§ 99. ПОЛУЧЕНИЕ ПОЛИМЕРОВ

Некоторые из материалов, которые в настоящее время называются полимерами, известны издавна. Около ста лет назад были изучены характерные свойства натуральных полимерных материалов, таких, как бумага, шелк, хлопок, смолы и др. Возникновение современной промышленности пластических масс началось с использования натурального каучука для изготовления различных изделий и стало бурно развиваться с установления технологии получения ряда синтетических полимеров — каучуков, полиэтилена и др.

Основными методами получения синтетических полимеров являются полимеризация и поликонденсация.

Возьмем, к примеру, этилен, его структурная формула имеет вид При определенных условиях, например под воздействием тепла, света, ионизирующего излучения или же химическим путем, двойную связь между атомами углерода удается раскрыть (разорвать). Тогда две близлежащие молекулы, обладающие свободными связями, могут образовать более сложное соединение:

К полученному соединению может присоединиться еще одна молекула, молекулярная цепь при этом удлинится. Дальнейшее

присоединение молекул со свободными связями приводит к образованию соединения с длинными цепными молекулами, в рассматриваемом случае — полиэтилена.

Полимеризация — это реакция соединения молекул мономера, приводящая к образованию полимерных цепей; общая схема такой реакции:

где молекула мономера, полимерная молекула, степень полимеризации. Полимеризацию можно осуществить только в том случае, если исходные низкомолекулярные соединения содержат двойные или тройные связи. Заметим, что реакция полимеризации происходит без выделения побочных продуктов. Степень полимеризации у полимеров может изменяться от нескольких единиц до Полимеры можно получать и из мономеров, не содержащих двойных связей. При этом используется реакция поликонденсации. В этом случае образование макромолекулы происходит в результате процесса, который сопровождается отщеплением от исходных молекул атомов или атомных группировок, способных к химическому взаимодействию. Возникающие при этом свободные химические связи обеспечивают соединение в макромолекулы. Реакция поликонденсации идет с выделением побочных продуктов, таких, как вода, аммиак и др. В качестве примера рассмотрим реакцию поликонденсации, используемую для получения капрона (найлона-6). Исходным продуктом здесь является -капролактам, который подвергается термической обработке в присутствии воды:

Все синтетические и природные полимерные вещества представляют собой смесь молекул с различной степенью полимеризации. На образование полимерных молекул влияют случайные и часто неконтролируемые факторы. В результате в полимере всегда присутствуют молекулы различных длин и, следовательно, различных молекулярных масс. Зная молекулярную массу звена и среднюю степень полимеризации можно подсчитать среднюю молекулярную массу полимера: Молекулярные массы полимеров являются величинами довольно внушительными. Например, молекулярная масса полиэтилена достигает значений а капрона —