Вы здесь

Что такое полимеризация?

Что такое полимеризация?
pixabay.com

Слово «полимеризация» в переводе с древнегреческого означает состоящее из множества частей.

В наше время полимеризацией называется процесс, в результате которого образуется полимер (высокомолекулярное соединение). Процесс протекает в результате присоединения молекул, имеющих малую молекулярную массу к активным центрам в возникающей молекуле полимера, причем этот процесс многократно повторяется.

Звено, которое повторяется называют мономерным или структурным.

Если рассмотреть молекулярный состав мономера и полимера, то он примерно, одинаковый. Как правило мономерами являются соединения, которые имеют способность открываться, вставать реакционноспособными и образовывать новые связи с другими соединениями, это обеспечивает рост цепи. Такими соединениями являются молекулы, содержащие кратные связи или ароматическое кольцо.

Немного истории

Процесс полимеризации был открыт учеными в середине 19 века. В это же время были получены первые мономеры, способные полимеризоваться – это стирол, изопрен и т.п. Но открытие процесса было условным, так как полное представление, что это за процесс, какие реакции и по какому механизму протекают было получено лишь в двадцатые годы 20 века благодаря Российским ученым. А в 1922 году химик Штаудингер представил доказательства, что полимеры – это соединения, которые состоят из больших молекул, связь между атомами которых обусловлена ковалентными связями.

Полимерная классификация

Есть несколько признаков, которые могут лежать в основе классификации.

Если в реакции «создания длинной цепи» принимает участие только один мономер, то такой процесс синтеза носит название «гомополимеризацией».

Если же в реакции принимают участвуют два мономера, то ее принято называть «сополимеризация».

Рост цепи, в ходе протекания реакции полимеризации проходит с присоединением мономера к активному центру. Если данный центр является радикальным, то и реакция полимеризации будет радикальной. Если активным центром выступает ион – то реакция ионная. Она в свою очередь делиться по типу иона на катионную и анионную.

Также в дополнении существует стереоспецифическая полимеризация. Для нее характерно получение полимеров с упорядоченной структурой.

Еще полимеризацию можно классифицировать по агрегатному состоянию веществ:

  • Блочную.
  • Эмульсионную – между двумя не смешивающимся жидкостями.
  • Газовую.
  • Твердофазную.
  • Полимеризацию можно разделить по механизму протекания реакции. Первым вариантом является ступенчатая, вторым цепная.

При ступенчатой полимеризации протекает реакция между двумя молекулами мономера, поэтому макроцепь образуется через стадии формирования димеров, тримеров и т.п. Реакция роста полимера протекает медленно.

При цепной полимеризации рост происходит в результате взаимодействия мономера и активного центра, расположенного на конце цепи. Полимеры, полученные по данному типу полимеризации имеют большую молекулярную массу.

В нашем научном мире принято под полимеризацией понимать как раз цепной тип.

По ЮПАК выделяют четыре вида:

  • цепную,
  • полимеризация цепная конденсационная,
  • поликонденсация,
  • полиприсоединение.

Описание механизма цепного типа полимеризации

Цепная полимеризация протекает через четыре основные стадии:

  • первая, и самая важная - зарождение центров полимеризации или, другими словами, инициирование,
  • реакция, протекающая последовательно и заключающаяся в последовательном присоединении мономеров к активным центрам,
  • «гибель» активных центров – обрыв цепи,
  • активный центр переходит на другую молекулу – переход цепи.

Промышленная полимеризация

В промышленном процессе полимеризации ее проводят четырьмя основными способами: объемным методом, в растворе, в суспензии или в эмульсии.

Наибольшее распространение получила объёмная полимеризация. Особенно это касается процессов, в результате которых необходимо получить конечный продукт в твердой фазе. Данный метод синтеза позволяет получать продукт, содержащий минимальное количество примесей. Как и любой другой способ получения, объемная полимеризация не лишена минусов.

  1. Во-первых, это проблемы с перемешиванием реакционной смеси.
  2. Во-вторых, с обменом тепла.
  3. В-третьих, с перекачкой.
  4. В-четвертых, с загрязнением реактора, так как высокая адгезия к стенкам реакционной смеси.

Если полимеризация протекает в растворе, то проблемы с перемешиванием не возникают, реактор не пачкается. Но, с другой стороны, эффективность синтеза низкая, требуется дополнительно стадия выделение полимера. Плюс, существует проблемы с организацией производства, так как применяемые растворители огнеопасны и токсичны.

В суспензированной полимеризации применяется смесь с низкой вязкостью, в ней теплоперенос протекает более эффективно. Но, к сожалению, данное производство сложно провести в крупнотоннажном размере. А еще существует проблема, связанная с тем, что требуются большие затраты на утилизацию отработанной воды.

Эмульсированная полимеризация дает возможность получить конечный продукт в виде эмульсии (латекс). Данный вид полимеризации имеет преимущества: низкую степень вязкости и хорошее распределение тепла. А минусами процесса является необходимость выделения полимера, наличие загрязняющих продукт примесей.

Открытие процесса полимеризации, понимание протекания ее реакций произвело революцию во всем мире. Полимеризация позволила получить пластик, синтетические ткани, сверхпрочные, огнеупорные материалы, медицинское оборудование и множество «искусственных» органов, тканей, что позволило спасти жизнь миллионов людей.

Продукты полимеризации применяются плотно вошли в нашу жизнь с 20 века. Теперь они окружают нас во всем – одежде, быте, работе. Во всех сферах жизни применяются высокомолекулярные соединения: корпуса телефонов и бытовой техники, строительные материалы, лаки и краски, одежда, спецодежда, парники, пленки и многое-многое другое. Полимеры сделали нашу жизнь комфортабельнее, безопаснее, но и мы не должны забывать, что несмотря на то, что в природе существуют «врожденные», созданные ею самой полимеры, но искусственно созданное вещество, попадая в землю, воду может принести вред окружающей среде. От пакетов погибают рыбы, от сжигания пластика отравляется воздух, отравления почвы приводит к тому, что на ней произрастают «отравленные» растения, которые используют в пищу животные и люди. Поэтому, пользуясь полимерами, всегда нужно помнить о правильности их утилизации, чтобы сохранить окружающий мир для наших детей. Сейчас данному вопросу экологической безопасности уделяется особое внимание. Спустя два века человечество стало плотно задумываться о том, как безопасно избавиться, от искусственно созданного. Все больше технологий утилизации полимеров разрабатывается, была введена программа разделения отходов, сдача отдельно особо опасных. Мы все должны заботиться об окружающем мире и беречь его.

По материалам сайта epolymer.ru.

Подписывайтесь на нас во Вконтакте и Яндекс Дзен.

19.02.2021


Производство нитриловых перчаток

13.03.2020

Производство мягких окон: технологический процесс и оборудование

12.03.2020

Производство бамперов для автомобилей: материалы, технологии и реклама

12.03.2020

Открытие бизнеса по производству пластиковых изделий

04.03.2020

Открытие производства стеклопластика

03.03.2020