Презентация по химии на тему "Полимеры" (11 класс). Выход и молекулярная масса полиамида зависят

Почти в 10 раз легче пробки (средняя плотность не более 20 кг/м 3 );

Коэффициент теплопроводности 0,03 вт/(м× К).

Обугливается, но не горит в открытом пламени при 500 °С, а при введении в композицию антипиренов не воспламеняется в среде кислорода.

Обладает значительным водопоглощением и чувствительностью к воздействию агрессивных химических реагентов. При хранении и эксплуатации её защищают целлофаном или полиэтиленовой плёнкой.

Применяют в качестве тепло- и звукоизоляционного материала в строительстве, при изготовлении холодильных установок, хранилищ и сосудов для перевозки жидкого кислорода, как заполнитель пустотелых конструкций в транспортном машиностроении.

Карбамидный клей

клей на основе мочевиноформальдегидных смол и меламиноформальдегидных смол (так называемых карбамидных смол), а также их смесей.

в больших количествах применяют в деревообрабатывающей промышленности при изготовлении фанеры, мебели и др.; используют для склеивания фосфора и металла.

представляет собой водный раствор карбамидной смолы. Часто в состав клея входит отвердитель (щавелевая, фталевая, соляная кислоты или некоторые соли) и наполнитель (мука бобовых или злаков, крахмал, древесная мука, гипс и т.п.).

Например , клей К-17 состоит

из 100 частей (по массе) смолы МФ-17, 7 - 22 частей 10%-ного водного раствора щавелевой кислоты, 6-8 частей древесной муки.

может отверждаться как при нагревании, так и при нормальной температуре (только в присутствии отвердителя).

Полиамиды

твердые полупрозрачные и непрозрачные пластики, размягчающиеся при температуре 150-180°С. Отличаются высокими химической стойкостью, прочностью, устойчивостью к трению, упругостью. Полиамиды плохо воспламеняются, горят синеватым пламенем, издавая запах жженой кости.

Протеины (белки), такие как шелк, на смену которым пришел найлон, также являются полиамидами.

Строение полиамидов

Отличительной чертой полиамидов является наличие в основной молекулярной цепи повторяющейся амидной группы –C(O)–NH–. Различают алифатические и ароматические полиамиды. Известны полиамиды, содержащие в основной цепи как алифатические, так и ароматические фрагменты.

Макромолекулы полиамидов состоят из гибких метиленовых цепочек и регулярно расположенных вдоль цепи полярных амидных групп.

амид уксусной кислоты (ацетамид)

Амиды – функциональные производные карбоновых кислот, в которых гидроксил –ОН в карбоксильной группе –СООН замещен на аминогруппу –NH2 .

Способы получения полиамидов

1. поликонденсация (эта реакция, называется полиамидированием ) дикарбоновых кислот (или их диэфиров)

и диаминов.

Поликонденсацию проводят преимущественно в расплаве, реже в растворе высококипящего растворителя или в твердой фазе.

Для получения полиамидов высокой молекулярной массы из дикарбоновых кислот и диаминов полиамидирование проводят при эквимолярных

соотношениях исходных веществ.

Таким образом получают полиамиды идущие на производство волокон типа анид (НАЙЛОН ).

2. Поликонденсация диаминов, динитрилов и воды в присутствии катализаторов. Например кислородных соединений фосфора и бора, в частности смеси фосфористой и борной кислот.

Процесс проводят при 260-300 °С. Вначале под давлением, периодически выпуская из зоны реакции выделяющийся аммиак. Заканчивают при атмосферном давлении.

Нитрилы - органические соединения общей формулы R-C≡N, формально являющиеся производными синильной кислоты HC≡N.

3. Полимеризация аминокислот лактамов. Главным образом, капролактама. Процесс проводят в присутствии воды, спиртов, кислот, оснований и других веществ, способствующих раскрытию цикла, или в присутствии катализаторов, в растворе или расплаве при высокой температуре.

капролактам

Лактам - циклический амид

Таким образом получают капрон и энант .

Получение капрона

Гидролиз капролактама

Поликонденсация

NH2 -(CH2 ) 5 - COOH + NH2 -(CH2 ) 5 - COOH + ... →

NH2 -(CH2 ) 5 - CO - NH -(CH2 ) 5 - CO - ... + n H2 O Упрощенная схема

В промышленности его получают из капролактама. Процесс ведется в присутствии воды, играющей роль активатора, при температуре 240-270° С и давлении 15-20 кгс/см2 в атмосфере азота.

