Fjölliðunarviðbrögð
Pendahuluan
Fjölliður eru efnasambönd sem eru gerð úr stórum, löngum keðjusameindum sem eru gerðar úr endurteknum einingum sem kallast einliður. Fjölliðun er efnaferlið þar sem þessar einliður sameinast og mynda fjölliður. Þetta ferli er mikilvægt í efnaiðnaði og stuðlar að myndun ýmissa verðmætra efna, þar á meðal plasts, gúmmís og tilbúinna trefja.
Þessi grein miðar að því að lýsa ferlum, gerðum og notkun fjölliðunarviðbragða. Fjölliðunarferli geta átt sér stað með ýmsum ferlum, með tveimur meginflokkum: viðbótarfjölliðun og þéttifjölliðun.
Tegundir fjölliðunar
Viðbótarpólýmerun
Viðbótarfjölliðun er ferli þar sem einliður með tvöföldum eða þreföldum tengjum hvarfast við að mynda fjölliðu án þess að framleiða aukaafurðir. Fjölliðurnar sem framleiddar eru með þessari tegund fjölliðunar eru kallaðar viðbótarfjölliður.
Langkah-langkah:
1. Upphaf: Viðbrögðin hefjast þegar upphafsefni framleiðir sindurefna, jónir eða hvata sem geta rofið tvítengi í einliðum.
2. Fjölgun: Fríar stakeindir eða jónir sem myndast hvarfast við einliðurnar og búa til nýja virka enda sem geta hvarfast við aðrar einliður.
3. Lok: Viðbrögðin stöðvast þegar tveir sindurefni mætast og mynda samgilt tengi, eða þegar einhver annar aðferð stöðvar útbreiðslu.
Dæmi:
– Pólý(etýlen): Etýlenmónómer (C2H4) hvarfast í gegnum keðju sindurefna og myndar pólý(etýlen).
– Pólý(vínýlklóríð) (PVC): Vínýlklóríð einliður (C2H3Cl) tengjast saman með upphafi, fjölgun og endalokum.
Þéttingarpólýmerun
Þéttingarfjölliðun felur í sér einliður sem hafa að minnsta kosti tvo hvarfgjarna virknihópa og myndar fjölliðu með aukaafurð, svo sem vatni eða metanóli.
Langkah-langkah:
1. Upphaf: Einliður sem hafa hvarfgjarna virka hópa hvarfast hver við aðra.
2. Myndun: Myndun tengja milli einliða, ásamt losun léttra sameinda, svo sem H2O eða HCl.
3. Keðjuvöxtur: Þetta ferli heldur áfram þar til einliðurnar klárast eða hvarfskilyrðin eru ekki lengur hagstæð.
Dæmi:
– Nylon-6,6: Framleitt við efnahvarf hexametýlendíamíns og adipínsýru, sem myndar vatn sem aukaafurð.
– Pólýester: Myndast við efnahvarf tereftalsýru og etýlen glýkóls, með vatni sem aukaafurð.
Fjölliðunarferli
Fríar stakeinda fjölliðun
Fríar stakeinda fjölliðun er ein algengasta viðbótarfjölliðunarferlið. Þetta ferli hefst með myndun mjög hvarfgjarnra sindurefna, venjulega með varma- eða ljósvirkjun.
1. Upphaf: Upphafssameindir eins og bensóýlperoxíð eða asóbísósóbútýrónítríl (AIBN) eru brotin niður til að mynda sindurefni.
\[ \text{(Athugasemd, AIBN) → 2 \cdot (Radical, )} \]
2. Fjölgun: Fríar stakeindir hvarfast við einliður og mynda útvíkkaðar einliður:
\[ \text{(Róteindir + Einliða) → (R-fjölliða)} \]
3. Lok: Tvær sindurefni sameinast og mynda stakeindalausa sameind og stöðva keðjuverkunina:
\[ \text{(R + R ) → Óróttækt afkastamikið} \]
Jónísk fjölliðun
Þessi fjölliðun felur í sér myndun jóna (katjóna eða anjóna) sem hvarfgjarnra efna. Jóníska fjölliðun má einnig skipta í tvo meginflokka, þ.e.:
– Katjónísk fjölliðun: Felur í sér katjóníska tegund sem frumefni. Venjulega notað með einliðum sem hafa rafeindagjafahópa eins og ísóbútýlen.
