A polimerek kémiája

A polimerkémia (makromolekuláris vegyületek kémiája)  egy olyan tudományág , amely a makromolekuláris vegyületek kémiai és fizikai- kémiai tulajdonságait , szintézisreakcióinak és átalakulásainak módszereit és mintázatait, valamint a kiindulási reagenseket ( monomerek , oligomerek ) tanulmányozza, amelyeket a kinyeréshez használnak. őket. Az ipar mind az ember által előállított ( poliolefinek , poliészterek , poliamidok és egyéb vegyületek), mind a természetes polimereket ( keményítő , cellulóz , lignin ) vizsgálja.

Tárgy

A polimerkémia a kinetikát , katalízist , polimerizációs reakciómechanizmust , polikondenzációt , poliaddíciót , polimer-analóg átalakulásokat, polimerek roncsolását és térhálósodását , stabilizációs folyamatait és egyéb kémiai átalakulásokat vizsgálja .

A polimerkémia megállapítja a kapcsolatot a kémiai szerkezet és a szintézis körülményei között a makromolekuláris vegyületek szerkezetével és tulajdonságaival. Feltárja a polimerek és oldataik kémiai szerkezetével, fizikai átalakulásával, valamint a polimerek szerkezetével, fizikai, fizikai-mechanikai tulajdonságaival, a polimerrendszerekben és kompozitokban előforduló felületi, határfelületi és egyéb jelenségekkel kapcsolatosan .

A kutatás fő irányai

• Monomerek szintézise , ​​új iniciáló és katalitikus rendszerek , oligomerek , ezek alapján lineáris , elágazó és hálózatos polimerek előállítására .
• Polimerizációs , polikondenzációs , poliaddíciós , poliheterociklizációs reakciók, e reakciók mechanizmusának és kinetikájának, a kiindulási reagensek szerkezetének és a szintézis körülményeinek a reakciótörvényekre és a polimerek tulajdonságaira gyakorolt ​​hatásának vizsgálata.
• Nagymolekuláris vegyületek szintézisreakcióinak és kémiai átalakulásának mechanizmusainak tanulmányozása UV , lézer, sugárzás és egyéb besugárzás hatására, összefüggések megállapítása a reakciómechanizmus és a keletkező vegyületek tulajdonságai között.
• Kémiai átalakulások vizsgálata polimerekben és polimer rendszerekben , azok mechanizmusa és szabályszerűségei.
• A polimerek termikus , termikus oxidatív , könnyű , mechanikai és biológiai lebomlásának és stabilizálásának folyamatainak tanulmányozása; új stabilizátorok létrehozása, hatásuk tanulmányozása.
• Blokk-kopolimerek , ojtott és hálózati polimerek , egymásba hatoló polimerhálózatok szintézisének mintázatainak, kialakulásának mechanizmusának vizsgálata, tulajdonságaik szerkezettel való kapcsolatának megállapítása.
• Polimerek , oldataik és heterogén polimer rendszerek szerkezetének és fizikai-kémiai tulajdonságainak tanulmányozása .
• Felületi és határfelületi jelenségek vizsgálata többkomponensű polimer rendszerekben, szerkezetük és tulajdonságaik.
• Fizikai folyamatok vizsgálata polimerekben és polimer rendszerekben azok összetételével és a polimer mátrix kémiai szerkezetével összefüggésben.
• A kompozit és membránpolimer anyagok képződésének kémiai és fizikai-kémiai alapjai .

Történelem

A 19. század végére keveset tudtak a polimer anyagok szerkezetéről. A telítési gőznyomás és az ozmotikus nyomás mérései alapján ismert volt, hogy ezekben az esetekben nagy molekulatömegű nagy molekulákról beszélünk . Az a feltételezés, hogy ezek kolloid vegyületek , téves volt .

G. Meyer és F. Clark 1928 -ban végzett röntgenvizsgálatai a gumival kapcsolatban rávilágítottak erre a problémára. Az első eredményeket azonban ismét félreértelmezték, ami az ezzel a módszerrel meghatározott molekulatömeg alulbecsléséhez vezetett [1] . A kristálytestek sok kristályból (valójában mikrokristályokból) állnak, amelyeket határok kötnek össze. Mint ismeretes, a polimer molekulák áthaladnak ezeken a határokon, és egyidejűleg számos krisztallitban vannak jelen . Ez akkor még nem volt ismert, ami az eredmények félreértelmezéséhez vezetett. T. Svedbeg biomolekulák tanulmányozásával kapcsolatos munkája ( 1926 -ban kémiai Nobel-díjas ) vezetett a helyes eredményekhez.

