Особенности строения полимеров

Главная особенность строения полимерного соединения — это наличие цепных молекул, в которых последовательно связано большое число атомов. Для такого соединения характерны два типа связей — химические и межмолекулярные, резко различающиеся по энергии и длине. В самой цепи атомы соединяются между собой прочными химическими связями длиной порядка 1−1,5 Е. Между цепями действуют значительно более слабые межмолекулярные силы на расстояниях порядка 3−4 Е.

Синтез полимеров

Синтетические полимеры получают из низкомолекулярных соединений по реакциям полимеризации и поликонденсации, a также путем химического превращения других природных и синтетических полимеров.

Полимеризация

Полимеризация — это реакция соединения нескольких молекул (мономеров), не сопровождающаяся выделением побочных продуктов и протекающая без изменений элементарного состава. Различают цепную и ступенчатую полимеризацию.

Цепная полимеризация

Теория цепной полимеризации была разработана C. C. Медведевым и другими исследователями на основе теории цепных реакций, созданной H. H. Семеновым.

Цепная полимеризация характерна для соединений c кратными связями (например, для этилена СН₂=СН₂, изобутилена (СН₃) ₂С=СН₂, винилхлорида СН₂=СНСl) или неустойчивых циклов, содержащих гетероатомы (например, для окиси этилена.

Характерной особенностью реакции цепной полимеризации является то, что развитие кинетической цепи сопровождается ростом молекулярной цепи.

Процесс цепной полимеризации состоит из трех основных стадий:

Возбуждение, или инициирование, молекул мономера М > М^{* (}возбужденная молекула мономера, или активный центр).

Рост цепи

М^* + М > М₁^*

М₁^* + М > М₂^*

М₂^* + М > М₃^*

…

М_n-1^* + М > М_n^{* (}возбужденная растущая молекула полимера).

Обрыв цепи

М_n^* > М_{n (}невозбужденная молекула полимера) Активным центром в реакциях цепной полимеризации может быть свободный радикал или ион, в зависимости от чего различают радикальную и ионную полимеризацию.

Ступенчатая полимеризация

Ступенчатой полимеризацией называется реакция соединения нескольких молекул, протекающая путем постепенного присоединения молекул мономера друг к другу за счет миграции какого-либо подвижного атома (большей частью атома водорода) от одной молекулы к другой.

Примером ступенчатой полимеризации является полимеризация диизоцианатов и двухатомных спиртов с образованием линейных полиуретанов:

(5).

(6).

и т.д.