25.19: Полімеризація - додавання полімерів

Last updated
Save as PDF

Page ID: 19475

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Ми користуємося перевагами використання контейнерів з пінопласту, але часто не враховуємо, де вони закінчуються. Пінополістирольні матеріали не руйнуються швидко під впливом елементів. При заглибленні на сміттєзвалищі пінополістирол залишиться цілим протягом тривалого часу. Хороша новина полягає в тому, що на звалищах знайдено не так багато цього забруднювача (можливо, приблизно\(0.5\%\) за вагою загальної маси сміття). В даний час немає хорошого способу переробки пінополістиролу, але в майбутньому творчий вчений може це змінити.

Полімеризація - додавання полімерів

Полімери сильно відрізняються від інших видів органічних молекул, які ви бачили досі. Тоді як інші сполуки мають відносно низьку молярну масу, полімери - гігантські молекули дуже високої молярної маси. Полімери є первинними компонентами всіляких пластмас і споріднених сполук. Полімер - це велика молекула, утворена з багатьох менших молекул, ковалентно зв'язаних у повторюваний візерунок. Дрібні молекули, що входять до складу полімеру, називаються мономерами. Полімери зазвичай утворюються або в результаті реакції додавання, або реакції конденсації.

Додавання полімерів

Додатковий полімер - це полімер, утворений ланцюговими реакціями приєднання між мономерами, які містять подвійний зв'язок. Молекули етена можуть полімеризуватися між собою в потрібних умовах, утворюючи полімер, званий поліетиленом.

\[n \ce{CH_2=CH_2} \rightarrow \ce{-(CH_2CH_2)}_n-\nonumber \]

Лист\(n\) означає кількість мономерів, які з'єднуються неодноразово, щоб зробити полімер, і можуть мати значення в сотнях або навіть тисячах.

Механізм синтезу поліетилену — Малюнок\(\PageIndex{1}\): Синтез поліетилену.

Наведені вище реакції показують основні етапи формування добавки полімеру:

Ініціація - ініціатор вільних\(\left( \ce{X}^* \right)\) радикалів атакує вуглецево-вуглецевий подвійний зв'язок (перший крок вище). Ініціатором може виступати щось на зразок перекису водню. Цей матеріал може легко розщеплюватися, утворюючи два види з вільним електроном, прикріпленим до кожного:\(\ce{H-O-O-H} \rightarrow 2 \ce{H-O} \cdot\). Цей вільний радикал атакує вуглецево-вуглецевий подвійний зв'язок. Один з pi електронів утворює єдиний зв'язок з ініціатором, а інший pi електрон утворює новий вільний радикал на атомі вуглецю.
Розмноження - нове вільнорадикальне з'єднання взаємодіє з іншим алканом, продовжуючи процес зростання ланцюга (другий крок вище).
Припинення відбувається щоразу, коли два вільних радикали контактують один з одним (не показано). Два вільні електрони утворюють ковалентний зв'язок і вільного радикала на кожній молекулі більше не існує.

Поліетилен може мати різні властивості в залежності від довжини полімерних ланцюгів, і від того, наскільки ефективно вони упаковуються між собою. Деякі поширені вироби, виготовлені з різних форм поліетилену, включають пластикові пляшки, поліетиленові пакети та більш тверді пластикові предмети, такі як ящики для молока.

Кілька інших видів ненасичених мономерів можуть бути полімеризовані, і є компонентами в загальних побутових продуктах. Поліпропілен жорсткіше поліетилену, і знаходиться в пластиковому посуді і деяких інших видах ємностей.

структура поліпропілену — Малюнок\(\PageIndex{2}\): Поліпропіленова конструкція.

Полістирол використовується в ізоляції і в формованих предметах, таких як кавові чашки.

Чиста реакція на синтез полістиролу — Малюнок\(\PageIndex{3}\): Синтез і структура полістиролу.

Полівінілхлорид (ПВХ) широко використовується для сантехнічних труб.

Чиста реакція на синтез полівінілхлориду (ПВХ) — Малюнок\(\PageIndex{4}\): Полівінілхлорид.

Поліізопрен є полімером ізопрену і більш відомий як каучук. Він виробляється природним шляхом каучуковими деревами, але було розроблено кілька варіантів, які демонструють поліпшення властивостей натурального каучуку.

Поліізопрен більш відомий як гума. — Малюнок\(\PageIndex{5}\): Поліізопрен.

Резюме

Полімер - це велика молекула, утворена з багатьох менших молекул, ковалентно зв'язаних у повторюваному малюнку; вони є первинними компонентами всіляких пластмас і споріднених сполук.
Дрібні молекули, що входять до складу полімерів, називаються мономерами.
Полімери зазвичай утворюються або в результаті реакції додавання, або реакції конденсації.
Додатковий полімер - це полімер, утворений ланцюговими реакціями приєднання між мономерами, які містять подвійний зв'язок.
Основними етапами формування полімеру додавання є: (1) ініціювання, (2) поширення, (3) припинення