzacj nazywamy reakcj Bczenia si czsteczek niektrych zwizkw organicznych w dBugie BaDcuchy bdz sieci  makroczsteczki o masie czsteczkowej przekraczajcej 10 000u. Czsteczki majce zdolno[ do takich reakcji nazywamy monomerami, a powstajce w wyniku reakcji makroczsteczki - polimerami. Monomerami mog by wyBcznie czsteczki posiadajce: 4 wizanie wielokrotne, najcz[ciej podwjne, ktre mo|e ulec rozerwaniu dajc dwa elektrony zdolne do tworzenia nowych wizaD, 4 dwie grupy funkcyjne, zdolne do reakcji. Oglne rwnanie reakcji polimeryzacji mo|na zapisa nastpujco: A n A ... A-A-A-A-A-A-.... n monomer polimer mer mer - najmniejszy, powtarzajcy si element BaDcucha. Ze wzgldu na mechanizm reakcje polimeryzacji dzielimy na: 4 polimeryzacj BaDcuchow, 4 poliaddycj, 4 polimeryzacj kondensacyjn. Polimeryzacja BaDcuchowa (najcz[ciej rodnikowa) zachodzi dla monomerw posiadajcych wizania wielokrotne, ktre pkaj pozwalajc na tworzenie si rodnikw zdolnych do Bczenia si w dBugie BaDcuchy: Reakcja polimeryzacji rodnikowej musi by inicjowana. Poliaddycja (polimeryzacja stopniowa) polega na takim przegrupowaniu si atomw pomidzy czsteczkami monomerw, |e polireakcja zachodzi bez wydzielenia produktu ubocznego. W odr|nieniu od polimeryzacji addycyjnej ma charakter stopniowy, a nie BaDcuchowy, np. poliuretany) Polimeryzacja kondensacyjna zachodzi dla monomerw posiadajcych co najmniej dwie grupy funkcyjne, ktre reaguj z wydzieleniem produktu ubocznego (najcz[ciej wody). Je|eli monomer posiada dwie r|ne grupy funkcyjne, mogce reagowa ze sob  mamy do czynienia z homopolikondensacj (jeden monomer z dwiema r|nymi grupami funkcyjnymi), np.: W przypadku, gdy monomer posiada dwie takie same grupy funkcyjne, mo|e reagowa tylko z komonomerem, czyli drugim monomerem, ktry posiada dwie inne grupy funkcyjne  mamy wwczas do czynienia z heteropolikondensacj (dwa komonomery), np.: O O O O + C O O C C + nHO R1 OH HO C R2 OH R1 R2 nH2O n n alkohol kwas poliester dwuwodorotlenowy dwukarboksylowy Ze wzgldu na wBasno[ci fizykochemiczne polimery mo|na podzieli na: 4 elastomery  zwane gumami, posiadaj zdolno[ wielokrotnego rozcigania i powrotu do poprzednich wymiarw (np. usieciowany polibutadien), 4 duromery  twarde, nieelastyczne, trudnotopliwe o wysokiej wytrzymaBo[ci mechanicznej, sBu|ce jako materiaBy konstrukcyjne. Trudnotopliwe duromery s nazywane duroplastami (np. bakelit, |ywice poliestrowe, epoksydowe). 1 4 plastomery  zwane termoplastami, mniej sztywne od duromerw, mo|na je przetwarza poprzez topienie i wtryskiwanie do form lub wytBaczanie (np. polietylen, polipropylen, polimetakrylan metylu). Wielokrotne przerabianie termiczne pogarsza wBa[ciwo[ci mechaniczne i u|ytkowe. Ze wzgldu na pochodzenie dzielimy polimery na: 4 naturalne, 4 sztuczne. 1. POLIMERY NATURALNE Polimery naturalne s to polizwizki wystpujce naturalnie w przyrodzie. Od tysicy lat s wykorzystywane przez czBowieka w postaci naturalnej, bdz zmodyfikowanej. Najcz[ciej spotykane polimery naturalne: 4 kauczuk naturalny, 4 polisacharydy (wielocukry): skrobia, celuloza. 4 polipeptydy (biaBka). 1.1. Kauczuk naturalny Monomer: CH2 C CH CH2 CH3 2 metylobuta 1,3 dien izopren Polimer: CH2 C CH CH2 CH2 C CH CH2 n CH3 CH3 poli(izopren) kauczuk naturalny Kauczuk naturalny poddawany jest procesowi wulkanizacji za pomoc siarki, w wyniku ktrego uzyskuje si gum (ok. 3% siarki) oraz ebonit (guma twarda, ok. 25 30% siarki). Wulkanizacja  jest to chemiczny proces sieciowania czsteczek polimeru polegajcy na addycji siarki do podwjnych wizaD wgiel-wgiel prowadzcy do otrzymania gumy. CH3 CH3S CH2 C CH CH2 CH2 C CH CH2 S S temp. CH2 C CH CH2 CH2 C CH CH2 CH3S CH3 kauczuk naturalny guma polimer liniowy polimer usieciowany WBa[ciwo[ci: guma  duroplast, odporna na wysok temperatur, nieprzepuszczalna dla wody, elastyczna w szerokim zakresie temperatur, wytrzymaBa na rozciganie, palna (wydziela si gryzcy dym), pod wpBywem [wiatBa ulega procesowi starzenia; ebonit  duroplast, twardy, kruchy, dobry izolator ciepBa i elektryczno[ci, odporny na dziaBanie czynnikw chemicznych. Zastosowanie: guma  uszczelki, opony, zabawki, artykuBy gospodarstwa domowego, sprzt sportowy, sprzt medyczny, elastyczne tkaniny, liny, kleje; ebonit  skrzynki akumulatorowe, wykBadziny ochronne i antykorozyjne, ustniki do fajek, drobny sprzt elektrotechniczny, cz[ci aparatury chemicznej, materiaB izolacyjny w przemy[le elektrotechnicznym, chemicznym i radiotechnice. 1.2. Polisacharydy (wielocukry) C5H10O5 (ryboza) lub C6H12O6 (glukoza, fruktoza, galaktoza) Monomer: 2 monosacharyd HO H H O C C H O C O C H HO C H HO C HO C H H C OH H C HO C H OH C HO H HO C H C HO H C HO H CH2OH CH2 CH2 OH OH ryboza glukoza fruktoza Cn(H2O)n Polimer: Czsteczki monosacharydw Bcz si za pomoc wizania glikozydowego (mostek tlenowy)  O CH2 OH O HO OH CH2 OH O O HO OH CH2 OH O O HO OH fragment BaDcucha skrobi (amyloza) WBa[ciwo[ci: Do polisacharydw nale| skrobia (materiaB zapasowy ro[lin, gromadzony w owocach, nasionach, korzeniach, li[ciach, bulwach, rdzeniu Bodygi i kBczach), celuloza (drewno, sBoma, baweBna, juta), glikogen (materiaB zapasowy tkanek zwierzcych i ludzkich, gromadzony w wtrobie i tkance mi[niowej), chityna (budulec pancerzy owadw i skorupiakw). Zastosowanie: Z celulozy wyrabia si papier, kleje, lakiery, celofan, bBony fotograficzne i sztuczny jedwab. Octan celulozy sBu|y do wyrobu bBon fotograficznych, tworzyw sztucznych, lakierw i wBkien. Skrobia i jej pochodne  przemysB wBkienniczy, farmaceutyczny, kosmetyczny, papierniczy, tekstylny oraz do produkcji klejw. 