POLIMERY. alkohol kwas poliester dwuwodorotlenowy dwukarboksylowy Ze względu na własności fizykochemiczne polimery można podzielić na:

Transkrypt

1 pracowaie: dr Urszula Lelek-Borkowska PLIMERY Wstęp Polimeryzacją azywamy reakcję łączeia się cząsteczek iektórych związków orgaiczych w długie łańcuchy bądź sieci makrocząsteczki o masie cząsteczkowej przekraczającej u. ząsteczki mające zdolość do takich reakcji azywamy moomerami, a powstające w wyiku reakcji makrocząsteczki - polimerami. Moomerami mogą być wyłączie cząsteczki posiadające: wiązaie wielokrote, ajczęściej podwóje, które może ulec rozerwaiu dając dwa elektroy zdole do tworzeia owych wiązań, dwie grupy fukcyje, zdole do reakcji. góle rówaie reakcji polimeryzacji moża zapisać astępująco: A... A-A-A-A-A-A-... A moomer polimer mer mer - ajmiejszy, powtarzający się elemet łańcucha. Ze względu a mechaizm reakcje polimeryzacji dzielimy a: polimeryzację łańcuchową, poliaddycję, polimeryzację kodesacyją. Polimeryzacja łańcuchowa (ajczęściej rodikowa) zachodzi dla moomerów posiadających wiązaia wielokrote, które pękają pozwalając a tworzeie się rodików zdolych do łączeia się w długie łańcuchy: Reakcja polimeryzacji rodikowej musi być iicjowaa. Poliaddycja (polimeryzacja stopiowa) polega a takim przegrupowaiu się atomów pomiędzy cząsteczkami moomerów, że polireakcja zachodzi bez wydzieleia produktu uboczego. W odróżieiu od polimeryzacji addycyjej ma charakter stopiowy, a ie łańcuchowy, p. poliuretay) Polimeryzacja kodesacyja zachodzi dla moomerów posiadających co ajmiej dwie grupy fukcyje, które reagują z wydzieleiem produktu uboczego (ajczęściej wody). Jeżeli moomer posiada dwie róże grupy fukcyje, mogące reagować ze sobą mamy do czyieia z homopolikodesacją (jede moomer z dwiema różymi grupami fukcyjymi), p.: R 1 + R 1 R 1 R 1 + amiokwas amiokwas poliamid W przypadku, gdy moomer posiada dwie takie same grupy fukcyje, może reagować tylko z komoomerem, czyli drugim moomerem, który posiada dwie ie grupy fukcyje mamy wówczas do czyieia z heteropolikodesacją (dwa komoomery), p.: R 1 + R R 1 R + alkohol kwas poliester dwuwodorotleowy dwukarboksylowy Ze względu a własości fizykochemicze polimery moża podzielić a: elastomery zwae gumami, posiadają zdolość wielokrotego rozciągaia i powrotu do poprzedich wymiarów (p. usiecioway polibutadie), duromery twarde, ieelastycze, trudotopliwe o wysokiej wytrzymałości mechaiczej, służące jako materiały kostrukcyje. Trudotopliwe duromery są azywae duroplastami (p. bakelit, żywice poliestrowe, epoksydowe). plastomery zwae termoplastami, miej sztywe od duromerów, moża je przetwarzać poprzez topieie i wtryskiwaie do form lub wytłaczaie (p. polietyle, polipropyle, polimetakryla metylu). Wielokrote przerabiaie termicze pogarsza właściwości mechaicze i użytkowe. 1

