Гомополимеры и сополимеры реферат

Обновлено: 30.06.2024

Полимеры (от греч. polymeres — состоящий из многих частей, многообразный) — это химические соединения с высокой молекулярной массой (от нескольких тысяч до многих миллионов), молекулы которых (макромолекулы) состоят из большого числа повторяющихся группировок (мономерных звеньев). Атомы, входящие в состав макромолекул, соединены друг с другом силами главных и (или) координационных валентностей.

ОСОБЕННОСТИ

Особые механические свойства

эластичность — способность к высоким обратимым деформациям при относительно небольшой нагрузке (каучуки);

малая хрупкость стеклообразных и кристаллических полимеров (пластмассы, органическое стекло);

способность макромолекул к ориентации под действием направленного механического поля (используется при изготовлении волокон и плёнок).

Особенности растворов полимеров:

высокая вязкость раствора при малой концентрации полимера;

растворение полимера происходит через стадию набухания.

Особые химические свойства:

способность резко изменять свои физико-механические свойства под действием малых количеств реагента (вулканизация каучука, дубление кож и т. п.).

Особые свойства полимеров объясняются не только большой молекулярной массой, но и тем, что макромолекулы имеют цепное строение и обладают гибкостью.[1]

Получение полимеров.

В настоящее время наряду с природными материалами все большее значение приобретают синтетические полимеры. Выбор соответствующих исходных продуктов и условий процесса позволяет проводить направленный синтез высокомолекулярных соединений и получить их с заранее заданной структурой и необходимым комплексом свойств. При этом можно регулировать степень полимеризации, полидисперсность, разветвленность, конфигурацию звеньев и порядок их присоединения.

Существует два основных метода синтеза полимеров – полимеризация и поликонденсация. Кроме того, в последние годы широко используется возможность изменения свойств полимеров за счёт изменения их молекулярного строения в результате химических реакций – так называемых реакций модификации.

Полимеризациейназывают процесс образования макромолекул путём последовательного присоединения молекул мономеров М к активному центру М* растущей макромолекулы. При этом активный центр переходит во вновь присоединившееся звено:

Процесс полимеризации включает следующие основные стадии: образование активных центров, рост цепи, передача цепи, обрыв цепи. Полярность цепи и температура полимеризации оказывают внимание на скорость роста и на природу получаемого полимера.

Поликонденсациейназывают ступенчатый процесс получения полимеров из би- или полифункциональных соединений, в котором рост макромолекул происходит путём химического взаимодействия функциональных групп молекул мономеров друг с другом и сn– мерами, накапливающимися в ходе реакции, а также молекулn–меров между собой. На концах образующихся макромолекул всегда присутствуют свободные функциональные группы. Каждый акт взаимодействия при поликонденсации сопровождается исчезновением у реагирующих частиц функциональных групп. Часто (но не

всегда) поликонденсация сопровождается выделением низкомолекулярных продуктов реакции. Большую роль в поликонденсации играет соотношение исходных компонентов. Один из надёжных способов регулирования молекулярной массы поликонденсационных полимеров заключается во введении монофункционального компонента, который взаимодействует с функциональными группами, дезактивируя их. Повышение температуры ускоряет поликонденсацию, облегчает удаление образующегося низкомолекулярного продукта, в результате чего реакция смещается в сторону образования более высокомолекулярных соединений. Однако после достижения равновесия молекулярная масса выше при более низкой температуре. Это используется на практике для сокращения продолжительности синтеза полимера: сначала процесс ведут при более высокой температуре, а после достижения равновесия – при более низкой. Молекулярная масса полимера зависит также от способа проведения поликонденсации (в расплаве, в растворе, на поверхности раздела двух фаз, в твёрдой фазе).

Физические и фазовые состояния полимеров

Для правильного выбора условий переработки и эксплуатации полимерных материалов необходимо знать в каком фазовом и агрегатном состоянии они находятся.

Полимеры существуют в двух фазовых состояниях: кристаллическом и аморфном. Для них характерны все признаки фазовых состояний низкомолекулярных соединений, но существуют и определённые особенности.

Рис. 3.1. Термомеханическая кривая полимеров

Полимеры существуют в двух агрегатных состояниях: твёрдом и жидком. Твердому агрегатному состоянию соответствуют кристаллическое и аморфное фазовое состояния. Твердые аморфные тела принято называть (по аналогии с низкомолекулярными стёклами) стеклообразными. Жидкое агрегатное состояние полимеров называетсявязкотекучим.

Три состояния полимеров: стеклообразное, высокоэластическое и вязкотекучее называются физическимисостояниями. Под влиянием внешних воздействий , например, изменении температуры, полимеры легко переходят из одного состояния в другое (рис.3.1). Температура перехода жидкого полимера в твёрдое стеклообразное состояние называется температурой стеклования Т_с, а температура, при которой в полимере обнаруживается заметная деформация вязкого течения, называется температурой текучести Т_т. Выше Т_тполимер находится в вязкотекучем состоянии, ниже Т_с– в стеклообразном, а высокоэластическое состояние реализуется в области температур, расположенной между Т_си Т_т.

