Синтез полімерів

Природні високомолекулярні сполуки рослинного та тваринного похо­дження утворюються в процесі біосинтезу в клітинах рослин і живих організмів, і для використання відокремлюються з рослинної та тваринної сировини за допо­могою екстракції, фракційного осадження й інших методів.

Природні неорганічні високомолекулярні сполуки утворюються в результаті геохімічних процесів, що відбуваються в земній корі.

Синтетичні високомолекулярні сполуки (полімери) одержують з низько­молекулярних речовин - мономерів - за реакціями полімеризації чи поліконден­сації. Синтез полімерів з низькомолекулярних речовин (мономерів) можливий лише в тому випадку, якщо молекула мономера може взаємодіяти принаймні з двома іншими молекулами, тобто якщо вихідна речовина має в своїй структурі подвійні зв'язки чи містить не менш двох функціональних груп, що можуть взає­модіяти між собою. Залежно від методу й умов синтезу високомолекулярної сполуки змінюється її середня молекулярна маса, а також кількість макромолекул рі­зної довжини (змінюється полідисперсність полімеру), що, у свою чергу, впливає на його фізико-хімічні та фізико-механічні властивості.

У даний час відомо 4 основних методи синтезу високомолекулярних спо­лук: полімеризація; поліконденсація; ступенева полімеризація, реакції перетво­рення. Найбільш поширеними із них є два перших методи.

Полімеризація є цінною реакцією одержання високомолекулярних сполук, у ході якої молекули мономера послідовно приєднуються до активного центра, що знаходиться на кінці зростаючого ланцюга. Реакція полімеризації характерна для з'єднань з подвійними зв'язками, число та характер яких у молекулі мономера мо­жуть бути різними. Полімеризація не супроводжується виділенням побічних про­дуктів і, отже, протікає без зміни елементарного складу реагуючих речовин. Ак­тивними центрами в реакціях полімеризації можуть бути або вільний радикал, або іон. Залежно від цього розрізняють радикальну чи іонну полімеризацію.

Поліконденсація - це реакція утворення високомолекулярних сполук з декі­лькох молекул мономерів однакової чи різної будови, що протікає за механізмом заміщення функціональних груп. Реакції поліконденсації протікають з виділенням низькомолекулярних продуктів (води, аміаку, спирту, хлористого водню й ін.), унаслідок чого елементарний склад полімеру, що утвориться, відрізняється від елементарного складу вихідної речовини - мономера.

Неодмінною умовою протікання реакції поліконденсації є вміст у мономе­рах не менш двох функціональних груп (-ОН,-СООН, NH₂ та ін.) Функціональ­ність вихідних речовин дуже впливає на будову та властивості одержуваних про­дуктів. У тому випадку, якщо в якості мономерів використовуються три- чи тетрафункціональні мономери, реакція поліконденсації призводить до утворення просторово-зшитих високомолекулярних сполук.

Відомо кілька способів проведення реакції синтезу полімеризації (и полі­конденсації) високомолекулярних сполук:

-полімеризація та поліконденсація в блоці чи масі;

- полімеризація та поліконденсація в розчині;

- полімеризація та поліконденсація на поверхні розділу тіл (емульсійна чи

суспензійна);

- полімеризація та поліконденсація в розплаві;

- полімеризація та поліконденсація в твердій фазі;

- полімеризація в газовій фазі.

Кожен із застосовуваних методів проведення реакції синтезу високомолекулярних сполук має свої достоїнства і недоліки, з урахуванням яких і виробляється вибір методу синтезу високомолекулярних сполук, технічного режиму його здій­снення, необхідної чистоти одержуваного продукту та технології його переробки, з метою виготовлення тих чи інших виробів, а також необхідності одержання ма­теріалів і виробів з оптимальним комплексом споживчих властивостей.