Химия высокомолекулярных соединений (стр. 13 из 34)

Поликонденсация – процесс образования полимеров химическим взаимодействием молекул мономеров, сопровождающийся выделением низкомолекулярных веществ (воды, хлороводорода, аммиака, спирта и др.).

В процессе поликонденсации происходит взаимодействие функциональных групп, содержащихся в молекулах мономеров (−ОН, −СООН, −NH₂ и галогены, др.). Мономеры, вступающие в реакцию поликонденсации, должны быть не менее чем бифункциональны.

В общем виде реакцию поликонденсации можно выразить схемой:

na–A–a + nb–B–b ® a(AB)_nb + (2n + 1)ab,

где А и В – радикалы, входящие в состав молекул, реагирующих низкомолекулярных веществ (мономеров);

а и b – функциональные группы, участвующие в реакции;

ab – низкомолекулярные соединения, образующиеся в виде побочного продукта при реакции.

8.5.1. Классификация

Чаще всего из полимеров поликонденсационного типа выделяют следующие: формальдегидные (феноло-, мочевино-, меламиноформальдегидные), сложноэфирные, амидные, эпоксидные.

Формальдегидные

Феноло-формальдегидные:

а) новолачные смолы:

(получают при небольшом избытке фенола с катализатором НСl и другими кислотами)

б) резольные смолы:

(катализатор – основания; при небольшом избытке СН₂О)

I стадия – образование фенолоспиртов (и др.)

ОН ОН

СН₂ОН

;

СН₂ОН

II стадия – образование резола:

ОН ОН ОН ОН ОН

СН₂ОН СН₂ СН₂

n + 1 + n ® Н [ ]_n + nH₂O

СН₂ОН CH₂OH

На III стадии резолы переходят в резиты (продукт с пространственной структурой):

Мочевино-формальдегидные

получают путем конденсации мочевины с формальдегидом. На первой стадии образуются промежуточные продукты (метилольные производние),

NH₂ NH−CH₂OH NH−CH₂OH

+ CH₂O + CH₂O

C=O C=O C=O

NH₂ NH₂ NH−CH₂OH

мочевина монометилолмочевина диметилолмочевина

между которыми и мочевиной протекает последующая конденсация, с образованием продукта с пространственной структурой (упрощенно):

… N−CH₂−N−CH₂−N−CH₂−NH−…

C=O C=O CH₂OH

…−N−CH₂−N−CH₂−N−CH₂−O−CH₂−N−…

Меламино-формальдегидные

При взаимодействии меламина с избытком формальдегида на первой стадии образуется триметилолмеламин, который в слабокислой среде подвергается самоконденсации:

Сложноэфирные

Полиэтилентерефталат (лавсан, терилен, дакрон) получают по схеме:

переэтрификация

nH₃ C−OOСC₆H₄COO−CH₃ + 2nHO−CH₂−CH₂−OH

–2СН₃ОН

поликонденсация

nНОСН₂−СН₂−ООС−С₆Н₄−СОО−СН₂−СН₂−ОН

НО−[−ОС−С₆Н₄−COOCH₂−СН₂−О−]_nH + (2n – 1)H₂O

Полиамидные

получают поликонденсацией диаминов с дикарбоновыми кислотами.

nH₂N−R−NH₂ + nHOOC−R¢−COOH ® (−NHRNHCO−R¢CO−)_n + 2nH₂O

Энант (полиамид-7) [−NH(CH₂)₆CO−]_n. Получают поликонденсацией ω-аминоэнантовой кислоты при ~260 °С:

nH₂N(CH₂)₆COOH ® [−NH(CH₂)₆CO−]_n + nH₂O

или гидролитической полимеризацией энантолактама:

HN

n (CH₂)₆ ® [−NH(CH₂)₆CO−]_n

OC

Капрон (полиамид-6, найлон-6) [−NH(CH₂)₅CO−]_n

Получают полимеризацией капролактама или поликонденсацией ω-аминокапроновой кислоты:

HN полимеризация

n (CH₂)₅

OC капролактам

[−NH(CH₂)₅CO−]_n

nH₂N−(CH₂)₅−COOH поликонденсация

Найлон-6,6 (анид, полиамид-6,6).

Получают поликонденсацией адипиновой кислоты с гексаметилендиамином: