Полимерлешүү реакциясы
Pendahuluan
Полимерлер – бул мономерлер деп аталган кайталануучу бирдиктерден турган чоң, узун чынжырлуу молекулалардан турган химиялык кошулмалар. Полимерлештирүү – бул мономерлер биригип, полимерлерди пайда кылган химиялык процесс. Бул процесс химия өнөр жайында абдан маанилүү жана пластмасса, резина жана синтетикалык була сыяктуу ар кандай баалуу материалдардын пайда болушуна өбөлгө түзөт.
Бул макала полимерлешүү реакцияларынын механизмдерин, түрлөрүн жана колдонулушун сүрөттөөгө багытталган. Полимерлешүү процесстери ар кандай механизмдер аркылуу жүрүшү мүмкүн, алардын эки негизги категориясы бар: кошумча полимерлешүү жана конденсациялык полимерлешүү.
Полимерлешүүнүн түрлөрү
Кошумча полимерлештирүү
Кошумча полимерлөө – бул кош же үч байланышы бар мономерлер кошумча продуктыларды пайда кылбастан полимерди пайда кылуу процесси. Бул типтеги полимерлөө жолу менен пайда болгон полимерлер кошумча полимерлер деп аталат.
Кадамдар:
1. Баштоо: Реакция инициатор мономерлерде кош байланыштарды үзө турган эркин радикалдарды, иондорду же катализаторлорду пайда кылганда башталат.
2. Көбөйүү: Пайда болгон эркин радикалдар же иондор мономерлер менен реакцияга кирип, башка мономерлер менен реакцияга кире ала турган жаңы активдүү учтарды пайда кылат.
3. Аяктоо: Реакция эки эркин радикал кездешип, коваленттик байланыш түзгөндө же башка механизм таралууну токтоткондо токтойт.
Мисал:
– Поли(этилен): Этилен мономери (C2H4) эркин радикалдар чынжыры аркылуу реакцияга кирип, поли(этилен) пайда кылат.
– Поли(винилхлорид) (ПВХ): Винилхлорид мономерлери (C2H3Cl) инициация, көбөйүү жана терминация аркылуу биригет.
Конденсациялык полимерлешүү
Конденсациялык полимерлешүү кеминде эки реактивдүү функционалдык топко ээ болгон жана суу же метанол сыяктуу кошумча продуктуну бөлүп чыгарган полимерди түзгөн мономерлерди камтыйт.
Кадамдар:
1. Баштоо: Реактивдүү функционалдык топторго ээ мономерлер бири-бири менен реакцияга киришет.
2. Пайда болушу: Мономерлердин ортосундагы байланыштардын пайда болушу, H2O же HCl сыяктуу жеңил молекулалардын бөлүнүп чыгышы менен коштолот.
3. Чынжырчанын өсүшү: Бул процесс мономерлер түгөнгөнгө чейин же реакция шарттары жагымдуу болбой калганга чейин уланат.
Мисал:
– Нейлон-6,6: Гексаметилендиамин менен адип кислотасынын ортосундагы реакциядан жасалат, натыйжада кошумча продукт катары суу пайда болот.
– Полиэстер: Терефталдык кислота менен этиленгликолдун ортосундагы реакциядан пайда болот, кошумча продукт катары суу колдонулат.
Полимерлешүү механизми
Эркин радикалдык полимерлешүү
Эркин радикалдык полимерлешүү - эң кеңири таралган кошумча полимерлешүү механизмдеринин бири. Бул процесс, адатта, термикалык же фотоинициализация аркылуу жогорку реактивдүү эркин радикалдардын пайда болушунан башталат.
1. Баштоо: Бензоил пероксиди же азобизисобутиронитрил (AIBN) сыяктуу баштатуучу молекулалар эркин радикалдарды пайда кылуу үчүн ажырайт.
\[ \text{(Эскертүү, AIBN) → 2 \cdot (Түбөлдүү, )} \]
2. Көбөйүү: Эркин радикалдар мономерлер менен реакцияга кирип, кеңейген мономер радикалдарын пайда кылат:
\[ \text{(Радикал + Мономер) → (R-полимер)} \]
3. Терминация: Эки эркин радикал биригип, радикалдуу эмес молекуланы пайда кылып, чынжыр реакциясын токтотот:
\[ \text{(R + R) → Радикалдык эмес өндүрүмдүү} \]
Иондук полимерлешүү
Бул полимерлешүү иондордун (катиондор же аниондор) реактивдүү түрлөр катары пайда болушун камтыйт. Иондук полимерлешүүнү эки негизги түргө бөлүүгө болот, атап айтканда:
– Катиондук полимерлешүү: Катиондук түр инициатор катары катышат. Адатта, изобутилен сыяктуу электрон берүүчү топтору бар мономерлер менен колдонулат.