2 Ze względu a pochodzeie dzielimy polimery a: aturale, sztucze. 1. PLIMERY ATURALE Polimery aturale są to polizwiązki występujące aturalie w przyrodzie. d tysięcy lat są wykorzystywae przez człowieka w postaci aturalej, bądź zmodyfikowaej. ajczęściej spotykae polimery aturale: kauczuk aturaly, polisacharydy (wielocukry): skrobia, celuloza. polipeptydy (białka) Kauczuk aturaly Moomer: 3 metylobut 1,3 die izopre 3 3 poliizopre kauczuk aturaly Kauczuk aturaly poddaway jest procesowi wulkaizacji za pomocą siarki, w wyiku którego uzyskuje się gumę (ok. 3% siarki) oraz eboit (guma twarda, ok. 5 30% siarki). Wulkaizacja jest to chemiczy proces sieciowaia cząsteczek polimeru polegający a addycji siarki do podwójych wiązań węgiel-węgiel prowadzący do otrzymaia gumy. 3 3 S temp. S 3 S 3 S kauczuk aturaly guma polimer liiowy polimer usiecioway Właściwości: guma duroplast, odpora a wysoką temperaturę, ieprzepuszczala dla wody, elastycza w szerokim zakresie temperatur, wytrzymała a rozciągaie, pala (wydziela się gryzący dym), pod wpływem światła ulega procesowi starzeia; eboit duroplast, twardy, kruchy, dobry izolator ciepła i elektryczości, odpory a działaie czyików chemiczych. Zastosowaie: guma uszczelki, opoy, zabawki, artykuły gospodarstwa domowego, sprzęt sportowy, sprzęt medyczy, elastycze tkaiy, liy, kleje; eboit skrzyki akumulatorowe, wykładziy ochroe i atykorozyje, ustiki do fajek, droby sprzęt elektrotechiczy, części aparatury chemiczej, materiał izolacyjy w przemyśle elektrotechiczym, chemiczym i radiotechice. 1.. Polisacharydy (wielocukry) Moomer: (ryboza) lub (glukoza, fruktoza, galaktoza) moosacharyd

3 D-ryboza D-glukoza D-fruktoza ( ) polisacharyd ząsteczki moosacharydów łączą się za pomocą wiązaia glikozydowego (mostek tleowy) fragmet łańcucha skrobi (amyloza) Właściwości: Do polisacharydów ależą skrobia (materiał zapasowy rośli, gromadzoy w owocach, asioach, korzeiach, liściach, bulwach, rdzeiu łodygi i kłączach), celuloza (drewo, słoma, baweła, juta), glikoge (materiał zapasowy tkaek zwierzęcych i ludzkich, gromadzoy w wątrobie i tkace mięśiowej), chitya (budulec pacerzy owadów i skorupiaków). Zastosowaie: Z celulozy wyrabia się papier, kleje, lakiery, celofa, błoy fotograficze i sztuczy jedwab. cta celulozy służy do wyrobu bło fotograficzych, tworzyw sztuczych, lakierów i włókie. Skrobia i jej pochode przemysł włókieiczy, farmaceutyczy, kosmetyczy, papiericzy, tekstyly oraz do produkcji klejów Białka (proteiy, polipeptydy) Moomery: Przykłady: R amiokwas S glicya cysteia feyloalaia R 1 polipeptyd R Właściwości: Białka to podstawowe, wielocząsteczkowe składiki wszystkich orgaizmów żywych, zbudowae z reszt amiokwasowych połączoych wiązaiami peptydowymi. Białka utrzymują strukturę orgaizmów żywych i biorą udział we wszystkich procesach w ich zachodzących. 3

4 Podział białek ze względu a ich fukcje biologicze: ezymy, trasportowe (hemoglobia, albumia), strukturale (kolage, elastya, keratya), odporościowe (globulia), biorące udział w skurczach mięśi (miozya), błoy komórkowe, hormoy (isulia, oksytocya), toksyy (jad węża). Zastosowaie: przemysł spożywczy, medycya.. PLIMERY SZTUZE Polimery sztucze są to związki otrzymywae przez człowieka a drodze sytezy chemiczej. PLIMERY SZTUZE PLIMERY PLIMERY PLIMERY ŁAŃUWE PLIADDYYJE KDESAYJE.1. PLIMERY ŁAŃUWE.1.1. Polietyle (PE) Moomer: ete (etyle) polietyle Właściwości: termoplast, giętki, woskowaty, przezroczysty, odpory a działaie roztworów kwasów, zasad i soli oraz iską temperaturę. Zastosowaie: folie, opakowaia, zabawki, materiały izolacyje, artykuły gospodarstwa domowego..1.. Polipropyle (PP) Moomer: 3 prope (propyle) 3 3 polipropyle Właściwości: termoplast, paly, bezbarwy, bezwoy, iewrażliwym a działaie wody, odpory a działaie kwasów, zasad i soli oraz rozpuszczalików orgaiczych. Zastosowaie: przewody do wody i cieczy agresywych, zbioriki zderzaki, części karoserii, butelki, pojemiki, folie, opakowaia, zabawki, materiały izolacyje, artykuły gospodarstwa domowego Polichlorek wiylu (PW, PV) Moomer: l l chloroete (chlorek wiylu) l poli(chlorek wiylu) 4