Стеклообразное состояние аморфных полимеров – это состояние переохлажденной жидкости. В этом состоянии полимер обладает внешними признаками твердого тела – твердостью, высокой вязкостью, относительно высокими прочностными характеристиками. Тепловое движение элементов структуры заторможено и в отсутствие внешних нагрузок оно ограничено их колебаниями относительно положений равновесия. У полимеров в стеклообразном состоянии отсутствует дальний порядок в расположении атомов и молекул. При комнатной температуре в стеклообразном состоянии находятся широко известные полимеры: полиметилметакрилат или органическое стекло (Т_с=105 о С), поливинилхлорид (Т_с=80 о С), полистирол (Т_с=100 о С). Такие материалы называютпластиками.

Высокоэластическое состояние присуще только полимерам. При температурах, выше Т_сзаметно усиливается тепловое движение в полимере, в движении участвуют целые фрагменты макромолекул – сегменты. В этом состоянии находит свое наиболее яркое проявление гибкость молекул – фундаментальное молекулярное свойство полимеров. Отличительной чертой высокоэластического состояния является проявление больших (сотни процентов) обратимых деформаций. Наиболее ярко этот вид деформации наблюдается у каучуков и приготовленных на их основе резин. Материалы, используемые в высокоэластическом состоянии, называютсяэластомерами.

Полимер называется термопластичным, если при нагревании он переходит из стеклообразного или кристаллического состояния в вязкотекучее, т.е. из твердого в жидкое. При охлаждении происходит обратный переход. Если же при переработке полимер приобретает сетчатое состояние (отверждается), то обратный переход в вязкотекучее состояние не возможен. Такие полимеры называются термореактивными. К их числу относят и синтетические смолы, которые получают из олигомеров, отверждаемых в процессе переработки.

Вязкотекучее состояние используют для формования пластмассовых изделий методами экструзии, литья под давлением, каландрования и др. При этом на формуемость большое влияние оказавает вязкость полимера, которая зависит от природы материала и температуры. Расплавы полимеров -это высоковяхкие жидкости, при этом температурная зависимость вязкости подчиняется экспоненциальному закону:

где Е-энергия активации вязкого течения, h₀-предэкспоненциальный множитель, R-универсальная газовая постоянная, T-абсолютная температура. На практике способность полимера к формованию тем или иным способом определяют по показателю текучести расплава (ПТР) – массе расплава полимера, выдавливаемой из капилляра стандартного размера за 10 минут:

ПТР=600m/t,

где m– масса расплава,t- время выдавливания в секундах. Измеряется ПТР в [г/10мин].[4]

Классификация полимеров

По происхождению полимеры делятся на природные (биополимеры), например белки, нуклеиновые кислоты, смолы природные, и синтетические, например полиэтилен, полипропилен, феноло-формальдегидные смолы.

Атомы или атомные группы могут располагаться в макромолекуле в виде:

открытой цепи или вытянутой в линию последовательности циклов (линейные полимеры, например каучук натуральный);
цепи с разветвлением (разветвленные полимеры, например амилопектин);
трёхмерной сетки (сшитые полимеры, например отверждённые эпоксидные смолы).

Полимеры, молекулы которых состоят из одинаковых мономерных звеньев, называются гомополимерами, например поливинилхлорид, поликапроамид, целлюлоза.[3]

Макромолекулы одного и того же химического состава могут быть построены из звеньев различной пространственной конфигурации. Если макромолекулы состоят из одинаковых стереоизомеров или из различных стереоизомеров, чередующихся в цепи в определённой периодичности, полимеры называются стереорегулярными (см. Стереорегулярные полимеры).[2]

Полимеры, макромолекулы которых содержат несколько типов мономерных звеньев, называются сополимерами. Сополимеры, в которых звенья каждого типа образуют достаточно длинные непрерывные последовательности, сменяющие друг друга в пределах макромолекулы, называются блоксополимерами. К внутренним (неконцевым) звеньям макромолекулы одного химического строения могут быть присоединены одна или несколько цепей другого строения. Такие сополимеры называются привитыми (см. также Сополимеры).

