Polimerləşmə Reaksiyası
Pendahuluan
Polimerlər, monomer adlanan təkrarlanan vahidlərdən ibarət böyük, uzun zəncirli molekullardan ibarət kimyəvi birləşmələrdir. Polimerləşmə, bu monomerlərin birləşərək polimerlər əmələ gətirdiyi kimyəvi prosesdir. Bu proses kimya sənayesində çox vacibdir və plastik, rezin və sintetik liflər də daxil olmaqla müxtəlif qiymətli materialların əmələ gəlməsinə kömək edir.
Bu məqalə polimerləşmə reaksiyalarının mexanizmlərini, növlərini və tətbiqlərini təsvir etməyi hədəfləyir. Polimerləşmə prosesləri iki əsas kateqoriya olmaqla müxtəlif mexanizmlər vasitəsilə baş verə bilər: əlavə polimerləşmə və kondensasiya polimerləşməsi.
Polimerləşmə növləri
Əlavə Polimerləşmə
Əlavə polimerləşmə, ikiqat və ya üçqat rabitəyə malik monomerlərin yan məhsullar əmələ gətirmədən polimer əmələ gətirmək üçün reaksiyaya girdiyi bir prosesdir. Bu tip polimerləşmə ilə əmələ gələn polimerlərə əlavə polimerlər deyilir.
Addımlar:
1. Başlama: Reaksiya, başlanğıc verənin monomerlərdə ikiqat rabitələri qıra bilən sərbəst radikallar, ionlar və ya katalizatorlar əmələ gətirdiyi zaman başlayır.
2. Çoxalma: Yaranan sərbəst radikallar və ya ionlar monomerlərlə reaksiyaya girərək digər monomerlərlə reaksiyaya girə bilən yeni aktiv uclar yaradır.
3. Terminasiya: Reaksiya iki sərbəst radikal qarşılaşıb kovalent rabitə əmələ gətirdikdə və ya başqa bir mexanizm yayılmanı dayandırdıqda dayanır.
Kontakt:
– Poli(etilen): Etilen monomeri (C2H4) sərbəst radikallar zənciri vasitəsilə reaksiyaya girərək poli(etilen) əmələ gətirir.
– Poli(vinilxlorid) (PVC): Vinilxlorid monomerləri (C2H3Cl) başlanğıc, yayılma və sonlanma yolu ilə birləşir.
Kondensasiya Polimerləşməsi
Kondensasiya polimerləşməsi ən azı iki reaktiv funksional qrupa malik olan və su və ya metanol kimi yan məhsulun çıxması ilə polimer əmələ gətirən monomerləri əhatə edir.
Addımlar:
1. Başlama: Reaktiv funksional qruplara malik monomerlər bir-biri ilə reaksiyaya girirlər.
2. Əmələ gəlməsi: Monomerlər arasında rabitələrin əmələ gəlməsi və H2O və ya HCl kimi yüngül molekulların sərbəst buraxılması.
3. Zəncir böyüməsi: Bu proses monomerlər tükənənə və ya reaksiya şəraiti artıq əlverişli olmayana qədər davam edir.
Kontakt:
– Neylon-6,6: Heksametilendiamin və adipik turşusu arasındakı reaksiyadan hazırlanır və nəticədə su əlavə məhsul kimi əmələ gəlir.
– Polyester: Tereftal turşusu və etilen glikol arasında yan məhsul kimi su ilə reaksiya nəticəsində əmələ gəlir.
Polimerləşmə mexanizmi
Sərbəst Radikal Polimerləşmə
Sərbəst radikal polimerləşmə ən çox yayılmış əlavə polimerləşmə mexanizmlərindən biridir. Bu proses, adətən termal və ya fotoinitasiya yolu ilə yüksək reaktiv sərbəst radikalların əmələ gəlməsi ilə başlayır.
1. Başlama: Benzoil peroksid və ya azobizisobutironitril (AIBN) kimi başlanğıc molekulları sərbəst radikallar əmələ gətirmək üçün parçalanır.
\[ \text{(Qeyd, AIBN) → 2 \cdot (Radikal, )} \]
2. Çoxalma: Sərbəst radikallar monomerlərlə reaksiyaya girərək genişlənmiş monomer radikalları əmələ gətirir:
\[ \text{(Radikal + Monomer) → (R-Polimer)} \]
3. Terminasiya: İki sərbəst radikal birləşərək qeyri-radikal molekul əmələ gətirir və zəncirvari reaksiyanı dayandırır:
\[ \text{(R + R ) → Qeyri-Radikal Məhsuldar} \]
İon Polimerləşməsi
Bu polimerləşmə ionların (kationlar və ya anionlar) reaktiv növlər kimi əmələ gəlməsini əhatə edir. İon polimerləşməsi də iki əsas növə bölünə bilər, yəni:
– Kationik Polimerləşmə: Başlanğıc kimi kationik növün iştirak etməsi. Adətən izobutilen kimi elektron donor qruplarına malik monomerlərlə istifadə olunur.