Полимер образуется благодаря взаимодействию амино - и карбоксильных групп молекул исходных веществ или благодаря соединению разомкнувшихся молекул лактама .

Для производства стабильных по свойствам полиамидов и регулирования их молекулярной массы процессы ведут часто в присутствии регуляторов молекулярной массы – чаще всего уксусной кислоты.

Они присоединяются к реакционноспособным концевым группам растущей цепи и блокируют их, прекращая дальнейший рост молекул.

В названиях алифатических полиамидов после слова "полиамид" (в зарубежной литературе-"найлон") ставят цифры, обозначающие число атомов углерода в веществах, использованных для синтеза полиамида.

Полиамид на основе гексаметилендиамида и адипиновой

кислоты называется полиамидом-6,6 , или найлоном-6,6

первая цифра показывает число атомов углерода в диамине, вторая -в дикарбоновой кислоте.

Полиамиды - высокомолекулярные соединения, относящиеся к гетероцепным полимерам, в основной цепи которых содержатся амидные связи, посредством которых соединены между собой мономерные остатки. Примером полиамидов является найлон. Поэтому рассмотрим полиамиды на примерах полимерах и найлона.

Полимеры

Полимеры - химические соединения с высокой мол. 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.

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), трехмерной сетки (сшитые полимеры, например отверждённые эпоксидные смолы). Полимеры, молекулы которых состоят из одинаковых мономерных звеньев, называются гомополимерами (например поливинилхлорид, поликапроамид, целлюлоза).

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 определенной периодичности, полимеры называются стереорегулярными.

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.

Полимеры, в которых каждый или некоторые стереоизомеры звена образуют достаточно длинные непрерывные последовательности, сменяющие друг друга в пределах одной макромолекулы, называются стереоблоксополимерами. 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, политетрафторзтилен. Примеры гетероцепных полимеров - полиэфиры (полиэтилентерефталат, поликарбонаты), полиамиды, мочевино-формальдегидные смолы, белки, некоторые кремнийорганические полимеры. Полимеры, макромолекулы которых наряду с углеводородными группами содержат атомы неорганогенных элементов, называются элементоорганическими. Отдельную группу полимеров образуют неорганические полимеры, например пластическая сера, полифосфонитрилхлорид.

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 пленки, способность к большим, длительно развивающимся обратимым деформациям; способность в высокоэластичном состоянии набухать перед растворением; высокая вязкость растворов. Этот комплекс свойств обусловлен высокой молекулярной массой, цепным строением, а также гибкостью макромолекул. При переходе от линейных цепей к разветвленным, редким трехмерным сеткам и, наконец, к густым сетчатым структурам этот комплекс свойств становится всё менее выраженным. Сильно сшитые полимеры нерастворимы, неплавки и неспособны к высокоэластичным 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, тип которых во многом определяет свойства полимерного материала. Надмолекулярные структуры в незакристаллизованных (аморфных) полимерах менее выражены, чем в кристаллических.

Незакристаллизованные полимеры могут находиться в трех физических состояниях: стеклообразном, высокоэластичном и вязкотекучем. Полимеры с низкой (ниже комнатной) температурой перехода из стеклообразного в высокоэластичное состояние называются эластомерами, с высокой - пластиками. В зависимости от химического состава, строения и взаимного расположения макромолекул свойства полимеры могут меняться в очень широких пределах. Так, 1,4.-цисполибутадиен, построенный из гибких углеводородных цепей, при температуре около 20 °С - эластичный материал, который при температуре -60 °С переходит в стеклообразное состояние; полиметилметакрилат, построенный из более жестких цепей, при температуре около 20 °С - твердый стеклообразный продукт, переходящий в высокоэластичное состояние лишь при 100 °С. Целлюлоза - полимер с очень жесткими цепями, соединенными межмолекулярными водородными связями, вообще не может существовать в высокоэластичном состоянии до температуры ее разложения. Большие различия в свойствах полимеров 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 °С, а нестереорегулярный вообще не способен кристаллизоваться и размягчается при температуре около 80 °С.

Полимеры могут вступать в следующие основные типы реакций: образование химических связей между макромолекулами (так называемое сшивание), например при вулканизации каучуков, дублении кожи; распад макромолекул на отдельные, более короткие фрагменты, реакции боковых функциональных групп полимеров с низкомолекулярными веществами, не затрагивающие основную цепь (так называемые 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 поливтилацетата, приводящее к образованию поливинилового спирта. Скорость реакций полимеров с низкомолекулярными веществами часто лимитируется скоростью диффузии последних в фазу полимера. 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.