Полимеры, в которых каждый или некоторые стереоизомеры звена образуют достаточно длинные непрерывные последовательности, сменяющие друг друга в пределах одной макромолекулы, называются стереоблоксополимерами.[6]

Гетероцепные и гомоцепные полимеры

В зависимости от состава основной (главной) цепи полимеры делят на: гетероцепные, в основной цепи которых содержатся атомы различных элементов, чаще всего углерода, азота, кремния, фосфора, и гомоцепные, основные цепи которых построены из одинаковых атомов. Из гомоцепных полимеров наиболее распространены карбоцепные полимеры, главные цепи которых состоят только из атомов углерода, например полиэтилен, полиметилметакрилат, политетрафторэтилен. Примеры гетероцепных полимеров. — полиэфиры (полиэтилентерефталат, поликарбонаты и др.), полиамиды, мочевино-формальдегидные смолы, белки, некоторые кремнийорганические полимеры. полимеры, макромолекулы которых наряду с углеводородными группами содержат атомы неорганогенных элементов, называются элементоорганическими (см. Элементоорганические полимеры). Отдельную группу полимеров. образуют неорганические полимеры, например пластическая сера, полифосфонитрилхлорид (см. Неорганические полимеры).[7]

Свойства и важнейшие характеристики полимеров

Линейные полимеры обладают специфическим комплексом физико-химических и механических свойств. Важнейшие из этих свойств: способность образовывать высокопрочные анизотропные высокоориентированные волокна и плёнки; способность к большим, длительно развивающимся обратимым деформациям; способность в высокоэластическом состоянии набухать перед растворением; высокая вязкость растворов (см. Растворы полимеров, Набухание). Этот комплекс свойств обусловлен высокой молекулярной массой, цепным строением, а также гибкостью макромолекул. При переходе от линейных цепей к разветвленным, редким трёхмерным сеткам и, наконец, к густым сетчатым структурам этот комплекс свойств становится всё менее выраженным. Сильно сшитые полимеры нерастворимы, неплавки и неспособны к высокоэластическим деформациям.

Полимеры могут существовать в кристаллическом и аморфном состояниях. Необходимое условие кристаллизации — регулярность достаточно длинных участков макромолекулы. В кристаллических полимерах. возможно возникновение разнообразных надмолекулярных структур (фибрилл, сферолитов, монокристаллов и др.), тип которых во многом определяет свойства полимерного материала. Надмолекулярные структуры в незакристаллизованных (аморфных) полимеров менее выражены, чем в кристаллических.

Незакристаллизованные полимеры могут находиться в трёх физических состояниях: стеклообразном, высокоэластическом и вязкотекучем. полимеры с низкой (ниже комнатной) температурой перехода из стеклообразного в высокоэластическое состояние называются эластомерами, с высокой — пластиками. В зависимости от химического состава, строения и взаимного расположения макромолекул свойства полимеров. могут меняться в очень широких пределах. Так, 1,4-цис-полибутадиен, построенный из гибких углеводородных цепей, при температуре около 20 град.С — эластичный материал, который при температуре — 60 град.С переходит в стеклообразное состояние; полиметилметакрилат, построенный из более жёстких цепей, при температуре около 20 град.С — твёрдый стеклообразный продукт, переходящий в высокоэластическое состояние лишь при 100 град.С.[8]

Целлюлоза — полимер с очень жёсткими цепями, соединёнными межмолекулярными водородными связями, вообще не может существовать в высокоэластическое состоянии до температуры её разложения. Большие различия в свойствах П. могут наблюдаться даже в том случае, если различия в строении макромолекул на первый взгляд и невелики. Так, стереорегулярный полистирол — кристаллическое вещество с температурой плавления около 235 град.С, а нестереорегулярный (атактический) вообще не способен кристаллизоваться и размягчается при температуре около 80 град.С.

Полимеры могут вступать в следующие основные типы реакций: образование химических связей между макромолекулами (т. н. сшивание), например при вулканизации каучуков, дублении кожи; распад макромолекул на отдельные, более короткие фрагменты (см. Деструкция полимеров); реакции боковых функциональных групп полимеров. с низкомолекулярными веществами, не затрагивающие основную цепь (т. н. полимераналогичные превращения); внутримолекулярные реакции, протекающие между функциональными группами одной макромолекулы, например внутримолекулярная циклизация. Сшивание часто протекает одновременно с деструкцией. Примером полимераналогичных превращений может служить омыление поливинилацетата, приводящее к образованию поливинилового спирта.

Скорость реакций полимеров. с низкомолекулярными веществами часто лимитируется скоростью диффузии последних в фазу полимеров. Наиболее явно это проявляется в случае сшитых полимеров. Скорость взаимодействия макромолекул с низкомолекулярными веществами часто существенно зависит от природы и расположения соседних звеньев относительно реагирующего звена. Это же относится и к внутримолекулярным реакциям между функциональными группами, принадлежащими одной цепи.

Некоторые свойства полимеров., например растворимость, способность к вязкому течению, стабильность, очень чувствительны к действию небольших количеств примесей или добавок, реагирующих с макромолекулами. Так, чтобы превратить линейный полимеры из растворимого в полностью нерастворимый, достаточно образовать на одну макромолекулу 1-2 поперечные связи.