– Anion Polimerləşmə: Mənfi yüklü ionları (anionları) inisiator kimi istifadə edir. Stirol kimi elektron qəbul edən qruplara malik monomerlərdə istifadə olunur.
Koordinasiya Polimerləşməsi
Bu tip polimerləşmə keçid metal kompleks katalizatorları vasitəsilə həyata keçirilir, buna misal olaraq stereo-müntəzəm polietilen və polipropilen hazırlamaq üçün istifadə olunan Ziegler-Natta polimerləşməsini göstərmək olar.
1. Katalizatorlar: Titan xlorid kimi keçid metalları alüminium trietil (AlEt3) kimi üzvi metal birləşmələri ilə birlikdə istifadə olunur.
2. Reaksiya: Monomerlər metal kompleksinin aktiv mövqeyində birləşirlər.
Polimerləşmə Tətbiqləri
Plastik Sənayesi
Plastiklər ən tanınmış və geniş istifadə olunan polimer məhsullarıdır. Onlar əlavə və kondensasiya polimerləşmə prosesləri vasitəsilə hazırlanır. Ümumi plastik polimerləşmə məhsullarına polietilen, polipropilen, PVC və PET (polietilen tereftalat) daxildir. Plastiklər qablaşdırma, oyuncaqlar, borular və bir sıra digər istehlak məhsullarının istehsalında istifadə olunur.
Lif Materialı
Neylon və poliester kimi sintetik liflər kondensasiya polimerləşməsinin nəticəsidir. Onlar tekstil, geyim və xalça və ip kimi məişət əşyalarının istehsalında istifadə olunur. Liflər çox vaxt möhkəmliyi, aşınmaya davamlılığı və elastikliyinə görə seçilir.
Sintetik kauçuk
Polibutadien və stirol-butadien (SBR) kimi sintetik kauçuklar, dien tərkibli monomerlərin əlavə polimerləşməsinin məhsullarıdır. Bu kauçuklar aşınmaya və deformasiyaya davamlı olduqları üçün avtomobil şinlərinin, möhürlərin və müxtəlif sənaye tətbiqlərinin istehsalında istifadə olunur.
Epoksi qatranları və termoset polimerləri
Epoksi qatranları otaq temperaturunda və ya qızdırıldıqda baş verən kondensasiya polimerləşməsinin nəticəsidir. Onlar istiliyə və kimyəvi maddələrə qarşı müqavimət tələb edən yapışdırıcılarda, boyalarda və kompozit materiallarda istifadə olunur. Termoplastik polimerlərdən fərqli olaraq, bu termoset polimerləri bərkidikdən sonra yenidən əridilə bilməz.
Biomedis
Biotibbi tətbiqlərdə istifadə olunan polimerlərə biorezorbsiya olunan implant materialları yaratmaq üçün istifadə olunan polilaktid (PLA) və poli(tetrahidrofuran) (PTHF) daxildir. Bu polimerlər bədəndə bioloji parçalanma üçün nəzərdə tutulub və bu da ikinci cərrahi çıxarılma ehtiyacını azaldır.
Elektroaktiv Materiallar
Elektroaktiv polimerlər, adətən aktuatorlarda və sensorlarda istifadə olunan elektrik sahəsinin təsiri altında formasını dəyişən polimerlərdir. Nümunələrə sensor ekranlar kimi elektron cihazlarda istifadə olunan poli(3,4-etilendioksitiofen) (PEDOT) daxildir.
Nəticə
Polimerləşmə reaksiyaları müasir kimya sənayesində fundamental kimyəvi proseslərdir və gündəlik həyatımızı dəyişdirən geniş çeşiddə məhsul və tətbiqlər üçün yol açır. Polimerləşmə mexanizmlərini və növlərini, eləcə də onların tətbiqlərini anlamaqla gələcək ehtiyaclar üçün təkmilləşdirilmiş xüsusiyyətlərə malik yeni materiallar hazırlaya bilərik. Əlavə polimerləşmə və kondensasiya polimerləşməsi bu materialların əmələ gəlməsində özünəməxsus rol oynayır və elm bu prosesləri optimallaşdırmaq və polimerlər üçün innovativ tətbiqlər tapmaq üçün yeni yollar kəşf etmək üçün irəliləməyə davam edir.