Соглашение об использовании материалов сайта

Просим использовать работы, опубликованные на сайте , исключительно в личных целях. Публикация материалов на других сайтах запрещена.
Данная работа (и все другие) доступна для скачивания совершенно бесплатно. Мысленно можете поблагодарить ее автора и коллектив сайта.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Подобные документы

Осуществление синтеза жесткоцепных ароматических гребнеобразных сложных полиэфиров и полиамидов, содержащих сложноэфирные мезогенные боковые заместители. Исследование зависимости свойств полимеров, имеющих то же строение полимерной цепи от природы.

статья , добавлен 22.02.2010


Уравнения реакций промышленных способов получения полиамидов. Обменные и обратные реакции при синтезе полиамидов. Аминолиз, ацидолиз и гидролиз. Молекулярная масса и прочность технических полиамидов, правила безопасного ведения процесса получения.

контрольная работа , добавлен 04.04.2014


Полимеры в стеклообразном состоянии как промежуточное положение между твердыми, кристаллическими и жидкими аморфными. Теории стеклования. Гибкость цепи. Влияние структуры на температуру стеклования. Деформационные свойства стеклообразных полимеров.

реферат , добавлен 18.12.2013


Классификация. Свойства и важнейшие характеристики. Получение. Полимеры в сельском хозяйстве. Овцы в синтетических шубах. Полимеры в машиностроении. Пластмассовые ракеты. Пластмассовый шлюз. Сварка без нагрева.

курсовая работа , добавлен 09.04.2003


Химические соединения с высокой молекулярной массой (от нескольких тысяч до многих миллионов). Свойства и важнейшие характеристики, получение, применение. Поверхностно-активные вещества: молекулярное строение и получение, свойства и применение.

реферат , добавлен 05.02.2008


Вещества, молекулы которых состоят из числа повторяющихся группировок, соединенных между собой химическими связями. Молекулярная масса макромолекул. Основные типы биополимеров. Классификация полимеров. Полимеры, получаемы реакцией поликонденсации.

презентация , добавлен 22.04.2012


Распространение в природе поверхностно-активных полимеров. Способы конструирования ПАВ. Полимеры с гидрофильной основной цепью и гидрофобными боковыми цепями. Уникальные свойства высокомолекулярных поверхностно-активных веществ.

реферат , добавлен 16.09.2009


Общая характеристика алифатических полиамидов, их технические характеристики. Физико-химические закономерности получения полиамидов. Особенности поликонденсации дикарбоновых кислот и диаминов. Изменение структуры и свойств наполненного полиамида ПА-6.

курсовая работа , добавлен 04.01.2010

Получение капрона Для получения капрона используются некоторые производные аминокислот, например капролактам (продукт внутримолекулярного взаимодействия карбоксильной группы и аминогруппы молекулы 6- аминогексановой кислоты). Капролактам в присутствии воды превращается в 6-аминогексановую кислоту, молекулы которой реагируют друг с другом: O H 2 N –CH 2 –(CH 2) 4 –C + H –N –CH 2 –(CH 2) 4 –C + … OH OH O H O H 2 N –(CH 2) 5 –C –N –(CH 2) 5 –C – … + nH 2 O

Физические и химические свойства Физические особенности: полимер представляет собой смолу – эластичный, термопластичный, износостойкий прозрачный материал; легко окрашивается красками для тканей; благодаря наличию многочисленных водородных связей между амидными группами соседних макромолекул обладает высокой прочностью; Химические особенности: при сильном нагревании плавится. При горении образует твердый блестящий шарик темного цвета, распространяя неприятный запах; В реакциях на продукты разложения образуются соединения, содержащие аминогруппы, которые окрашивают красную лакмусовую бумажку в синий цвет; Растворяется только в концентрированной HNO 3, H 2 SO 4 и в расплавленном феноле. Розовый капрон

Виды материалов на основе капрона и их применение Пропуская под давлением расплав капрона через фильеры с мельчайшими отверстиями, получают волокна, превосходящие по прочности натуральные. Из низ делают кордную ткань, с помощью которой изготавливают каркасы для авто- и авиапокрышек, рыболовные сети, капроновые нити (колготки, чулки, гольфы). Капроновые ткани устойчивы к истиранию и не мнутся при деформациях. Однако они разрушаются кислотами и не выдерживают высоких температур, поэтому их нельзя гладить горячим утюгом. Также из капрона получают капроновую смолу, из которой делают пластмассы. Она используется для изготовления различных деталей машин, шестерней, вкладышей для подшипников, которые обладают исключительно большой прочностью и износоустойчивостью. Трос буксировочный (авиац. капрон) Капрон 70%