Важнейшие характеристики полимеров — химический состав, молекулярная масса и молекулярно-массовое распределение, степень разветвлённости и гибкости макромолекул, стереорегулярность и др. Свойства полимеров. существенно зависят от этих характеристик.[6]

Разница между гомополимером и сополимером - Разница Между

Содержание:

Основное отличие - гомополимер против сополимера

Полимеры - это макромолекулы, образованные путем связывания большого количества небольших звеньев, называемых мономерами, посредством химических реакций. Процесс образования полимеров называется полимеризацией. Химические и физические свойства полимера в основном зависят от типа мономера или мономеров, используемых для формирования полимера. Исходя из числа различных типов мономеров, используемых для образования молекулы полимера, существует два типа полимеров: гомополимеры и сополимеры. главное отличие между гомополимером и сополимером является то, что гомополимеры получают с использованием мономера одного типа, тогда как сополимеры получают с использованием мономеров двух разных типов. Из-за этого различия и гомополимеры, и сополимеры приобретают свой уникальный набор свойств.

Эта статья исследует,

1. Что такое гомополимер?
- определение, формирование, структура и характеристики

2. Что такое сополимер?
- определение, формирование, структура и характеристики

3. В чем разница между гомополимером и сополимером?

Что такое гомополимер

Что такое сополимер

Полимер, образованный из более чем одного типа мономера, называется сополимером. Таким образом, он содержит два или более различных типов повторяющихся единиц. Обычно большинство сополимеров образуются в процессе, называемом конденсационной полимеризацией. Существует несколько классов сополимеров: блок-сополимеры, чередующиеся сополимеры, привитые сополимеры и статистические сополимеры. Структура этих классов может быть объяснена просто с помощью двух типов гипотетических повторяющихся единиц, а именно; А и Б. В статистические сополимерыПоследовательность повторяющихся единиц подчиняется известным статистическим законам. Случайные сополимеры являются примером для статистических сополимеров, которые имеют случайное распределение повторяющихся звеньев (например: ̴-A-B-B-A-A-A-A-B-B-B-A-B-B ̴.). Чередующиеся сополимеры состоят только из двух типов повторяющихся звеньев, которые расположены альтернативно вдоль полимерной цепи (например: ̴ ̴ A-B-A-B-A-B-A-B-A-B ̴ ̴). В блок-сополимерыповторяющиеся единицы существуют в блоках одного типа (например: ̴ ̴ A-A-A-A-A-B-B-B-B-B B ̴). Блок-сополимеры являются линейными сополимерами. Привитые сополимеры содержат ветви различной химической структуры, прикрепленные к главной цепи. Некоторые распространенные сополимеры включают в себя поли (винилацетат), поли (этиленоксид), поли (этилентерефталат) и поли (гексаметилен себаакамид).

Структура конденсационной полимеризации между формальдегидом и фенолом в бакелит

Разница между гомополимером и сополимером

Определение

Гомополимеры состоят из отдельных видов повторяющихся единиц.

Сополимеры состоят из двух или более типов повторяющихся единиц.

Количество видов мономеров

Гомополимеры имеют один тип мономера.

Сополимеры имеют два или более типов мономеров.

Химическая структура

Гомополимеры обычно имеют простую структуру.

Сополимеры имеют сложную структуру.

Процесс полимеризации

Гомополимеры образуются путем аддитивной полимеризации.

Сополимеры образуются путем конденсационной полимеризации.

Примеры

Гомополимеры включают ПВХ, полиэтилен, полипропилен, полистирол, политетрафторэтилен и поли (метилметакрилат).

Сополимерывключают поли (винилацетат), поли (этиленоксид), поли (этилентерефталат) и поли (гексаметилен себаакамид).

Carraher, C.E. (2012). Введение в химию полимеров (3-е изд.). CRC Press. Gedde, U. (1995). Полимерная физика, Springer Science & Business Media. Young, R.J. & Lowell, P.A. (2011). Введение в полимеры, CRC Press. Изображение предоставлено:

Cополимеры - разновидность полимеров, цепочки молекул которых состоят из двух или более различных структурных звеньев. Различают регулярные и нерегулярные сополимеры (коих большинство). Различные структурные звенья нерегулярных сополимеров беспорядочно расположены вдоль цепочки. В регулярных же сополимерах различные структурные звенья расположены упорядоченно и, следовательно, регулярные сополимеры могут быть представлены как обычные полимеры с большими структурными звеньями.

Типы сополимеров:

Мономеры, из которых изготавливаются сополимеры, могут быть по-разному скомбинированы. Наиболее вероятные способы:

- блок-сополимер (A) _n -(B) _m

- привитой (A-A-A-A-A-A-A-A-A-A)

Блок - сополимеры

Cостоят из линейных макромолекул, содержащих чередующиеся блоки полимеров различного состава или строения, соединенные между собой химическими связями. Строение макромолекул м. блок-сополимеры представлено, например, схемами:

где А, В, С-мономерные звенья;

n, m, l, k-число этих звеньев в блоке;

Х - фрагмент молекулы бифункционального низкомолекулярного вещества (сшивающего агента). [2]

Частный случай блок-сополимеров – стереоблок-сополимеры, содержащие в макромолекуле блоки одинакового состава, но различной пространственной структуры.