1.3. BiaBka (proteiny, polipeptydy) Monomery: O R CH C NH2 OH  aminokwas PrzykBady: O O O C CH2CH CH2 C CH2 CH C OH NH2 OH OH NH2 SH NH2 glicyna cysteina fenyloalanina 3 Polimer: O O C N CH C N CH H R2 R1 H n polipeptyd WBa[ciwo[ci: BiaBka to podstawowe, wieloczsteczkowe skBadniki wszystkich organizmw |ywych, zbudowane z reszt aminokwasowych poBczonych wizaniami peptydowymi. BiaBka utrzymuj struktur organizmw |ywych i bior udziaB we wszystkich procesach w nich zachodzcych. PodziaB biaBek ze wzgldu na ich funkcje biologiczne: enzymy, transportowe (hemoglobina, albumina), strukturalne (kolagen, elastyna, keratyna), odporno[ciowe (globulina), biorce udziaB w skurczach mi[ni (miozyna), bBony komrkowe, hormony (insulina, oksytocyna), toksyny (jad w|a). Zastosowanie: przemysB spo|ywczy, medycyna. 2. POLIMERY SZTUCZNE Polimery sztuczne s to zwizki otrzymywane przez czBowieka na drodze syntezy chemicznej. POLIMERY SZTUCZNE POLIMERY POLIMERY POLIMERY AACCUCHOWE POLIADDYCYJNE KONDENSACYJNE 2.1. POLIMERY AACCUCHOWE 2.1.1. Polietylen (PE) Monomer: eten (etylen) Polimer: CH2 CH2 n polietylen WBa[ciwo[ci: termoplast, gitki, woskowaty, przezroczysty, odporny na dziaBanie roztworw kwasw, zasad i soli oraz nisk temperatur. Zastosowanie: folie, opakowania, zabawki, materiaBy izolacyjne, artykuBy gospodarstwa domowego. 2.1.2. Polipropylen (PP) Monomer: CH2 CH CH3 propen (propylen) Polimer: C C H H nC C H H 2 2 C H C H n 3 3 polipropylen 4 WBa[ciwo[ci: termoplast, palny, bezbarwny, bezwonny, niewra|liwym na dziaBanie wody, odporny na dziaBanie kwasw, zasad i soli oraz rozpuszczalnikw organicznych. Zastosowanie: przewody do wody i cieczy agresywnych, zbiorniki zderzaki, cz[ci karoserii, butelki, pojemniki, folie, opakowania, zabawki, materiaBy izolacyjne, artykuBy gospodarstwa domowego. 2.1.3. Polichlorek winylu (PCW, PVC) Monomer: CH2 CH Cl chloroeten (chlorek winylu) Polimer: C C H H nC C H H 2 2 C C l l n poli(chlorek winylu) WBa[ciwo[ci: termoplast, wytrzymaBy mechanicznie, odporny na dziaBanie wielu rozpuszczalnikw. Zastosowanie: wykBadziny podBogowe, stolarka drzwiowa i okienna, rury, materiaBy elektroizolacyjne, artykuBy gospodarstwa domowego, jako igelit  pokrywanie skoczni i stokw narciarskich. 2.1.4. Politetrafluoroetylen (PTFE, Teflon, Tarflen) Monomer: CF2 CF2 tetrafluoroeten (tetrafluoroetylen) Polimer: CF2 CF2 n poli(tetrafluoroetylen) teflon WBa[ciwo[ci: nietopliwy, odporny na ciepBo, na dziaBanie odczynnikw chemicznych i rozpuszczalnikw, posiada dobre wBa[ciwo[ci dielektryczne, niski wspBczynnik tarcia, obojtny fizjologicznie. Zastosowanie: smary, elementy uszczelniajce, powBoki nieprzywierajce (antyadhezyjne), antykorozyjne, powlekanie ubraD ochronnych dla stra|y po|arnej i ratownictwa chemicznego, elementy urzdzeD stosowanych w przemy[le chemicznym, medycznych, cz[ci maszyn (Bo|yska). 2.1.5. Polistyren (PS) Monomer: CH2 CH styren (winylobenzen) Polimer: C C H H nC C H H 2 2 n polistyren WBa[ciwo[ci: termoplastyczny, bezbarwny, twardy, kruchy. 