Реакции поликонденсации, приводящие к получению полиамидов взаимодействие диаминов с дикарбоновыми
кислотами,
диэфиров дикарбоновых кислот с
диаминами
дихлорангидридов дикарбоновых кислот с
диаминами
динитрилов кислот с альдегидами
дикарбоновых кислот с диизоцианатами

Свойства полиамидов

Полиамиды - твёрдые роговидные полимеры с высокой
температурой плавления (например, 2180 С у капрона, 2640
С у найлона).
хорошие механические свойства, стоики к истиранию и
отличаются высокой разрывной прочностью (700-750
кгс/см2).
Полиамиды регулярного строения очень стойки к
действию обычных растворителей. Только сильно
полярные соединения, такие, как фенол, крезолы,
муравьиная кислота, растворяют полиамиды такого
типа. Смешанные полиамиды растворяются при
нагревании в низших алифатических спиртах
(метиловом, этиловом) в смеси с небольшими
количествами воды (от 10 до 20%).

Промышленные полиамиды нерастворимы в органических растворителях, растворимы в органических кислотах (серной, уксусной),

При нагревании на воздухе в полиамидах протекает термоокислительная деструкция. Влага и УФ, действующие одновременно, резко

Свойства полиамидов зависят от молекулярной массы и строения исходных веществ

Водопоглощение полиамидов

Марки полиамидов обозначают цифрами. Первая цифра – число атомов углерода в исходном диамине, вторая – в кислоте

Поликондесация диаминов и дикарбоновых кислот протекает как равновесный процесс

n H2N–R–NH2+ n HOOC– R1- COOH
↔
H-(-HN–R–NH-CО–R1-CО-)OH
+Н2О

Выход и молекулярная масса полиамида зависят

от полноты и скорости удаления воды,
эквимолярности соотношения
компонентов
отсутствия монофункциональных
соединений
избыток одного из компонентов может
вызывать гидролитические реакции,
ацидолиз, аминолиз и привести к резкому
снижению молекулярной масс

В гексаметиленадипинате (соль АГ) гексаметилендиамин и адипиновая кислота сочетаются строго в эквимолярном соотношении

H2N–(СН2)6–NH2 + HOOC– (СН2)4-COOH →
n H3N+–(СН2)6–N+H3 –-O C (O)– (СН2)4-C (O)O-

При нагревании соли АГ в расплаве происходит её поликонденсация с образованием полиамида

n H3N+–(СН2)6–N+H3 –-OC(O)–(СН2)4-C (O)O-
→
Н(-НN-(СН2)6NНСО(СН2)4-СО-)n-ОН + (n-1)Н2О
найлон 66

СЫРЬЁ

Гексаметилендиамин (СН2)6 (NН2)2 Т кип=9092С. (при 1,86 кПа), Тпл= 39С
Адипиновая кислота HOOC– (СН2)4-COOH
белый кристалический порошок, растворим
в горячей воде, спирте. Тпл=151С
Себациновая кислота HOOC– (СН2)8-COOH
белый криствллический порошок Тпл=134

Ароматические диамины из-за слабой основности не дают солей с дикарбоновыми кислотами. Поэтому проведение реакции в расплаве не

Получение полиамидов на границе раздела фаз

-Сl-C+-R-C+-Cl-
+H N–R –NH
2
1
2
Сl-C-R-CCl -НСl Сl-C-R-C
H2N-R1-N+H2
H2N–R1–NH

Преимущества реакции на границе раздела фаз

Нет необходимость соблюдать строгую
эквимолярность исходных веществ – реакция
протекает на поверхности раздела фаз, поэтому
эквимолярность регулируется поверхностью
раздела.
Получается полимер с очень высокой степенью
полимеризации.
Реакция протекает с высокой скоростью в течение
нескольких минут до полного завершения.
Можно использовать всё многообразие диаминов и
дикарбоновых кислот, независимо от их
устойчивости к повышенным температурам.

Фенилон

Ароматический полиамид
получаемый из хлорангидрида
изофталевой кислоты и
метафенилендиамина.
На основе фенилона получают
термостойкое волокно.