5 Właściwości: termoplast, wytrzymały mechaiczie, odpory a działaie wielu rozpuszczalików. Zastosowaie: wykładziy podłogowe, stolarka drzwiowa i okiea, rury, materiały elektroizolacyje, artykuły gospodarstwa domowego, jako igelit pokrywaie skoczi i stoków arciarskich Politetrafluoroetyle (PTFE, Teflo, Tarfle) Moomer: F F tetrafluoroete (tetrafluoroetyle) F F poli(tetrafluoroetyle) teflo Właściwości: ietopliwy, odpory a ciepło, a działaie odczyików chemiczych i rozpuszczalików, posiada dobre właściwości dielektrycze, iski współczyik tarcia, obojęty fizjologiczie. Zastosowaie: smary, elemety uszczeliające, powłoki ieprzywierające (atyadhezyje), atykorozyje, powlekaie ubrań ochroych dla straży pożarej i ratowictwa chemiczego, elemety urządzeń stosowaych w przemyśle chemiczym, medyczych, części maszy (łożyska) Polistyre (PS) Moomer: styre (wiylobeze) polistyre Właściwości: termoplastyczy, bezbarwy, twardy, kruchy. Zastosowaie: sztucza biżuteria, szczoteczki do zębów, pudełka do płyt D, elemety zabawek, w formie spieioej (styropia) - płyty izolacyje i dźwiękochłoe, opakowaia (rówież do żywości), jako kopolimery z akryloitrylami i butadieami (ABS-akryloitrylo-butadieo-styre) części samochodowe.1.6. Polimetakryla metylu (PMMA) Moomer: 3 3 metakryla metylu 3 3 poli(metakryla metylu) 5

6 Właściwości: termoplast o wysokiej przeźroczystości, odpory a działaie ultrafioletu, odpory mechaiczie. Zastosowaie: płyty pleksiglasowe, pręty, guziki, oka samolotów, światłowody, zadaszeia, świetliki, elewacje, ekray akustycze (autostrady), łóżka opalające (solaria) Kauczuki sytetycze Polibutadie (PB, PBA) Moomer: but 1,3 die (1,3 butadie) polibutadie kauczuk sytetyczy Właściwości: odpory a wysoką temperaturę, ieprzepuszczaly dla wody, elastyczy w szerokim zakresie temperatur, wytrzymały a rozciągaie, paly (wydziela się gryzący dym). Zastosowaie: sztucza guma (uszczelki, opoy, artykuły gospodarstwa domowego, itd.), elastycze żele, farby lateksowe, elastycze tkaiy, liy, kleje Polichloropre (eopre) Moomer: l -chlorobut-1,3-die chloropre l polichloropre eopre Właściwości: większą odporość a oleje i ie rozpuszczaliki orgaicze, iż kauczuki polibutadieowe, woliej ulega starzeiu, paly, samogasący. Zastosowaie: jak kauczuki butadieowe, poadto tkaiy podgumowae (potoy ratukowe), skafadry urkowe, odzież ochroa do uprawiaia sportów wodych, opaski rehabilitacyje... PLIMERY PLIADDYYJE..1. Poliuretay (PU) Komoomery: R 1 R izocyjaia alkohol R 1 + R R 1 R poliureta Właściwości: duroplasty, odpore a działaie wody, czyików atmosferyczych, olejów, smarów, rozpuszczalików orgaiczych, rozcieńczoych kwasów i zasad, dobre izolatory ciepła i elektryczości, wykazują lepszą wytrzymałość mechaiczą iż kauczuki oraz lepsze wskaźiki elastyczości i wydłużeia. 6

7 Zastosowaie: produkcja włókie elastyczych typu lycry i elastau, przemysł meblarski (gąbki tapicerskie i materacowe), samochodowy (gąbki tapicerskie, sztywe piaki do zderzaków, elemetów wystroju wętrza i amortyzatorów), obuwiczy i tekstyly (podeszwy, tkaiy z podszewkami gąbczastymi, tkaiy ociepleiowe), gąbki do kąpieli, materiały izolacyje, kity uszczeliające, spoiwa, kleje.... Żywice epoksydowe Komoomery: Przykład: R l epichlorhydrya bisfeol żywica epoksydowa żywica epoksydowa epichlorhydryy z bisfeolem A Właściwości: duroplasty, ierozpuszczale i ietopliwe, bardzo przyczepe do prawie wszystkich materiałów, odpore a czyiki chemicze. Zastosowaie: lamiaty, kleje do metali,kleje, kompozyty (lotictwo, motoryzacja, szkutictwo, sport wyczyowy)..3. PLIMERY KDESAYJE.3.1. Poliestry Moomer, komoomery: Przykład: Ar hydroksykwas glikol i kwas dwukarboksylowy poliester poli(tereftala etylu) PET Właściwości: ajszerzej stosoway PET termoplast, o wysokiej krystaliczości, wytrzymały mechaiczie, odpory a działaie wody, kwasów, części rozpuszczalików orgaiczych. Podczas spalaia produktów wytworzoych z PET wytwarzają się duże ilości silie toksyczych dioksy. Zastosowaie: produkcja aczyń, butelek, opakowań, iewielkich kształtek, włóka (elaa, polartec - polar), sztucze futra. 3 3 R R + lub 1 R R 1 R 7