Staudinger német vegyészt a polimertudomány atyjának tartják . 1917 - ben a Svájci Tudományos Akadémiának írt jelentésében arról számolt be, hogy a makromolekuláris vegyületek kovalensen kapcsolt hosszú láncú molekulákból állnak [2] . 1920 - ban publikált egy cikket a Német Kémiai Társaság jelentéseiben, amely a modern polimertudomány alapjává vált . Már 1924-1928 között a polimerek szerkezetére vonatkozó munka következett , amely megalapozta a vegyületcsoport mai értelmezését [3] [4] [5] . 1953 - ban Staudinger kémiai Nobel - díjat kapott munkájáért .

Az 1950-es évek elején Karl Ziegler német vegyész felfedezte, hogy az alkil-alumínium és titán-tetraklorid katalizátorok lehetővé teszik az etilén polietilénné történő polimerizálását már szobahőmérsékleten. Ezt megelőzően az etént nagy nyomáson polimerizálták acél autoklávokban . Az így kapott polietilén más tulajdonságokkal, nagyfokú stabilitással rendelkezett. Giulio Natta olasz tudós Ziegler munkája alapján ugyanezt a technikát dolgozta ki polipropilén előállítására [6] . Ziegler és Natta 1963 -ban kémiai Nobel-díjat kapott munkájukért . Paul Flory és Maurizio Guggins munkái lefektették a polimerek oldatokban, keverékekben és kristályosodásukban való viselkedésére vonatkozó elmélet alapjait. Ma ezek képezik a polimerek fizikai kémiájának alapját [7] .

Alapok

A polimerek egy vagy különböző típusú monomerekből állnak ( görögül monomer  ). Az egyfajta monomerekből álló polimereket homopolimereknek ( görögül homo  - egyenlő), a különböző típusokból pedig kopolimereknek nevezik .

A polimerek monomerekből történő előállítását polimerizációnak vagy polireakciónak nevezik. A polireakcióban különböző lépések különböztethetők meg: kondenzáció, láncnövekedés. Polimerekről akkor beszélünk, ha a molekulatömeg eléri a 10 000 amu-t. ról ről. és több. Kisebb tömegű vegyületeknél oligomerekről beszélnek ( görögül oligo  - néhány).

A polimerek elemzésére különböző módszereket alkalmaznak:

• indirekt - gélkromatográfia , viszkozimetria
• direkt tömegspektroszkópia , ozmózis , ebullioszkópia , statikus fényszórás ( nefelometria ).

A képződési reakciók mechanizmusait a polikondenzáció , polimerizáció című cikkek ismertetik .

Jegyzetek

1. ↑ Meyer, Kurt H.; Mark, H.: Gummi. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft , Abteilung B: Abhandlungen, 1928 , 61B 1939-49.
2. ↑ Staudinger H., Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft 1920 , 53 , 1073.
3. ↑ Staudinger, H.: Die Struktur des Gummis. VI.; Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft , Abteilung B: Abhandlungen 1924 , 57B 1203-8.
4. ↑ Staudinger H. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft 1926 , Ges. 59.201.
5. ↑ Staudinger, H.; Frey, K.; Starck, W.: Verbindungen hohen Molekulargewichts IX. Polivinilacetát és polivinilalkohol., Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft, Abteilung B: Abhandlungen 1927 , 60B 1782-92.
6. ↑ Natta, G.; Pasquon, I.; Zambelli, A.: Sztereospecifikus katalizátorok propilén fejtől-farokig polimerizációjához kristályos szindiotakfiás polimerré.; Journal of the American Chemical Society , 1962 , 84 , 1488-1490.
7. ↑ Flory, PJ; Yoon, DY: Momentumok és eloszlási függvények véges hosszúságú polimerláncokhoz. I. elmélet; Journal of Chemical Physics ; 1974 , 61 , 5358-5365.

Irodalom

• Fogalomtár a kémiában // I. Opeida, A. Sharpening. Fizikai Szerves Kémiai és Szénkémiai Intézet im. L. M. Litvinenko Ukrán Nemzeti Tudományos Akadémia, Donyecki Nemzeti Egyetem. - Donyeck: Weber, 2008. - 758 p. — ISBN 978-966-335-206-0
• Ukrajna HAC. Speciális útlevél. N 17-09 / 1, 1998.01.29
• A polimerkémia alapjai: Proc. juttatás. / A. V. Suberlyak, E. I. Sembay; Nemzeti un-t "Lviv Polytechnic". Távolsági Intézet. tanulás. - L., 2004. - 240 p. - (Eltávolítva. Képzés; 24. sz.). — Bibliográfia: p. 238-239.
• Polimerek enciklopédiája. T. 1-3. M .: 1972-1977.
• Szemcsikov Yu. D. Nagy molekulatömegű vegyületek. - M. , 2003. - 367 p.
• Ablesimov N. E. A kémia szinopszisa. — Ismertető és tankönyv az általános kémiáról. - Habarovszk: DVGUPS, 2005. - 84 p.
• Ablesimov N.E. Hány kémia van a világon? Kémia és élet - XXI. század  // 2. rész - 2009. - 6. sz . - S. 34-37 . (Orosz)