5 Zastosowanie: sztuczna bi|uteria, szczoteczki do zbw, pudeBka do pByt CD, elementy zabawek, w formie spienionej (styropian) - pByty izolacyjne i dzwikochBonne, opakowania (rwnie| do |ywno[ci), jako kopolimery z akrylonitrylami i butadienami (ABS-akrylonitrylo-butadieno-styren)  cz[ci samochodowe 2.1.6. Polimetakrylan metylu (PMMA) Monomer: CH3 CH2 C COOCH3 metakrylan metylu Polimer: CH3 CH2 C COOCH3 n poli(metakrylan metylu) WBa[ciwo[ci: termoplast o wysokiej przezroczysto[ci, odporny na dziaBanie ultrafioletu, odporny mechanicznie. Zastosowanie: pByty pleksiglasowe, prty, guziki, okna samolotw, [wiatBowody, zadaszenia, [wietliki, elewacje, ekrany akustyczne (autostrady), B|ka opalajce (solaria). 2.1.7. Kauczuki syntetyczne 2.1.7.1. Polibutadien (PB, PBA) Monomer: CH2 CH CH CH2 but 1,3 dien (1,3 butadien) Polimer: CH2 CH CH CH2 CH2 CH CH CH2 n poli(butadien) kauczuk syntetyczny WBa[ciwo[ci: odporny na wysok temperatur, nieprzepuszczalny dla wody, elastyczny w szerokim zakresie temperatur, wytrzymaBy na rozciganie, palny (wydziela si gryzcy dym). Zastosowanie: sztuczna guma (uszczelki, opony, artykuBy gospodarstwa domowego, itd.), elastyczne |ele, farby lateksowe, elastyczne tkaniny, liny, kleje. 2.1.7.2. Polichloropren (Neopren) Monomer: CH2 C CH CH2 Cl 2-chlorobut-1,3-dien chloropren Polimer: CH2 C CH CH2 n Cl polichloropren neopren 6 WBa[ciwo[ci: wiksz odporno[ na oleje i inne rozpuszczalniki organiczne, ni| kauczuki polibutadienowe, wolniej ulega starzeniu, palny, samogasncy. Zastosowanie: jak kauczuki butadienowe, ponadto tkaniny podgumowane (pontony ratunkowe), skafandry nurkowe, odzie| ochronna do uprawiania sportw wodnych, opaski rehabilitacyjne. 2.2. POLIMERY POLIADDYCYJNE 2.2.1. Poliuretany (PU) Komonomery: O C N R1 N C O HO R2 OH izocyjanian alkohol Polimer: poliuretan WBa[ciwo[ci: duroplasty, odporne na dziaBanie wody, czynnikw atmosferycznych, olejw, smarw, rozpuszczalnikw organicznych, rozcieDczonych kwasw i zasad, dobre izolatory ciepBa i elektryczno[ci, wykazuj lepsz wytrzymaBo[ mechaniczn ni| kauczuki oraz lepsze wskazniki elastyczno[ci i wydBu|enia. Zastosowanie: produkcja wBkien elastycznych typu lycry i elastanu, przemysB meblarski (gbki tapicerskie i materacowe), samochodowy (gbki tapicerskie, sztywne pianki do zderzakw, elementw wystroju wntrza i amortyzatorw), obuwniczy i tekstylny (podeszwy, tkaniny z podszewkami gbczastymi, tkaniny ociepleniowe), gbki do kpieli, materiaBy izolacyjne, kity uszczelniajce, spoiwa, kleje. 2.2.2. {ywice epoksydowe Komonomery: O CH2 CH CH2 H R O O H Cl epichlorhydryna bisfenol Polimer: O H O A O r C C C H H H 2 2 n |ywica epoksydowa PrzykBad: |ywica epoksydowa epichlorhydryny z bisfenolem A WBa[ciwo[ci: duroplasty, nierozpuszczalne i nietopliwe, bardzo przyczepne do prawie wszystkich materiaBw, odporne na czynniki chemiczne. Zastosowanie: laminaty, kleje do metali,kleje, kompozyty (lotnictwo, motoryzacja, szkutnictwo, sport wyczynowy). 7 2.3. POLIMERY KONDENSACYJNE 2.3.1. Poliestry Monomer, komonomery: O O O C O H+ O H HO R C OH 1 2 lub H R O H C R O hydroksykwas glikol i kwas dwukarboksylowy Polimer: O O O O C C R1 R2 n poliester PrzykBad: O O O C C CH2 CH2 O n poli(tereftalan etylu) PET WBa[ciwo[ci: najszerzej stosowany  PET  termoplast, o wysokiej krystaliczno[ci, wytrzymaBy mechanicznie, odporny na dziaBanie wody, kwasw, cz[ci rozpuszczalnikw organicznych. Podczas spalania produktw wytworzonych z PET wytwarzaj si du|e ilo[ci silnie toksycznych dioksyn. Zastosowanie: produkcja naczyD, butelek, opakowaD, niewielkich ksztaBtek, wBkna (elana, polartec - polar), sztuczne futra. 