ХФ ВМС; Учебное пособие. Химия и физика высокомолекулярных соединений
 Скачать 5.37 Mb.
|
|
11 IV ступень. По типу боковых заместителей в цепи макромолекулы полимеры делят на подгруппы: галогенсодержащие; спирты; кислоты и их производные; алкил-, арил- , амино-, нитро- и т. д.- производные. V ступень. По химическому строению повторяющегося звена все полимеры делят на конкретные виды. Вид полимера – главный идентификационный признак, указывающий на конкретный полимер: полиэтилен (ПЭ), полипропилен (ПП), полистирол (ПС), поливинилхлорид (ПВХ), поливиниловый спирт (ПВС) и т. д. Классификация по топологическому (структурному) строению касается пространственных форм макромолекул, которые определяются порядком сочетания атомов в цепи и гибкостью. По этому признаку полимеры можно разделить на линейные, разветвлённые и сетчатые. Линейные полимеры: однотяжевые: двухтяжевые линейноцепные циклоцепные лестничные спирополимеры Разветвлённые полимеры: слаборазветвлённые гребнеобразные звездообразные дендримеры Сетчатые полимеры: редкосшитый пространственносшитый Для пространственносшитых полимеров понятие «молекула» теряет смысл. В классическом понимании молекула − наименьшая неделимая частица вещества, сохраняющая его свойства. Материал из пространственносшитого полимера – фактически одна гигантская макромолекула. Но его можно дробить на множество частей, сохраняя при этом основные свойства. Классификация по методу получения касается только синтетических полимеров. Сейчас их делят на полимеризационные и поликонденсационные полимеры. Классификация предложена в 1929 г. У. Карозерсом на основе формального признака – отсутствия или наличия побочных низкомолекулярных продуктов («конденсатов»). Однако сейчас известно 12 много поликонденсационных процессов, протекающих без выделения побочных продуктов, например получение полиуретанов, ионенов, отверждение эпоксидных смол и др. Также известны полимеризационные процессы с выделением низкомолекулярных побочных продуктов, например получение полиметилена из диазометана. Поэтому за основу классификации по методу получения следует брать механизм процесса образования цепи. Ряд полимеров идентичного химического строения можно получать обоими методами, например – полиоксиэтилен. Так же полимеры классифицируют по особенностям их физических свойств: термо- и реактопласты; пластмассы и эластомеры и др. 1.1.7. Термины и определения в химии ВМС Предметом изучения дисциплины «Химия ВМС» являются именно полимерные ВМС, а не ВМС вообще. Полимерами являются вещёства, обладающие некоторым набором признаков, определённых IUPAC. Полимер – вещество, молекулы которого отличаются многократностью повторения одного или нескольких атомов, или групп атомов (составных звеньев), соединённых между собой в количестве, при котором проявляется комплекс свойств, практически не меняющийся после добавления или удаления одного или нескольких составных звеньев. Олигомер – вещество, молекулы которого образованы последовательным соединением составных звеньев в количестве, при котором добавление или удаление одного или нескольких звеньев приводит к изменению физических свойств. Составное звено (СЗ)– любые атом или группа атомов, входящие в основную цепь макромолекулы. Пример: для полипропилена [−СН(СН) 3 −СН 2 −] n составными звеньями являются: −СН 2 −; −СН(СН 3 )−; −СН 2 −СН(СН 3 )−; −СН(СН 3 )−СН 2 −; −СН 2 −СН(СН 3 )−СН 2 − и т. д. Составное повторяющееся звено (СПЗ)– наименьшее составное звено, повторением которого воспроизводится химическое строение полимера. Например, у ПЭ это −СН 2 −; у ПП это −СН(СН 3 )−СН 2 − Мономерное звено (МЗ)– наибольшее составное звено, образуемое одной молекулой мономера в процессе полимеризации. Для полимеризационных полимеров химические составы МЗ и СПЗ, как правило, совпадают: У поликонденсационных полимеров СПЗ, как правило, содержит более одного МЗ, а химические составы СПЗ и МЗ отличаются от состава 13 мономеров, если имеет место образование низкомолекулярных побочных продуктов, например 1.2. Стереохимия полимеров 1.2.1. Конфигурация и конформация цепи Звенья полимерной цепи, при одном и том же химическом составе и количестве, могут иметь различное пространственное расположение атомов и заместителей, т.е. отличаться конфигурацией. Конфигурация цепи – характеристика взаимного расположения структурных элементов, обусловленного фиксированными значениями длин химических связей и валентных углов. Конфигурация может быть изменена только путём разрыва химических связей. Конформация цепи – характеристика мгновенного пространственного расположения структурных элементов макромолекулы, определяемого фиксированными значениями длин связей и валентных углов, а также поворотными углами вокруг связей основной цепи. Для одной конфигурации возможно множество конформаций. Для полимерных макромолекул характерен широкий конфигурационный набор. Конфигурационные различия проявляются в различных видах изомерии. 1.2.2. Химическая изомерия звеньев. Понятие о регулярности цепи Данный вид изомерии характерен для полимеров на основе виниловых и диеновых мономеров и обусловлен характером взаимной ориентации мономерных звеньев в цепи. Различают регулярные и нерегулярные полимеры. Регулярный полимер – цепной полимер с макромолекулярным химическим строением, которое можно описать единственно возможной последовательностью СЗ в СПЗ. Нерегулярный полимер, соответственно, нельзя описать единственной последовательностью СЗ в СПЗ: регулярный полимер нерегулярные полимеры |