Число мономерных звеньев в блоке должно быть достаточным для проявления в нем всей совокупности свойств данного полимера.

Если блоки состоят из несовместимых полимеров, то блок-сополимеры приобретают микрогетерогенную структуру и в них сочетаются с вещества полимеров, образующих отдельные блоки. На этом основан один из эффективных путей химического модифицирования полимеров.

К числу блок-сополимеры, имеющих важное промышленное значение, относятся термоэластопласты , макромолекулы которых состоят из блоков термопластов (полистирол, полиэтилен, полипропилен) и гибких блоков эластомеров (полибутадиен, полиизопрен, статистические сополимеры бутадиена со стиролом или этилена с пропиленом) .

Блок-сополимеры, образуемые полимерами, резко различающимися по растворимости (напр., полиэтиленоксид - полипропиленоксид), используют для получения неионогенных ПАВ.

Гидрофилизация волокнообразующих полимеров, например полиэтилентерефталата, введением в их макромолекулы гидрофильных блоков, например полиэтиленоксидных, - один из способов повышения восприимчивости полимеров к красителям. [3]

Привитые сополимеры

Разветвленные высокомолекулярные соединения, макромолекулы которых состоят из основной цепи и боковых ответвлений, различающихся по составу и/или строению. Схематично привитые сополимеры можно изобразить так:

(А и В - мономерные звенья различного типа, Х – промежуточная группа, k, n и l показывают число мономерных звеньев в последовательностях). Основная и боковые цепи могут быть гомо- (показаны на схеме) и сополимерами. [3]

Привитые сополимеры, состоящие из последовательностей дифильного характера, претерпевают микрорасслаивание не только в растворах, но и в твердой фазе. Этот процесс может происходить уже при синтезе и выделении привитые сополимеры либо при послед. их переработке. Химические связи между различными частями препятствуют его макрорасслаиванию. Это свойство резко отличает привитые сополимеры от соответствующих термодинамически неустойчивых механических смесей полимеров, поэтому привитые сополимеры применяют там, где необходимы совместимые полимерные системы.

Благодаря наличию микрообластей, обогащенных тем или иным компонентом, привитые сополимеры существенно отличаются по свойствам от статистических сополимеров того же состава и характеризуются в большинстве случаев аддитивностью физико-механических свойств. Последняя отчетливо обнаруживается при термомеханических испытаниях.

Для таких привитых сополимеров, состоящих из несовместимых или мало совместимых компонентов обнаружено существование двух температур стеклования, а температура их течения определяется максимальной температурой течения одного из компонентов, что позволяет в ряде случаев расширить температурный интервал высокоэластичного состояния. Пластификация таких привитых сополимеров осуществляется строго селективно путем растворения пластификатора в соответствующих микрообластях.

Существование областей микрорасслаивания определяет наиболее ценные в практическом отношении механические свойства привитых сополимеров. Связыванием воедино гибких и жестких сегментов в макромолекулах привитые сополимеры получают ударопрочные пластики прививкой бутадиена, изопрена и некоторых а-олефинов на полистирол, полиакрилонитрил, ПВХ (например, АБС-пластик, полистирол ударопрочный). Привитую сополимеризацию широко используют для модификации поверхностных свойств (напр., жесткости, атмосфере-, термо- и химической стойкости, адгезии, электрических характеристик) полимерных и неполимерных материалов, для придания антитромбогенных свойств поверхности искусственных сосудов и др. эндопротезов, для иммобилизации ферментов. С помощью прививки можно регулировать проницаемость полимерных покрытий и мембран.

МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ БЛОК И ПРИВИТЫХ СОПОЛИМЕРОВ

Блоксополимеры и привитые сополимеры отличаются по свойствам от статистических сополимеров.

Блок- и привитые сополимеры обычно сочетают свойства составляющих компонентов (блоков или основных цепей и привитых цепей), а статистические сополимеры не проявляют свойств, характерных индивидуальным компонентам.

Для получения блок- и привитых сополимеров не подходят методы прямой сополимеризации и используются реакции химических превращений полимеров, которые осуществляются двумя основными способами:

1) реакциями в системе полимер – мономер,

2) реакциями в системе полимер-полимер.

Реакции в системе полимер – мономер

Для получения блок- и привитых сополимеров необходимо в макромолекуле создать реакционные центры, на которых происходит полимеризация. Для этих целей используется радикальная полимеризация и реже – ионная полимеризация.

Радикальную атаку макромолекул можно осуществлять в одну и две стадии и в зависимости от этого будут получаться различные продукты.

(А) Радикальная полимеризация (одностадийный метод)

1) В мономере В растворяют гомополимер, состоящий из звеньев А, и добавляют радикальный инициатор.

2) Под действием радикала, образовавшегося при распаде инициатора, происходит радикальная полимеризация мономера В.

