Вариант 13 (27)
1. Способы проведения полимеризации.
Выбор способа полимеризации определяется конкретными требованиями, которые предъявляют к продукту полимеризации, а также природой полимеризуемого мономера, используемого инициатора и задачами, которые ставятся при осуществлении полимеризации.
На практике обычно используют четыре способа проведения полимеризации: в блоке (или в массе), в растворе, в эмульсии и в суспензии (иногда суспензионную полимеризацию называют капельной или бисерной).
1. Полимеризация в массе (блочная полимеризация)- мономер - жидкость, инициатор и агент передачи цепи растворяется в мономере. Если реакцию ведут до практически полного превращения мономера, то получают монолит (блок), имеющий форму сосуда, в которой был залит исходный мономер. При блочной полимеризации можно использовать как инициаторы радикальной, так и катализаторы ионной полимеризации, растворимые в мономере.
Достоинства
• простота реализации процесса;
• чистота получаемого продукта, не требующего дальнейшей переработки, отделения и очистки
Недостатки
• вязкость реакционной системы увеличивается, что постепенно затрудняет ее перемешивание и в конечном итоге приводит к продукту с очень широким молекулярно-массовым распределением;
• автоускорение или гель-эффект
Применение
используют при радикальной полимеризации метилметакрилата и стирола, также полимеризуют винилхлорид для получения поливинилхлоридных смол.
2. Полимеризация в растворе - мономер, инициатор и агент передачи цепи растворяют в инертном растворителе
Достоинства
• облегчает контроль за ростом вязкости;
• обеспечивает лучший перенос тепла.
Недостатки
• существует конечная вероятность передачи цепи на растворитель, что затрудняет получение очень высокомолекулярных продуктов;
• образующийся полимер необходимо отделять от растворителя.
Применение
используют при радикальной полимеризации акрилонитрила и катионной полимеризации изобутилена.
3. Суспензионная полимеризация (гранульная) - мономер диспергируют в воде в виде мелких капелек, мономер должен быть водонесрастворимый.
Достоинства
• контроль за длиной кинетических цепей (неширокое молекулярно-массовое распределение);
• эффективным перенос тепла;
• легкость отделение от воды;
• простота переработки готового продукта.
Недостатки
• ограниченность использования.
Применение
используют для получения полистирольных гранул (из которых получают пенополистирол), полистирол-дивинил бензольных гранул (для изготовления ионообменных смол) и гранул поливинилацетата (используемых для дальнейшего превращения в поливиниловый спирт).
4. Эмульсионная полимеризация - мономер диспергируют в водной фазе в виде однородной эмульсии.
Достоинства
• небольшое изменение вязкости;
• легкость регулировать теплопереносом ;
• достаточно высокие скорости реакции. ;
• простота переработки готового продукта.
Недостатки
• необходимость использование дополнительных веществ (ПАВ, эмульгаторы и т. д.);
Применение
проводят полимеризацию винилхлорида, бутадиена, хлоропрена, винилацетата, акрилатов и метакрилатов
2. Отличие инициатора полимеризации от катализатора полимеризации.
Инициаторы-вещества, в ряде случаев необходимые для возбуждения химической реакции, которая далее происходит без посторонней помощи. Инициаторы расходуются в ходе реакции, однако их требуется намного меньше, чем реагентов.
Катализаторы в отличие от инициаторов полимеризации не расходуются в процессе полимеризации и не входят в состав полимера.
3. Натуральный каучук, структура молекул. Вулканизация каучука и получение резины.
Натуральный (природный) каучук (НК) представляет собой высокомолекулярный непредельный углеводород, молекулы которого содержат большое количество двойных связей; состав его может быть выражен формулой (C5H8)n (где величина n составляет от 1000 до 3000); он является полимером изопрена. Определение молекулярной массы показывает, что она достигает нескольких сот тысяч (— Природный каучук содержится в соке каучуконосных растений, главным образом, тропических (например, бразильского дерева гевея).
Экспериментально доказано, что в основном макромолекулы натурального каучука состоят из остатков молекул изопрена, а сам натуральный каучук — природный полимер цис-1,4-полиизопрен.
При растяжении каучука концы молекул раздвигаются и молекулы ориентируются по направлению растягивающего усилия. Если устранить усилие, вызвавшее растяжение каучука, то концы его молекул вновь сближаются и образец принимает первоначальную форму и размеры. Молекулу каучука можно представить себе как круглую, незамкнутую пружину, которую можно сильно растянуть, разведя её концы. Освобождённая пружина вновь принимает прежнее положение. Некоторые исследователи представляют молекулу каучука в виде пружинящей спирали. Качественный анализ показывает, что каучук состоит из двух элементов — углерода и водорода, то есть, относится к классу углеводородов.
Вулканизация. Натуральные и синтетические каучуки используют преимущественно в виде резины. Чтобы молекулы каучука при растягивании только изменяли свою форму, но не смещались относительно друг друга, что могло бы привести к разрушению изделия, каучук вулканизируют. Для получения резины каучук вулканизируют. При нагревании каучука с серой отдельные полимерные цепи «сшиваются» между собой за счёт образования дисульфидных мостиков по месту разрыва двойной связи
4. Дайте схему реакций получения полиэфирных смол линейного и трехмерного строения:
а) конденсацией терефталевой кислоты с этиленгликолем;
б) конденсацией о-фталевой кислоты с глицерином.
