Polimerizáció
A polimerizációs utal, hogy a kémiai reakció , vagy a módszer , amelyben a kis molekulák (például, szénhidrogének , kettő-tíz szénatomot tartalmazó) reagálnak egymással alkotnak molekulák molekulatömege magasabb. A kiindulási molekulák lehetnek monomerek vagy prepolimerek ; a szintézis polimerekhez vezet .
Általában reagensek és katalizátorok jelenlétében , hő és nyomás hatására makromolekuláris láncok képződnek, amelyek azonos ismétlődő egységekből ( szintetizált homopolimer ) vagy különbözőekből ( kapott kopolimerek ) kovalens módon kapcsolódnak .
Polimereket nyernek, valószínűleg nagyobb moláris tömeggel:
-
egydimenziós (lineáris vagy elágazó ), mert kétértékű monomerekből származnak ;
- vagy háromdimenziós , két vagy több átlagos vegyértékű monomerek polimerizációjából vagy egydimenziós polimerek térhálósításából származik.
Különbséget tesznek szintetikus polimerek, például polietilén között, szemben a természetes eredetű polimerekkel, például a cellulózzal, és a mesterséges polimerekkel (például a cellulóz-acetáttal ), amelyeket természetes eredetű polimerek kémiai módosításával állítanak elő .
A textiliparban , polimerizáció az a kémiai folyamat, amely gyanták vagy műanyag kapcsolódnak textíliák útján hő.
Tipológia
A polimerizációs reakciók két szempont szerint osztályozhatók:
A polikondenzáció és a poliaddíció megkülönböztetését
Wallace Hume Carothers vezette be
1929-ben ;
A
lépéspolimerizáció és a
láncpolimerizáció közötti különbséget
Paul J. Flory vezette be
1953-ban .
Láncpolimerizáció
A legfontosabb ügy polimerizációjához vinil monomerek (CH 2 = CHR) vagy CH képietű 2 = CR 1 R 2 .
A polimeráz láncreakciók három egymást követő szakaszból állnak:
-
iniciáció , amely lehetővé teszi radikális jellegű aktív központok létrehozását [például egy peroxid vagy az AIBN (iniciátorok) hőbomlásából eredő ], ionos (anionos vagy kationos) vagy fémorganikus ( koordinatív polimerizáció esete );
-
szaporodás , amelynek során az aktív fajok lehetővé teszik olyan láncok létrehozását, amelyek a monomereknek az aktív központokra történő rögzítésével nőnek. Ebben az esetben a polimer lánc növekedése kizárólag a monomer (ek) és a lánc reaktív helye (i) közötti reakció (k) ból származik. A terjedési szakasz körülbelül százezerszer gyorsabb, mint az előző;
-
megszüntetés / átadás : az aktív központ végül megsemmisül, ami a lánc növekedésének leállását okozza. Példák a felmondási vagy átviteli reakciókra:
- a gyökös polimerizáció : kapcsolási ( például kötődés az iniciátor), diszproporcionálódás, transzfer a monomer, az oldószer (a szénhidrogén, vagy hidrogén-halogenid típusú), hogy a polimer, egy hozzáadott ágens, egy kis molekula jelen van, hogy az iniciátor , elágazás , áthidalás (nem valószínű),
- a kationos polimerizáció : deprotonálódása , rögzítése egy nukleofil ,
- in anionos polimerizációs : hiányában , kivéve a baleset (jelenlétében dioxigén , protonok , szennyeződések). Lásd: Élő polimerizáció .
A radikális polimerizáció és a koordinálatlan ionos polimerizáció nem sztereospecifikus .
Gátlási reakció
Az inhibitor ( például: polifenolok ) olyan molekula, amely aktív központokhoz kötődik, és olyan vegyületeket hoz létre, amelyek képtelenek megkötődni a monomerhez. Ez a reakció megállítja a lánc növekedését. Inhibitorokat használnak a monomer szállítása vagy tárolása során a polimerizáció megakadályozására. A polimerizációs hőmérsékleten aktív inhibitorokat (desztillációval, mosással) el kell távolítani a polimerizáció elvégzése előtt.