3) Затем осуществляется передача цепи от макрорадикала цепи из звеньев В на полимер из звеньев А путём отрыва подвижного атома водорода.

В результате в основной цепи полимера из звеньев А образуется радикал и происходит привитая полимеризация мономера В.

Например, прививка стирола к полибутадиену идёт по схеме:

Полученный привитой сополимер называется полибутадиен-пр- стирол, где первым в названии указывается мономер, образующий основную полимерную цепь, а вторым – прививаемый мономер.

В результате рассмотренного одностадийного метода образуется смесь продуктов, состоящая из привитого сополимера, гомополимера из звеньев мономера А и гомополимера из звеньев мономера В.

Эффективность такого метода получения привитого сополимера зависит от скорости передачи цепи на полимер, которая определяется температурой, соотношением полимера и мономера, концентрацией инициатора, подвижностью отрываемого от цепи атома, реакционной способностью мономера В и полимера . Метод характеризуется технологической простотой и широко применяется в промышленности.

В общем виде прививку путем передачи цепи можно изобразить схемой:

(Б) Радикальная полимеризация (двухстадийный метод)

Получить привитой сополимер без примесей гомополимеров можно путем проведения реакции в две стадии. На первой стадии на гомополимер действуют свободными радикалами (R•) или γ−облучением, а затем на второй стадии реакции вводят мономер В. Реакция осуществляется по схеме:

Рассматриваемый метод позволяет получить чистый привитой сополимер, однако скорость реакции в этом случае меньше, чем при облучении смеси гомополимера и мономера.

Для получения привитых сополимеров генерирование макрорадикалов может быть осуществлено разными путями:

1) При УФ-облучении полимера:

2) При окислении полимеров на воздухе с последующим разложением гидропероксидных групп при нагреве:

Разложение гидропероксидных групп в макромолекуле возможно в присутствии восстановителя:

Прививку методом передачи цепи проводят в массе, растворе, суспензии и эмульсии. Этим методом в промышленности получают ударопрочный ПС, сополимеры акрилонитрила, бутадиена и стирола (АВС-пластик)

(В) Ионная полимеризация

При анионной полимеризации отсутствие обрыва цепей приводит к образованию “живых” полимеров, когда длительно сохраняется активность растущих цепей. “Живые” полимеры используют для получения блоксополимеров. Получение блоксополимеров осуществляют путем последовательного введения различных мономеров в реакционную смесь, содержащую “живой” полимер. Это позволяет регулировать длину, число и порядок чередование полимерных блоков в макромолекулах сополимеров.

Пример: К “живому” полимеру, состоящему из звеньев мономера А, добавляют второй мономер В и при этом рост цепи продолжается с образованием блока из звеньев мономера В:

“Живые” полимеры можно дезактивировать введением протонодонорного соединения (например, СН3ОН).

(Г) Механохимический синтез

Для получения блоксополимеров проводят механическую деструкцию смесей гомополимера, состоящего из звеньев мономера А, с мономером В. В результате механической деструкции гомополимера образуются макрорадикалы, на которых протекает полимеризация мономера В:

Механическую деструкцию полимеров проводят путём вальцевания, измельчения, экструзии, вибропомола, облучении ультразвуком, при замораживании растворов полимеров и их размораживании и др. При проведении таких реакций необходимо учитывать протекание побочных реакций деструкции и рекомбинации макрорадикалов.

Реакции в системе полимер – полимер

Основой этого метода получения блоксополимеров и привитых сополимеров является взаимодействие полимеров или олигомеров путем конденсации функциональных групп или путем рекомбинации макрорадикалов различных полимеров.

(А) Конденсационный метод

Получение блоксополимеров и привитых сополимеров возможно реакциями функциональных групп различных гомополимеров, когда функциональные группы одного гомополимера способны реагировать с функциональными группами другого гомополимера. Если функциональные группы гомополимеров являются концевыми, то образуются блоксополимеры:

Если функциональные группы у одного гомополимера рапределены вдоль цепи, а у другого гомополимера являются концевыми, то при их взаимодействии получаются привитые сополимеры:

Пример получения блоксополимера путём конденсации функциональных групп различных гопополимеров:

Пример получения привитого сополимера путём конденсации функциональных групп различных гопополимеров:

Образование привитых сополимеров возможно и с помощью низкомолекулярных бифункциональных сшивающих агентов (диизоцианатов, диаминов, дихлорангидридов и др.)

Преимуществом такого способа получения привитых сополимеров является возможность использования в качестве боковых цепей готовых полимеров с требуемыми свойствами, а недостатками является низкая скорость конденсации и небольшие выходы привитых сополимеров вследствие трудности проведения реакции до полного превращения реагентов.