Получение полиамидов из гетероциклических соединений по реакции полимеризации

R А ↔ –R–А–
+ Н2О ↔ N+H3-(СН2)nCOO- →
С(О)
(СН2)n
NН
→Н(-НN-R-CO-)nОН

СЫРЬЁ

Капролактам – лактам ε – аминокапроновой
кислоты
Белое кристаллическое вещество в виде
порошка или оплавленных кусочков Т пл=70С.
Хорошо растворим в воде и в органических
растворителях. Гигроскопичен, хранят в
закрытой таре. Применяется для получения
полиамида – капрона:
n капролактам+Н2О →Н(-НN-R-CO-)5ОН

капрон

ПА 6 (найлон 6, капрон) – гидролитическая полимеризация
капролактама в присутствии воды и соли АГ. Белый,
рогоподобный, аморфно – кристаллический. Устойчив к
действию бензина, нефти, растворителей, воды Тхр. – до-30С,
Тпластичности=160С. Высокие физико – механические свойства,
диэлектрические свойства, износостойкость. Нетоксичен и
физиологически инертен – используется для протезирования.
Недостаток – высокое водопоглощение (до10%, в атмосфере –
до 3%), что ухудшает свойства материала.
ПА-6 – конструкционный материал общетехнического
назначения в авиационой промышленности, медицине,
электротехнике (изоляция). Выпускается в виде гранул.
Плёночной ПА-6

Аминокислоты с числом метиленовых групп СH2 больше, чем у аминокапроновой кислоты (более 5), не образуют циклических соединений

(лактамов), и поликонденсация
их имеет общий вид:

Представители полиамидов, получаемых из аминокислот

энант
Н-[-NH-(СН2) 6-СО-]n-ОН
пеларгон
H-[-NН-(СН2) 8-СО-] n-ОН
ундекан
Н-[-NH-(СН 2) 10-СО-] n-ОН
(полиамид-11)

ПА-6 блочный (капролит, найлон 6)

Полимеризация в автоклаве при 200С и
атмосферном давлении, катализаторы
физико – механических свой блочного ПА-6
превосходят ПА-6, синтезируемого
гидролитической полимеризацией.
Изготовление габаритных толстостенных
изделей путём механической обработки
блоков. Перерабатывается фрезерованием,
сверлением,точением. Ответственные детали
в самолётостроении и машиностроении.
Выпускается в виде блоков

ПА-66

ПА-66 линейный полярный, аморфно – кристаллический
полимер, белый рогоподобный. Устойчив к
растворителям, бензину, нефти. ПА-66 по сравнению с
другими алифатическими полиамидами имеет самую
высокую прочность, жёсткость, абразивную
устойчивость, теплостойкость.
Конструкционный материал в машиностроении,
автомобилестроении, химической промышленности По
отношению к органическим и нерганическим средам
аналогичен ПА-6 и 66. Менее гигроскопичен, чем ПА-66.
Прочность, жёсткость, абразивостойкость ПА-610
несколько ниже, чем у ПА-66, однако стабильность этих
свойств выше у ПА-610 из-за меньшего водопоглощения
в условиях эксплуатации

ПА-610

конструкционный материал в
машиностроении, автомобильно, химической
промышленности, а также для производства
химических волокон и плёнок. Температура
эксплуатации изделий –от –60 до 170С.
Стоимость ПА-610 выше из-за высокой
стоимости себациновой кислоты. Выпускается
в виде гранул, перерабатывается литьём под
давлением, прессованием, экструзией.

Свойства полиамидов

Физико-механические свойства полиамидов
определяются количеством водородных связей на
единицу длины макромолекулы, которая
увеличивается в ряду ПА-12, ПА-610, ПА-6, ПА-66.
Увеличение линейной плотности водородных связей
в макромолекуле увеличивает температуру
плавления и стеклования материала, улучшает
теплостойкость и прочностные характеристики,
но вместе с тем увеличивается водопоглощение,
уменьшается стабильность свойств и размеров
материалов, ухудшаются диэлектрические
характеристики.

Применение

Полиамиды относятся к конструкционным
(инженерным) полимерным материалам. В
отличие от полимеров общего назначения,
конструкционные полимеры характеризуются
повышенной прочностью и термостойкостью,
и, соответственно, дороже бытовых
полимерных материалов. Они используются
при создании изделий, требующих
долговечности, износостойкости, пониженной
горючести и способных выдерживать
циклические нагрузки.

На российском рынке представлены следующие основные типы полиамидов: полиамид 6, полиамид 66, полиамид 610, полиамид 12,

полиамид 11. Наиболее широко в
мире и в России представлена
группа полиамидов ПА-6