Példák
Polimerizáció szakaszokban
Ebben az esetben a dimerek , trimerek , stb képezhető . , amelyek reagálhatnak egymással, és a moláris tömeg fokozatosan növekszik. Nagy polimerizációs fokú polimerek előállításához szükséges, hogy a reakció teljes legyen. Kétféle lépésenkénti polimerizáció különböztethető meg:
- a legtöbb lépésenkénti polimerizáció polikondenzáció , amelyet sematikusan ábrázolhatunk:
NÁL NÉL-xm-B+NÁL NÉL-xnem-B→NÁL NÉL-xm+nem-B+NÁL NÉLB↑{\ displaystyle \ mathrm {A} - \ mathbb {X} _ {m} - \ mathrm {B} + \ mathrm {A} - \ mathbb {X} _ {n} - \ mathrm {B} \ rightarrow \ mathrm {A} - \ mathbb {X} _ {m + n} - \ mathrm {B} + {\ rm {AB \ felfelé}}}![{\ mathrm A} - {\ mathbb {X}} _ {m} - {\ mathrm B} + {\ mathrm A} - {\ mathbb {X}} _ {n} - {\ mathrm B} \ rightarrow { \ mathrm A} - {\ mathbb {X}} _ {{m + n}} - {\ mathrm B} + {\ rm {AB \ felfelé}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/f1cf072c4d1686360e793996f80dc18593534567)
val vel:
reaktív molekulák és hordozó antagonisztikus funkciójú és ,
NÁL NÉL-xm-B{\ displaystyle \ mathrm {A} - \ mathbb {X} _ {m} - \ mathrm {B}}
NÁL NÉL-xnem-B{\ displaystyle \ mathrm {A} - \ mathbb {X} _ {n} - \ mathrm {B}}
NÁL NÉL{\ displaystyle \ mathrm {A}}
B{\ displaystyle \ mathrm {B}}
m{\ displaystyle m}![m](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/0a07d98bb302f3856cbabc47b2b9016692e3f7bc)
és vagy .
nem=1,2,3,...,m{\ displaystyle n = 1,2,3, \ pont, m}
nem{\ displaystyle n}
Példák:
- primer
diaminok és
dikarbonsavak (kétfunkciós és kétértékű molekulák) polimerizációja, amely
poliamidokhoz és vízhez vezet :
↑{\ displaystyle \ mathrm {\ felfelé}}
- prepolycondensation egy
aminoplaszt ,
fenoplaszt ,
telítetlen poliészter gyanta , stb , Majd teljes polimerizáció a
penész , hogy készítsen egy háromdimenziós polimer;
Az alapanyagok választéka nagyon széles, és sokféle kombinációt tesz lehetővé, amelyek különböző tulajdonságokhoz és alkalmazásokhoz vezetnek. A kapott polimerek gyakran felsővezeték heteroatomokat tartalmaznak (a fő láncon ).
Kísérleti körülmények
Négy előállítási technika létezik : a polimerizáció történhet ömlesztve, emulzióban, szuszpenzióban vagy oldatban. Ezeknek a technikáknak megvannak a maguk előnyei és hátrányai.
A (pre) polimerizáció / jellemzés ellenőrzése
A polimerizáció mértékének vagy egyszerűen a (pre) polimer jellemzőinek értékeléséhez olyan mérési technikákat alkalmaznak, amelyek például a sűrűségmérést (szirupok / aminoplaszt gyanták esetében), viszkozimetriát ( olvadékáram-index , moláris mérés) használják. tömegek, fagyáspont stb. ), ozmometria , anyagok ellenállása ( szakítópróba stb.), DSC és infravörös spektroszkópia .
Lásd még: A polimer jellemző mennyiségei .
Megjegyzések és hivatkozások
-
Más szavakkal, két monomerből származó polimerek, amelyek vegyértéke az egyiknél legalább 2, a másiknál 3.
-
Van "zöld" polietilén is .
-
Lexikon , Francia Ruházat és Textil Intézet
-
(in) WH Carothers , " Polimerizáció és gyűrűképződés tanulmányai " , J. Am. Chem. Soc. , vol. 51,1929, P. 2548 ( DOI 10.1021 / ja01383a041 )
-
(a) Paul Flory, Principles of Polymer Chemistry , Cornell University Press , 1953 o. 39 ( ISBN 0-8014-0134-8 )
-
(a) Susan EM Selke, John D. Culter, Ruben J. Hernandez, műanyagok Csomagolás: Tulajdonságok, feldolgozása, alkalmazások, és rendeletek , Hanser 2004 o. 29. ( ISBN 1-56990-372-7 )
-
Az elsődleges diaminok a bivalens és a tetravalens poliamidifikációkban vannak a di epoxidokkal való térhálósításban .
Kapcsolódó cikkek
<img src="https://fr.wikipedia.org/wiki/Special:CentralAutoLogin/start?type=1x1" alt="" title="" width="1" height="1" style="border: none; position: absolute;">