Введение функциональных групп в макромолекулы

сополимер реакция ионный синтез

Если в полимерах нет реакционноспособных функциональных групп для получения блоксополимеров и привитых сополимеров, то необходимые функциональные группы могут быть введены в полимеры несколькими способами:

1) Сополимеризация исходного мономера с набольшими добавками другого мономера, содержащего функциональные группы.

Например, метилметакрилат сополимеризуют с небольшим количеством акриловой кислоты и получают сополимер, содержащий в макромолекулах небольшое число карбоксильных групп:

Аналогично можно ввести в цепи гидроксильные, эпоксидные, изоцианатные и хлорангидридные группы.

2) Функциональные группы в состав макромолекул полимеров можно ввести путем реакций полимераналогичных превращений.

Например, частичный гидролиз нитрильных групп в макромолекулах ПАН приводит к появлению в цепи карбоксильных групп:

Другим примером образования фунциональных групп в макромолекуле полимера путем реакции полимераналогичных превращений является частичный щелочной гидролиз полиакриламида, который используется в промышленности для получения сополимера акриламида с акрилатом натрия:

3) Полимеры с функциональными группами могут быть получены при использовании инициаторов, содержащих эти группы. При распаде таких инициаторов образуются свободные радикалы, содержащие функциональные группы.

Полимерные цепи, растущие на приведенных свободных радикалах, несут на одном конце функциональные группы. При обрыве цепи рекомбинацией получается макромолекула, имеющая на обоих концах функциональные группы, а при обрыве цепи диспропорционированием – функциональные группы будут на одном конце макромолекулы.

(Б) Рекомбинация макрорадикалов

При механических воздействиях на полимер (вальцевание, экструзия, действие ультразвука, гидравлический удар и др.) макромолекулы разрываются с образованием активных осколков цепей (главным образом радикальной природы). Механической деструкцией смеси двух гомополимеров получают макрорадикалы с различными звеньями А и В. Затем в результате рекомбинации различных по природе макрорадикалов получаются блоксополимеры:

Обычно механохимический метод применяют для получении блоксополимеров из различных эластомеров с малыми добавками жесткоцепных полимеров с целью улучшения их физико-механических свойств (прочности, жесткости и др.), а также для повышения ударной прочности ряда жесткоцепных полимеров (ПАН, ПС) путём добавления к ним малых добавок эластомеров.

Однако при механодеструкции образование блоксополимеров осложняется реакциями передачи цепи, диспропорционирования и др. Эти реакции приводят к получению смеси блоксополимеров, разветвленных и сшитых полимеров.

ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

2. Ношей А., Мак-Грат Дж., Блок-сополимеры, пер. с англ., М., 1980. В. П. Шибаев.

3. Баттерд Г., Трегер Д., Свойства привитых и блок-сополимеров, пер. с англ., Л, 1970.

4. Цереза Р. Блок- и привитые сополимеры, пер. с англ,, М., 1964.

5. В.Ф. Куренков Химия высокомолекулярных соединений, Конспект лекций, Казань, 2004.

Разница между гомополимером и сополимером - Наука

Содержание:

Главное отличие

Основное различие между гомополимером и сополимером заключается в том, что гомополимер - это полимер, который состоит только из одного вида мономера, тогда как сополимер - это полимер, который состоит из двух разных типов мономеров.

Гомополимер против сополимера

Гомополимер - это полимер, который состоит из одного типа мономеров, тогда как сополимер - это полимер, который состоит из двух разных типов мономеров. Гомополимер обычно имеет простую структуру, тогда как сополимер обычно имеет сложную структуру. Гомополимер получают путем добавления полимеризации, тогда как сополимер производит путем конденсационной полимеризации. Гомополимер получают путем повторения одного вида мономера, тогда как сополимер получают путем сополимеризации двух различных видов мономеров. Гомополимер является единственным полимером, тогда как сополимер является биполимером. Гомополимер имеет высокие уровни кристалличности, тогда как сополимер имеет низкие уровни кристалличности. Гомополимер имеет менее хорошие механические свойства, тогда как сополимер имеет лучшие механические свойства. Гомополимер обладает краткосрочной стабильностью, тогда как сополимер обладает долгосрочной стабильностью. Сорта гомополимера менее привлекательны, тогда как сорта сополимера более привлекательны. Гомополимер имеет менее хорошую стойкость к окислению, тогда как сополимер имеет лучшую стойкость к окислению. Гомополимер имеет менее хорошие размерные свойства, тогда как сополимер имеет лучшие размерные свойства. Марки гомополимера имеют низкое содержание влаги, в то время как сополимер менее чувствителен к гидролизу в горячей воде. Во время образования гомополимера мономеры должны иметь одинарную или двойную связь, тогда как для сополимера необязательно, чтобы он имел ненасыщенность в соединении. Гомополимер далее не делится на разные классы, тогда как сополимер делится на несколько классов.