2.3.2. Poliamidy Monomer, komonomery: O O O H N R H N R1 N + C H C OH HO C R2 OH H H H lub aminokwas poliamina polikwas Polimer: O O N R1 N C C R2 H H n poliamid PrzykBady: O O O O OH (CH2)4 C N (CH2)6 N C C + nH2O N H + HO C (CH2)4 H N (CH2)6 H H n H H heksametylenodiamina kwas adypinowy nylon 6,6 O O O O H N (CH2)5 C (CH2)5 N C (CH2)5 OH N C C + nH2O H H H n kwas kapronowy nylon 6 WBa[ciwo[ci: termoplasty, rozpuszczalne w kwasach i fenolach, mog zaabsorbowa do kilku procent wody, bardziej twarde i trudniej topliwe ni| poliestry. Zastosowanie: najcz[ciej stosowany  nylon  do produkcji poDczoch, rajstop, sieci rybackich, spadochronw, lin, poduszek powietrznych, szczoteczek do zbw, wykBadzin dywanowych, strun gitarowych, 8 kevlaru (materiaBu stosowanego w kamizelkach kuloodpornych, kaskach i heBmach ochronnych, trampolinach, kablach [wiatBowodowych). 2.3.3. Poliwglany Monomer, komonomery: H R O O O H C Cl Cl fosgen bisfenol Polimer: O O C O Ar n poliwglan (nazwa pochodzi od grupy CO3  jak w reszcie kwasu wglowego) PrzykBad: poliwglan z fosgenu i bisfenolu A WBa[ciwo[ci: przezroczyste termoplasty o bardzo dobrych wBasno[ciach mechanicznych (udarno[, odporno[ na [ciskanie), odporne na znaczne r|nice ci[nieD. Zastosowanie: warstwy uodparniajce szklane szyby na stBuczenie, czy przestrzelenie, szyby w batyskafach, samolotach, heBmach astronautw, kierowcw rajdowych, butelki dla niemowlt, pByty CD, DVD. 2.3.4. Fenoplasty Komonomery: OH O H C H fenol formaldehyd Polimer: OH CH2 O CH2 O n |ywica fenolowo formaldehydowa (PF) WBa[ciwo[ci: duroplasty, niepalne, nietopliwe, nierozpuszczalne, o niskim przewodnictwie elektrycznym, sBabej przewodno[ci cieplnej, odporne chemicznie. Zastosowanie: najcz[ciej stosowany  bakelit  obudowy aparatw telefonicznych, radiowych i fotograficznych, produkcja okBadzin ciernych hamulcw i sprzgieB, dodatki do lakierw, klejw. 9 2.3.5. Aminoplasty Komonomery: NH2 C N N O O H N C C C N H NH2 N NH2 H H C H H mocznik lub melamina formaldehyd Polimer: O O CH2 N C N CH2 H H n |ywica mocznikowo formaldehydowa (UF) H CH2O N C N N O CH2 C C CH2 N N N H H n |ywica melaminowo formaldehydowa (MF) WBa[ciwo[ci: duroplasty, bezwonne, bezbarwne, odporne na dziaBanie wody i rozpuszczalnikw organicznych, posiadaj dobre wBasno[ci elektroizolacyjne, odporno[ ciepln do 120C. Zastosowanie: laminaty dekoracyjne, artykuBy AGD, artykuBy elektrotechniczne (gniazdka, wtyczki, wBczniki). 2.3.6. Silikony Monomer: R1 Cl Si Cl R2 alkilosilan Polimer: R1 Si O R2 n silikon WBa[ciwo[ci: |ywice, zale|nie od stopnia usieciowania, przypominaj w konsystencji |ele, albo s litymi elastomerami. Zastosowanie: oleje, smary, pasty, kauczuki, |ywice, folie, lakiery hydrofobowe, materiaBy elektroizolacyjne, [rodki do impregnacji tkanin, hydro|ele stosowane jako implanty tkanek mikkich. 10 PYTANIA KONTROLNE 1. Podaj rodzaje polimeryzacji. 2. Scharakteryzowa polimeryzacj BaDcuchowa i kondensacyjn (wzory, nazewnictwo, reakcje). 3. Omwi wizanie wystpujce w pier[cieniu aromatycznym. 4. Co to s etery i jak powstaj? 5. Jakie znasz alkohole wielowodorotlenowe? 11 CZZ DOZWIADCZALNA w. 1. Okre[lenie rozpuszczalno[ci polimeru Sprzt: - probwki Odczynniki: - poli(styren) (PS) - statyw - poli(etylen)(PE) - poli(tetrafluoroetylen) (PTFE) - poli(met akrylan metylu) (PMMA) - aceton - chloroform - dimetyloformamid (DMF) Opis wiczenia Ustawi probwki w statywie, w trzech rzdach i nala okoBo 1cm3 rozpuszczalnika tak, aby w ka|dym rzdzie znalazBy si kolejno: aceton, chloroform, dimetyloformamid i ksylen. Do probwek z rozpuszczalnikami doda kolejno niewielkie prbki polimerw: PS, PE i PTFE. Wymiesza i odczeka 5 min. Je[li tworzywo nie ulega rozpuszczeniu  podgrza probwk na Bazni wodnej. w. 2. Okre[lenie gsto[ci polimeru Sprzt: - waga analityczna Odczynniki: - poli(styren) (PS) - suwmiarka - poli(etylen)(PE) - poli(metakrylan metylu) (PMMA) - poli(tetrafluoroetylen) (PTFE) Opis wiczenia Na wadze elektronicznej zwa|y przygotowane w formie walcw prbki czterech wy|ej wymienionych polimerw. Nastpnie zmierzy, za pomoc suwmiarki, promieD i wysoko[ walcw. Obliczy gsto[ polimerw. w. 3. Otrzymywanie |ywicy mocznikowo formaldehydowej Sprzt: - parowniczka Odczynniki: - mocznik - szkieBko zegarkowe - formalina - bagietka - KMnO4 roztwr nasycony Opis wiczenia Do parowniczki wla 2 cm3 formaliny i doda 2g mocznika. Ogrzewa do rozpuszczenia mocznika, a nastpnie doda kilka kropli nasyconego roztworu KMnO4 i miesza. PBynn mas wyla na szkieBko zegarkowe. Po ostygniciu masa plastyczna zestala si. 12 20.& /& . Nazwisko, imi Zaliczenie Wydz. Gr. Temat: POLIMERY w. 1. Okre[lenie rozpuszczalno[ci polimeru Symbol Nazwa polimeru aceton chloroform DMF PE poli(etylen) PS poli(styren) PMMA poli(metakrylan metylu) PTFE poli(tetrafluoro etylen) w. 2. Okre[lenie gsto[ci polimeru masa r h gsto[ Symbol Nazwa polimeru [kg ] [dm] [dm] [kg/dm3] PE poli(etylen) PS poli(styren) PMMA poli(metakrylan metylu) PTFE poli(tetrafluoro etylen) w. 3. Otrzymywanie |ywicy mocznikowo-formaldehydowej Obserwacje: Reakcja powstawania |ywicy: 13

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
SZKLANE CZY WĘGLOWE WŁÓKNA W KOMPOZYTACH POLIMEROWYCH
mgr Kica,Fizykochemia polimerów średni ciężar cząsteczkowy poliamidu 6
Echt Wo bist du jetzt
120123 IK wykład 4 WO SŻ kształt ukł geomet
04 Makrocząsteczki i polimery w stanie skondensowanym (stałym)
Fettes Brot Wo die wilden Kerle wohnen
Mat polimerowe w przemyśle zbrojeniowym
wo
POLIMERAZA RNA
Deichkind? Wo
6 Badanie odporności na ścieranie materiałów polimerowych
polimery instrukcja wykonania sprawozdanie
krs form wo
wo

więcej podobnych podstron