Способы получения полимеров (Лекция 3)

1. Дисциплина ТОПП Лекция 3

МИНОБРНАУКИ РФ
Федеральное государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Самарский государственный технический университет
Кафедра «Технологии органического и нефтехимического синтеза»
Дисциплина ТОПП
Лекция 3
Способы получения полимеров

2. Классификация способов получения полимеров

По характеру процесса получения: цепная и
ступенчатая полимеризация.
По количеству мономеров, участвующих в
полимеризации: гомо- и сополимеризация.
По способу получения полимера:
полимеризация, поликонденсация и
полимераналогичные превращения
По механизму полимеризации:
радикальная, катионная, анионная
По способу проведения процесса:
в газовой фазе, в массе, в эмульсии, в суспензии, в
растворе, на границе раздела фаз, в твердой фазе

3. Цепные процессы

Процессы, в которых превращение
мономеров в полимер осуществляется
путем последовательного чередования
нескольких реакций активных центров с
сохранением их активности в течение всего
процесса.
M M MM ;
MM М MMМ ;
nМ Mn

4. Ступенчатые процессы

Реакции соединения друг с другом
большого числа мономерных и
олигомерных молекул путем
взаимодействия их функциональных групп.
В ходе ступенчатой полимеризации
сначала образуются димеры, тримеры,
тетрамер, олигомеры и т.д.
M M MM НМП ;
MM М MMМ НМП ;
nМ Mn (n 1) НМП

5. Способы получения полимеров

Полимеризация (сополимеризация);
n H2C
n H2C
H2
C
CH2
C
H2
;
n
Поликонденсация (полиприсоединение);
CH2
OH OH
H2
C
O
O
C
H2
+ (n-1) H2O ;
n
Реакции полимераналогичных
превращений.

6. Полимеризация

Полимеризация – реакция соединения
большого числа мономолекулярных
соединений, содержащих кратные связи
или циклы.
Реакция не сопровождается
выделением побочных продуктов!
n H2C
CH2
H2
C
C
H2
;
n

7. Балансовые соотношения полимеризации

Схема реакции полимеризации
М Mn M
Материальный баланс по мономеру
M o M n M n
n 1
Конверсия мономера
x( M ) ([ M ]o [ M ]) /[ M ]o

8. Сополимеризация

Сополимеризация – процесс совместной
полимеризации двух и более мономеров.
Бинарная сополимеризация –
полимеризация смеси двух мономеров.
n
H2C
H
C
CH2
C
H
+ m H2C
H2
C
CH
n
H2
C
H
C
C
H
C
H2
CH
m

9. Сополимеризация

Сополимеризация трех мономеров с
получением терполимеров.
n
H2C
H
C
CH2
C
H
+ m H2C
CH
H2
C
n
+ k H2C
H2
C
H
C
C
H
C C
H
C
H2
N
H2
C
CH
CH
C
N
m
k

10. Балансовые соотношения сополимеризации

Схема реакции сополимеризации
M1 + M2 → М1+М2+ M1nM2p
Материальный баланс по мономерам
M 1 o M 1 n M 1n M 2 p
n 1
M 2 o M 2 p M 1n M 2 p
p 1

11. Поликонденсация

Поликонденсация – образование
высокомолекулярного соединения,
сопровождающееся, как правило,
отщеплением низкомолекулярного
соединения.
Мономер должен содержать как минимум
две функциональные группы.
n H2C
CH2
OH OH
H2
C
O
O
C
H2
+ (n-1) H2O ;
n

12. Полиприсоединение

Полиприсоединение – ступенчатый
процесс образования
высокомолекулярного соединения,
протекающий без выделения
низкомолекулярного побочного
продукта.
Мономер должен содержать как минимум
две функциональные группы.
O
n H2C
CH2 + n O
OH OH
C
N
N
C
O
C
H
N
H
N
H2
C
O
C
C
H2
O
O
n

13. Балансовые соотношения поликонденсации

Схема гомополиконденсации
М М nMn (n 1) НМП
Материальный баланс по мономеру
M o M n M n (n 1) НМП n M n
n 1
n 1
n 1
Схема гетерополиконденсации
МА МB МА МB nМАМB (n 1) НМП
Материальный баланс по мономеру
M А о M А n M А M В (n 1) НМП
n 1
n 1
MВ о M В n M А M В (n 1) НМП
n 1
n 1

14. Полимераналогичные превращения

Химические реакции макромолекул с
низкомолекулярными соединениями, в
ходе которых изменяется природа
связанных с основной цепью
функциональных групп, но сохраняется
длина и строение основной цепи.

15. Способы проведения полимеризации

газофазную полимеризацию;
полимеризация в среде мономера (в
массе или в блоке);
полимеризация в растворе;
полимеризация в эмульсии или
латексная полимеризация;
полимеризация в суспензии (бисерная,
гранульная или жемчужная).

16. Способы проведения поликонденсации

в расплаве
в растворе
на поверхности раздела фаз
в твердой фазе