– Аниондук полимерлешүү: Терс заряддуу иондорду (аниондорду) инициатор катары колдонот. Стирол сыяктуу электрон кабыл алуучу топтору бар мономерлерде колдонулат.
Координациялык полимерлөө
Полимерлешүүнүн бул түрү өткөөл металл комплексинин катализаторлору аркылуу ишке ашат, мисалы, стерео-регулярдуу полиэтилен жана полипропилен жасоодо колдонулган Циглер-Натта полимерлешүүсү.
1. Катализаторлор: Титан хлориди сыяктуу өткөөл металлдар алюминий триэтили (AlEt3) сыяктуу органометаллдык кошулмалар менен бирге колдонулат.
2. Реакция: Мономерлер металл комплексинин активдүү абалында биригишет.
Полимерлештирүүнүн колдонулушу
Пластик өнөр жайы
Пластмассалар эң белгилүү жана кеңири колдонулган полимердик продукциялар болуп саналат. Алар кошуу жана конденсациялоо полимерлештирүү процесстери аркылуу жасалат. Пластмассадан жасалган полимерлештирүү продукцияларынын кеңири таралган мисалдарына полиэтилен, полипропилен, ПВХ жана ПЭТ (полиэтилентерефталат) кирет. Пластмассалар таңгактоо, оюнчуктар, түтүктөр жана башка ар кандай керектөөчү товарларды өндүрүүдө колдонулат.
була материалы
Нейлон жана полиэстер сыяктуу синтетикалык булалар конденсация полимерлешүүсүнүн натыйжасы болуп саналат. Алар кездемелерди, кийимдерди жана килемдер жана аркандар сыяктуу тиричилик буюмдарын өндүрүүдө колдонулат. Булалар көбүнчө бекемдиги, сүрүлүүгө туруктуулугу жана ийкемдүүлүгү үчүн тандалып алынат.
Синтетикалык каучук
Полибутадиен жана стирол-бутадиен (SBR) сыяктуу синтетикалык каучуктар диен камтыган мономерлердин кошумча полимерленишинин продуктулары болуп саналат. Бул каучуктар абразияга жана деформацияга туруктуулугунан улам унаа дөңгөлөктөрүн, пломбаларды жана ар кандай өнөр жай колдонмолорун өндүрүүдө колдонулат.
Эпоксиддик чайырлар жана термосеттик полимерлер
Эпоксиддик чайырлар бөлмө температурасында же ысытуу менен пайда болгон конденсациялык полимерлешүүнүн натыйжасы болуп саналат. Алар ысыкка жана химиялык заттарга туруктуулукту талап кылган желимдерде, боёктордо жана композиттик материалдарда колдонулат. Бул термосеттик полимерлерди термопластикалык полимерлерден айырмаланып, катуулангандан кийин кайра эритүү мүмкүн эмес.
Биомедициналык
Биомедициналык колдонмолордо колдонулган полимерлерге биосорбциялануучу имплант материалдарын түзүү үчүн колдонулган полилактид (PLA) жана поли(тетрагидрофуран) (PTHF) кирет. Бул полимерлер денеде биоажыратуу үчүн иштелип чыккан, бул экинчи хирургиялык жол менен алып салуунун зарылдыгын азайтат.
Электроактивдүү материалдар
Электроактивдүү полимерлер – бул электр талаасынын таасири астында формасын өзгөрткөн полимерлер, адатта, кыймылдаткычтарда жана сенсорлордо колдонулат. Мисал катары сенсордук экрандар сыяктуу электрондук түзмөктөрдө колдонулган поли(3,4-этилендиокситиофен) (ПЕДОТ) келтирилген.
Корутунду
Полимерлешүү реакциялары заманбап химия өнөр жайындагы фундаменталдык химиялык процесстер болуп саналат жана күнүмдүк жашообузду өзгөрткөн кеңири чөйрөдөгү продукциялардын жана колдонмолордун пайда болушуна жол ачат. Полимерлешүүнүн механизмдерин жана түрлөрүн, ошондой эле алардын колдонулушун түшүнүү менен, биз келечектеги муктаждыктар үчүн жакшыртылган касиеттерге ээ жаңы материалдарды иштеп чыга алабыз. Кошумча полимерлешүү жана конденсация полимерлешүүсү бул материалдардын пайда болушунда өзгөчө ролду ойнойт жана илим бул процесстерди оптималдаштыруунун жаңы жолдорун ачуу жана полимерлер үчүн инновациялык колдонмолорду табуу үчүн өнүгүп жатат.