– Anjónísk fjölliðun: Felur í sér neikvætt hlaðnar jónir (anjónir) sem upphafsefni. Notað á einliðum sem hafa rafeindamóttökuhópa eins og stýren.
Samhæfingarfjölliðun
Þessi tegund fjölliðunar er miðluð með hvata úr flóknum málmum, dæmi um það er Ziegler-Natta fjölliðunin sem notuð er til að búa til venjulegt pólýetýlen og pólýprópýlen.
1. Hvatar: Umbreytingarmálmar eins og títanklóríð eru notaðir í tengslum við lífræn málmsambönd eins og áltríetýl (AlEt3).
2. Viðbrögð: Einliður sameinast í virka stöðu málmfléttunnar.
Fjölliðunarforrit
Plastiðnaður
Plast er þekktasta og mest notaða fjölliðuefnið. Það er framleitt með samlagningar- og þéttingarfjölliðunarferlum. Dæmi um algengar plastfjölliðunarvörur eru pólýetýlen, pólýprópýlen, PVC og PET (pólýetýlen tereftalat). Plast er notað í framleiðslu á umbúðum, leikföngum, pípum og ýmsum öðrum neysluvörum.
Trefjaefni
Tilbúnar trefjar eins og nylon og pólýester eru afrakstur þéttingarfjölliðunar. Þær eru notaðar í framleiðslu á vefnaðarvöru, fatnaði og heimilisvörum eins og teppum og reipum. Trefjar eru oft valdar vegna styrks, núningsþols og teygjanleika.
Tilbúið gúmmí
Tilbúið gúmmí, eins og pólýbútadíen og stýren-bútadíen (SBR), eru afurðir viðbótarpolymerunar díen-innihaldandi einliða. Þetta gúmmí er notað við framleiðslu á ökutækjadekkjum, þéttingum og ýmsum iðnaðarnotkun vegna viðnáms þeirra gegn núningi og aflögun.
Epoxý plastefni og hitaherðandi fjölliður
Epoxýplastefni eru afleiðing þéttingarfjölliðunar sem á sér stað við stofuhita eða með upphitun. Þau eru notuð í lím, málningu og samsett efni sem þurfa hita- og efnaþol. Þessi hitaherðandi fjölliður er ekki hægt að bræða aftur eftir herðingu, ólíkt hitaplastfjölliðum.
Biomedis
Fjölliður sem notaðar eru í líftækni eru meðal annars pólýlaktíð (PLA) og pólý(tetrahýdrófúran) (PTHF), sem eru notuð til að búa til lífrænt niðurbrjótanleg ígræðsluefni. Þessi fjölliður eru hannaðar til að brotna niður í líkamanum, sem dregur úr þörfinni fyrir aðra skurðaðgerð til að fjarlægja þau.
Rafvirk efni
Rafvirk fjölliður eru fjölliður sem breyta um lögun undir áhrifum rafsviðs og eru yfirleitt notaðar í stýribúnaði og skynjurum. Dæmi um slíkt er pólý(3,4-etýlendíoxýþíófen) (PEDOT), sem er notað í rafeindatækjum eins og snertiskjám.
Niðurstaða
Fjölliðunarviðbrögð eru grundvallar efnafræðileg ferli í nútíma efnaiðnaði og ryðja brautina fyrir fjölbreytt úrval af vörum og notkunarmöguleikum sem umbreyta daglegu lífi okkar. Með því að skilja ferla og gerðir fjölliðunar, sem og notkun þeirra, getum við þróað ný efni með bættum eiginleikum fyrir framtíðarþarfir. Viðbótarfjölliðun og þéttifjölliðun gegna hvor um sig einstöku hlutverki í myndun þessara efna og vísindin halda áfram að þróast til að uppgötva nýjar leiðir til að hámarka þessi ferli og finna nýstárlegar notkunarmöguleika fyrir fjölliður.