8 .3.. Poliamidy Moomer, komoomery: R R 1 + R lub amiokwas diamia i kwas dwukarboksylowy Przykłady: R 1 R poliamid heksametyleodiamia kwas adypiowy ylo 6,6 ( ) 6 + ( ) 4 ( ) 6 ( ) 4 + ( ) 5 ( ) 5 ( ) 5 + kwas kaproowy ylo 6 Właściwości: termoplasty, rozpuszczale w kwasach i feolach, mogą zaabsorbować do kilku procet wody, bardziej twarde i trudiej topliwe iż poliestry. Zastosowaie: ajczęściej stosoway ylo do produkcji pończoch, rajstop, sieci rybackich, spadochroów, li, poduszek powietrzych, szczoteczek do zębów, wykładzi dywaowych, stru gitarowych, kevlaru (materiału stosowaego w kamizelkach kuloodporych, kaskach i hełmach ochroych, trampoliach, kablach światłowodowych) Poliwęglay Moomer, komoomery: Przykład: R l l fosge bisfeol poliwęgla (azwa pochodzi od grupy 3 jak w reszcie kwasu węglowego) Ar 3 3 poliwęgla z fosgeu i bisfeolu A Właściwości: przeźroczyste termoplasty o bardzo dobrych własościach mechaiczych (udarość, odporość a ściskaie), odpore a zacze różice ciśień. Zastosowaie: warstwy uodpariające szklae szyby a stłuczeie, czy przestrzeleie, szyby w batyskafach, samolotach, hełmach astroautów, kierowców rajdowych, butelki dla iemowląt, płyty D, DVD. 8

9 .3.4. Feoplasty Komoomery: feol formaldehyd żywica feolowo formaldehydowa (PF) Właściwości: duroplasty, iepale, ietopliwe, ierozpuszczale, o iskim przewodictwie elektryczym, słabej przewodości cieplej, odpore chemiczie. Zastosowaie: ajczęściej stosoway bakelit obudowy aparatów telefoiczych, radiowych i fotograficzych, produkcja okładzi cierych hamulców i sprzęgieł, dodatki do lakierów, klejów Amioplasty Komoomery: moczik lub melamia formaldehyd żywica moczikowo formaldehydowa (UF) żywica melamiowo formaldehydowa (MF) Właściwości: duroplasty, bezwoe, bezbarwe, odpore a działaie wody i rozpuszczalików orgaiczych, posiadają dobre własości elektroizolacyje, odporość cieplą do 10. Zastosowaie: lamiaty dekoracyje, artykuły AGD, artykuły elektrotechicze (giazdka, wtyczki, włącziki). 9

10 .3.6. Silikoy Moomer: l R 1 Si l R alkilosila R 1 Si R siliko Właściwości: żywice, zależie od stopia usieciowaia, przypomiają w kosystecji żele, albo są litymi elastomerami. Zastosowaie: oleje, smary, pasty, kauczuki, żywice, folie, lakiery hydrofobowe, materiały elektroizolacyje, środki do impregacji tkai, hydrożele stosowae jako implaty tkaek miękkich. PYTAIA KTRLE 1. Podaj rodzaje polimeryzacji.. Scharakteryzować polimeryzację łańcuchowa i kodesacyją (wzory, azewictwo, reakcje). 3. o to jest guma? 4. Podaj przykłady polimerów aturalych. 5. Podaj przykłady polimerów sztuczych. 6. Jakich polimerów używamy a co dzień? 7. o to są poliamidy? 8. Jakie zastosowaie mają poliestry? 9. Jak wygląda wiązaie peptydowe? 10. zym różi się kauczuk aturaly od sytetyczego? 10