IV. Высокомолекулярные соединения (стр. 4 )

Растворы полиизобутилена обладают клеящими свойствами, их применяют в производстве липкой ленты.

Полиизобутилен применяют в производстве различных материалов: гидроизоляционных, герметизирующих (герметизация горизонтальных и вертикальных стыков в крупнопанельных зданиях), антикоррозионных (футерованные листы для защиты агрессивных сред) и клеящих.

IV.7.4. Поливинилхлорид

Поливинилхлорид (ПВХ) получают полимеризацией винилхлорида.

n СН2 = СНСl → (– СН2 – СНСl –)n

Это полимер аморфной структуры, твердый, белый. Устойчив к действию влаги, кислот, щелочей, растворов солей и углеводородов нефти, а также к окислению и старению. Растворяется в дихлорэтане, хлорбензоле. Разлагается при температуре выше 140 °С с выделением HCl.

(– СН2 – СНСl –)n → ( – СН = СН –)n + nНСl

Поливинилхлорид, в основном, применяют для производства линолеумов. На его основе выпускают плиточные материалы для полов (плитки). Из ПВХ изготавливают пленки для гидроизоляционных и отделочных работ, трубы водоснабжения и канализации, фитинги, запорные устройства и краны. Часто применяется с пластификаторами (до 40 %).

IV.7.5. Политетрафторэтилен (фторопласт-4)

Политетрафторэтилен получается полимеризацией тетрафторэтилена (бесцветный газ, Ткип = -76 °С).

n СF2 = CF2 ® (– СF2 – СF2 –)n

Фторопласт обладает большой химической инертностью, не растворяется ни в одном из известных растворителей, выдерживает температуру до 250 °С. Прекрасный диэлектрик. Применяется в качестве материала для прокладок, утеплителей, кранов, насосов, клапанов в самых агрессивных средах, для защиты поверхности металла, стекла и керамики от агрессивных сред.

IV.7.6. Полистирол

Полистирол получается полимеризацией стирола (фенилэтилена, винилбензола).

CH = CH2 [ CH CH2 ] n

n

Здесь n = 500¸2000.

Молекулярная масса полимера 50 000÷200 000.

Полимер, применяемый в технике, обладает аморфной структурой, благодаря беспорядочному расположению фенильных групп относительно основной цепи. Полистирол обладает устойчивостью к агрессивным средам, не стоек к действию света. Хорошо растворяется в большинстве органических растворителей. Не растворим в спиртах и воде. Обладает высокой прозрачностью и хорошей способностью окрашиваться в любые цвета.

Недостатки: небольшая теплостойкость, хрупкость, неустойчивость к действию органических растворителей, возникновение внутренних напряжений.

Полистирол применяют для получения пенопластов, облицовочных плиток, изоляции для трубопроводов.

Для устранения недостатков получают модификации полистирола. Ударопрочный полистирол получают блоксополимеризацией полистирола с синтетическими каучуками.

IV.7.7. Полимеры винилового спирта и его производных

Виниловый спирт [CH2 – CH – OH] не существует в свободном состоянии, т. к. немедленно изомеризуется в ацетальдегид.

[СН2 = СН – ОН] → СН3СНО

В промышленности поливиниловый спирт получают алкоголизом поливинилацетата.

СН ≡ СН + СН3СООН → СН3СООСН = СН2 + 119 кДж

ацетилен винилацетат

n СН3СООСН = СН2 → (– СН – СН2 –)n

|

ОСОСН3

поливинилацетат

NаОН, СН3ОН

(– СН – СН2 –)n (– СН – СН2 –)n

| - СН3СООNа |

ОСОСН3 ОН

поливиниловый спирт

Поливиниловый спирт – кристаллический полимер, хорошо растворимый в горячей воде, обладающий высокой твердостью, газонепроницаемостью и большой стойкостью к действию масел, жиров и большинства органических растворителей. Для него характерны все реакции спиртов.

Чтобы уменьшить растворимость полимера в воде, спиртовые группы превращают в эфирные. Из производных полимеров винилового спирта наиболее распространены его сложные и простые эфиры (ацетали).

RО – Н + НО – А ↔ RОА + НОН

спирт кислота сложный

эфир

R – СН = О + Н – ОR/ → R – СН – ОН

׀

ОR/

альдегид спирт полуацеталь

R – СН = О + 2Н – ОR/ → R – СН – ОR/ + НОН

׀

ОR/

альдегид спирт ацеталь

Поливинилацетат – бесцветный, прозрачный полимер аморфной структуры. Молекулярная масса колеблется в широких пределах от 10000 до 500000. Растворим во многих органических растворителях и набухает в воде. Неустойчив к действию кислот и щелочей. Обладает текучестью при комнатной температуре.

Поливинилацетат получил широкое применение:

- в производстве лаков и красок, т. к. обладает прозрачностью, высокой адгезией к металлу, дереву, камню, прочностью к свету и пластичностью;

- в производстве клеев, которые используются для соединения изделий из бумаги, древесины, керамики, стекла и для приклеивания облицовочных материалов к бетону;

- как материал для бесшовных полов в полимерцементных растворах и для получения полимербетона (пластбетона).

Поливинилацетали получают действием альдегидов на водный раствор поливинилового спирта.

СН2 СН2

/ \ / \

(– СН2 – С– СН – )n → (– СН2 – СН – СН – )n

׀ ׀ ׀ ׀

ОН ОН О О

+ О \ /

׀׀ СН

СН ׀

׀ R

R

Примеры поливинилацеталей приведены в табл. IV.2.

Таблица IV.7.2

Примеры поливинилацеталей

R	Название
альдегида	поливинилацеталя
Н –	формальдегид	поливинилформаль – формвар
CH3 –	ацетальдегид	поливинилэтилаль – альвар
C3Н7 –	масляный альдегид, бутаналь	поливинилбутираль – бутвар

Значительное уменьшение числа гидроксильных групп приводит к высокой химической стойкости и светостойкости.

Поливинилацетали обладают прозрачностью и высокой адгезией.

Альвар используют для производства лаков и политур, как заместитель растительной смолы – шеллака.

Формвар отличается высокой термостойкостью и хорошим сопротивлением к истиранию. В сочетании с фенольными полимерами применяется для различных защитных покрытий.

Бутвар применяют в качестве адгезионного слоя безосколочного стекла – триплекса. В сочетании с фенольными полимерами образует клеи марки БФ.

IV.7.8. Полиметилметакрилат

Полиметилметакрилат получается полимеризацией метилового эфира метакриловой кислоты.

СН3 СН3

׀ ׀

n СН2 = С → (– СН2 – С –) n

׀ ׀

СООСН3 СООСН3

В России полиметилметакрилат называется органическим стеклом, в США, Германии, Франции – плексигласом, в Великобритании – перспексом.

Органическое стекло – прозрачный аморфный полимер. Ценным свойством является высокая светопроницаемость (99 % солнечного света). Обычное силикатное стекло пропускает 0,6 % ультрафиолетовых лучей, а органическое – 75 %. Оно обладает меньшей хрупкостью, чем стекло, но меньшей твердостью.

Применяется для остекления зданий, особенно теплиц, т. к. обладает хорошей атмосферостойкостью. Используется для декоративных ограждений (легко окрашивается в любые цвета), моющихся обоев, эмульсий для красок и грунтовок, для пропитки пористых строительных материалов (гидроизоляционные пленки).

IV.8. Поликонденсационные полимеры

IV.8.1. Фенолоальдегидные полимеры

Фенолоальдегидные полимеры получаются поликонденсацией фенолов и альдегидов. Чаще всего берут фенол и формальдегид.

При соотношении фенола и формальдегида 1:1 получают линейный олигомер, называемый новолачной смолой.

OH OH OH

| +HCHO | |

- H2O – CH2OH H (– CH2 –)n

Здесь n = 4÷8.

Формула приближенно отражает строение новолачных олигомеров, т. к. образуется смесь изомеров (формальдегид присоединяется в орто - и параположениях).

При соотношении фенола и формальдегида 1:1,5÷2 получают резольный олигомер. Полученный резол имеет молекулярную массу 400÷1000. Это твердый или жидкий продукт, растворяется в спирте, ацетоне. При нагревании резол переходит в резит, обладающий трехмерной структурой. Структурные формулы резола и резита приведены в разд. III.9.

Резольные смолы обладают большей химической и теплостойкостью, поэтому на практике новолачные смолы обрабатывают уротропином или формалином при нагревании, что приводит к образованию резитов.

Фенолоформальдегидные олигомеры токсичны, при их переработке следует принимать меры предосторожности.

Фенолоформальдегидные полимеры дешевы, обладают высокой прочностью и теплостойкостью. Применяются для изготовления бумо-, тексто - и древеснослоистых пластиков, стеклотекстолитов, строительных деталей, в качестве арматуры, труб, плиток, бакелитовых лаков.

IV.8.2. Кремнийорганические полимеры

По ряду свойств кремнийорганические полимеры образуют исключительно важную группу полимеров.

Наибольшее практическое значение имеют полиорганосилоксаны (силиконы).

R R

׀ ׀

–Si – O – Si –

׀ ׀

R R

Другие кремнийорганические полимеры, например, полиорганосилазаны менее устойчивы и не находят широкого применения в строительстве.

R R

׀ ׀

–Si – NН – Si –

׀ ׀

R R

Силиконы устойчивы к действию кислот и щелочей. Они не растворимы в воде и низших спиртах, обладают теплостойкостью до 400 °С, очень малой летучестью.