Сравнительная таблица

Гомополимер	сополимер
Гомополимер - это полимер, который состоит только из одного вида мономера.	Сополимер - это полимер, который состоит из двух разных типов мономеров.
Процесс полимеризации
Производится путем добавления полимеризации.	Производится путем конденсационной полимеризации.
Количество мономеров
Только один вид мономера	Два разных вида мономеров.
Структура
У него простая структура.	Он имеет сложную структуру.
Механические свойства
У него менее хорошие механические свойства.	Обладает лучшими механическими свойствами.
Сопротивление окислению
Имеет менее хорошую стойкость к окислению	Обладает лучшей стойкостью к окислению.
пример
Полиэтилен, ПВХ, полистирол и т. Д.	Поливинилацетат, полиэтиленоксид и т. Д.

Что такое гомополимер?

Гомополимер - это полимер, который состоит только из одного вида мономера. Производится путем добавления полимеризации. Мономер должен иметь одинарную или двойную связь. Гомополимер имеет простую структуру. Гомополимер имеет менее хорошие механические свойства. Гомополимер имеет менее хорошую стойкость к окислению. Гомополимер имеет менее хорошие размерные свойства. Он также имеет высокий уровень кристалличности. Марки гомополимера менее привлекательны. Сорта гомополимера поглощают влагу. Гомополимер обладает кратковременной стабильностью. Гомополимер имеет другую химическую структуру, чем сополимер. Гомополимер имеет менее хорошие механические свойства, такие как прочность на растяжение, жесткость, начальное сопротивление ползучести и ударопрочность. Гомополимер непрозрачен и имеет низкую стойкость к ультрафиолетовому излучению, легко разрушается щелочами и кислотами, склонен к термическому разложению и имеет плохие огнестойкие характеристики Гомополимер имеет привлекательные сорта. Гомополимер также имеет более высокую температуру теплового искажения. Гомополимер более чувствителен к гидролизу в горячей воде. Гомополимер обладает более высокой возможностью получения взаимодействия полимерных цепей и, следовательно, приобретает кристаллическую структуру. Этот процесс также получает более высокие точки плавления. Гомополимер также имеет низкие температуры плавления. Гомополимер также состоит из одного повторяющегося звена.

Примеры

Полиэтилен, ПВХ, полистирол, делрин, полипропилен,

Что такое сополимер?

Сополимер - это полимер, который состоит из двух разных типов мономеров. Производится конденсацией полимера. Мономеры должны иметь ненасыщенность. Сополимер имеет сложную структуру. Сополимер обладает лучшими механическими свойствами. Сополимер имеет лучшую стойкость к окислению. Сополимер обладает хорошей стабильностью размеров. Сополимер имеет низкие уровни кристалличности. Сополимерные марки являются более привлекательными. Обладает долгосрочной стабильностью. Гомополимер должен иметь лучшие механические свойства, такие как жесткость, высокая прочность на разрыв, ударопрочность, начальная стойкость к ползучести. Сополимер непрозрачен и имеет низкую стойкость к ультрафиолетовому излучению. Он может легко атаковать щелочами и кислотами и имеет плохую огнестойкость. Имеет склонность к термической деградации. У этого также есть более высокие точки плавления. Сополимер менее чувствителен к гидролизу в горячей воде. Он состоит из двух разных видов мономеров. Сополимер имеет низкое тепловое искажение.

Классификации сополимеров

Статистический сополимер: Полимер состоит из повторяющихся звеньев, которые подчиняются статистическому закону.
Переменный сополимер: Полимер состоит из двух типов повторяющихся мономеров, которые расположены попеременно в цепи.
Блок-сополимер: Полимер, в котором повторяющиеся звенья существуют в блоках.

Примеры

Поливинилацетат, полиэтиленоксид и др.

Ключевые отличия

Гомополимер - это полимер, который состоит из одного типа мономеров, тогда как сополимер - это полимер, который состоит из двух разных типов мономеров.
Гомополимер получают путем добавления полимеризации, тогда как сополимер производит путем конденсационной полимеризации.
Гомополимер обычно имеет простую структуру, тогда как сополимер обычно имеет многогранную структуру.
Рейтинги гомополимера менее привлекательны, тогда как рейтинги сополимера более привлекательны.
Гомополимер часто имеет высокие уровни кристалличности, тогда как сополимер часто имеет низкие уровни кристалличности.
Гомополимер имеет кратковременную стабильность размеров, тогда как сополимер обладает долговременной стабильностью размеров.
Марки гомополимера имеют низкую влажность, тогда как сополимер менее чувствителен к гидролизу в горячей воде.
Гомополимер имеет менее хорошие механические свойства, тогда как сополимер имеет лучшие механические свойства.
Гомополимер далее не классифицируется на различные классы, тогда как сополимер классифицируется на несколько классов.

Заключение

Приведенное выше обсуждение делает вывод, что гомополимер и сополимер являются типами макромолекул. Гомополимер - это полимер, состоящий из повторяющихся звеньев одного типа, тогда как сополимер состоит из повторяющихся звеньев двух разных типов.

Читайте также: