Что называется степенью полимеризации

Степень полимеризации

Степень полимеризации во многом определяет физические характеристики системы. Как правило, увеличение степени полимеризации приводит к повышению температуры плавления и механической прочности полимера.

Примечания

Литература

Смотреть что такое «Степень полимеризации» в других словарях:

степень полимеризации — polimerizacijos laipsnis statusas T sritis chemija apibrėžtis Monomero grandžių skaičius polimero makromolekulėje. atitikmenys: angl. degree of polymerization rus. степень полимеризации … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

Степень полимеризации — 4. Степень полимеризации Среднее число звеньев мономера, приходящееся на одну молекулу полимера Источник: ГОСТ 9.710 84: Единая система защиты от коррозии и старения. Старение полимерных материалов. Термины и определения … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

степень полимеризации — степень свободы, стадия полимеризации … Cловарь химических синонимов I

Свойства некоторых простых эфиров целлюлозы (СЗ=2,5, степень полимеризации 400-450) — Эфир Температура размягчения, °С Влагопоглощение при 20°С и относительной влажности воздуха 70%, % Диэлектрическая проницаемость при 50 Гц Метилцеллюлоза 290 305* 8,0 9,9 … Химический справочник

степень свободы — стадия полимеризации, степень полимеризации … Cловарь химических синонимов I

стадия полимеризации — степень свободы, степень полимеризации … Cловарь химических синонимов I

Degree of polymerization — Степень полимеризации … Краткий толковый словарь по полиграфии

Полимер — (Polymer) Определение полимера, виды полимеризации, синтетические полимеры Информация об определении полимера, виды полимеризации, синтетические полимеры Содержание Содержание Определение Историческая справка Наука о Полимеризация Виды… … Энциклопедия инвестора

Полистирол — Полистирол … Википедия

полимеры — ов; мн. (ед. полимер, а; м.). [от греч. polys многочисленный и meros доля, часть] Высокомолекулярные химические соединения, состоящие из однородных повторяющихся групп атомов, широко применяемые в современной технике. Природные, синтетические п.… … Энциклопедический словарь

Источник

Степень полимеризации

Понятие и описание

Степенью полимеризации (англ. degree of polymerization) — называется количество звеньев мономера в полимерной макромолекуле или молекуле олигомера. Эта величина, как и родственная ей молекулярная масса, является одной из основных характеристик каждого полимера.

В случае гомополимера (такого высокомолекулярного соединения, в макромолекуле которого имеется лишь один тип мономерных звеньев) значение степени полимеризации считается как отношение молекулярной массы макромолекулы к такому же параметру, относящемуся к звену мономера. Этим способом рассчитывается так называемая средняя степень полимеризации.

Рис.1. Макромолекула полистирола

Рассматриваемая величина помогает понять массу макромолекулы полимера, однако однозначно зная ее можно определить молекулярную массу только высокомолекулярного соединения с известной формулой и постоянной степенью полимеризации. Обычно же полимерные материалы состоят из смеси макромолекул разной длины, которые соответственно имеют полимеризацию разных степеней. Именно поэтому используются усредненные значения молекулярной массы и полимеров и их степени полимеризации.

Суть и применение

Степень полимеризации важна тем, что от нее зависят многие свойства высокомолекулярных соединений и особенно их физико-механически характеристики. Обычно рост этого показателя, т.е. удлинение полимерной цепи, ведет к увеличению температуры плавления пластиков и повышению их прочностных свойств. Как правило, и эксплуатационные показатели полимеров растут с увеличением степени полимеризации в разумных пределах.

Физические и химические характеристики олигомеров также повышаются при увеличении длины их молекул. Однако, при определенном критической величине этой длины продолжение ее роста начинает влиять на характеристики незначительно. Такая точка условно считается переходным значением от олигомерного материала к полимерному.

С ростом степени полимеризации у высокомолекулярного соединения увеличивается не только физико-механические данные, но и химическая стойкость. Однако, с ростом макромолекул снижается текучесть расплава полимера, которая является важнейшей характеристикой для переработки пластмасс в изделия. Так, для получения волокон или литья под давлением тонкостенных продуктов, нужен очень высокий показатель текучести расплава (ПТР), для экструзии, особенно толстостенных профилей и труб, этот параметр бывает ниже. А, скажем, сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ) имеет такой низкий ПТР, что его невозможно применять даже в экструзии. Такие материалы с очень большой молекулярной массой в миллионы единиц перерабатываются методами прессования или спекания.

Объявления о покупке и продаже оборудования можно посмотреть на

Обсудить достоинства марок полимеров и их свойства можно на

Зарегистрировать свою компанию в Каталоге предприятий

Источник

Степень полимеризации

Проводя статистический анализ полимерных молекул, приходится определять, сколько содержится в образце молекул каждого сорта, или каково среднее число мономерных звеньев в полимерной молекуле, какова вероятность общей заданной конформации, каково среднее расстояние от одного конца молекулы до другого и тому подобные задачи. Этому и посвящен данный раздел. С точки зрения биофизики (и молекулярной биологии) ответы на эти вопросы будут во многом способствовать выяснению физико-химических свойств биомакромолекул и, в конечном итоге, особенностей их функционирования.

Степенью полимеризации полимерной молекулы называется число структурных субъединиц, содержащихся в молекуле – х. Молекула со степенью полимеризации х называется х-мером. Определение годится и для разветвленных полимеров. В простом линейном полимере идентичны все звенья, кроме концевых.

Молекулярная масса М_х х-мера является суммой молекулярных масс всех х звеньев. При больших х (х>100) концевыми эффектами можно пренебречь и считать, что все звенья имеют молекулярную массу М_о, тогда:

где М_о – константа для полимера данного типа (не зависит от х), поэтому термины молекулярная масса и степень полимеризации в какой-то степени идентичны.

Распределение по молекулярным массам

Степень полимеризации полимеров даже одного типа (как искусственных, так и природных) может колебаться в широких пределах. Распределение по молекулярным массам описывает частоту нахождения данной степени полимеризации. Наиболее обычным является задание изменения мольной доли х-мера (Х_х) как функции х, т.е. Х_х = f(х)

Подобное уравнение называется функцией распределения. Х_х – доля от общего числа молекул, приходящихся на х-мер.

Например, функция распределения для поликонденсации, при которой не изменяется реакционная способность функциональных групп в зависимости от х:

OH-R-COOH H-[-O-R-CO-]_x-OH + H₂O

Пусть в начальном состоянии N_о мономеров, т.е. по N_o функциональных групп каждого типа. Пусть полимеризация протекает до тех пор, пока не прореагирует доля р от всех функциональных групп. Число оставшихся функциональных групп каждого типа равно тогда N_o(1-p). Но это же число определяет и число независимых молекул, так как каждая молекула имеет концевые не прореагировавшие группы.

Среднечисловая степень полимеризации определяется как среднее число мономерных звеньев в молекуле и равна:

Для того, чтобы было >100, значения р должны лежать между 0,99 и 1,00, так как говорим о макромолекулах.

Предположим, что все молекулы в конечной смеси расположены друг за другом вдоль конечного отрезка. Пусть он состоит из N_o звеньев структуры. В р•N_o местах звенья будут соединены СО-О-связями, в остальных (1-р)N_o местах связей нет. В нашем конечном отрезке будут точки, где кончается одна молекула и начинается другая. Если реакционная способность функциональных групп не зависит от длины цепи, размещение этих точек будет случайным.

Вычислим вероятность того, что данная структурная единица (звено) является частью х-мера. Чтобы вычислить эту вероятность, нужно сначала определить вероятность того, что выбранное звено является начальной частью х-мера. Эта вероятность равна вероятности того, что вдоль нашего отрезка расположатся (х+1) состояний в последовательности:

1 – несвязанное состояние; 2 – (х-1) СО-О-связей; 3 – следующее несвязанное состояние. Остальные состояния могут быть либо связями, либо промежутками.

Так как эти состояния являются независимыми, вероятность того, что мы имеем в данном месте начинающийся х-мер, является произведением вероятностей нужного нам события для каждого состояния. Эта вероятность равна р для имеющих связи и (1-р) для не имеющих связи состояний (так как доля связанных функциональных групп – это и есть мера вероятности того, что в данном состоянии есть связь). Таким образом, вероятность того, что выбранное звено является начальной частью х-мера, равна или (х-1, так как х звеньев связаны х-1 связью).

Для всех других, кроме интересующих нас (х+1) состояний вероятность равна 1, так как не имеет значения, связаны они или нет. (х+1) здесь, так как одно несвязанное состояние плюс (х-1)-связей плюс второе несвязанное состояние с другого конца х-мера. Но нам надо определить вероятность того, что данное звено является частью x-мера. Если это звено должно быть частью любого х-мера, то вдоль цепи имеется х состояний, с которых можно начать отсчет. Таким образом, полная вероятность того, что выбранное звено является частью х-мера, равна . Так как молекула может состоять из одного звена, то эта же вероятность может быть и вероятностью того, что этот х-мер является долей от общего числа х-меров.

Вероятность того, что данная структурная единица (звено) входит в х-мер, эквивалентна доле структурных единиц, составляющих х-меры. Считая, что все звенья имеют одинаковую массу, эта вероятность эквивалентна также весовой доле х-мера W_x:

(надо учитывать выделение воды при поликонденсации).

Это и есть распределение по массам (называют чаще весовым распределением). Оно показывает долю от общей массы, приходящуюся на х-мер.

Определим теперь числовое распределение, т.е. долю от общего числа молекул, приходящуюся на х-мер. Общая масса равна N_oM_o/N_A, где М_о – молекулярная масса структурной единицы –СО-R-О-, N_A – число Авогадро. Масса всех молекул х-мера равна W_xN_oM_o/N_A. Масса каждой х-мерной молекулы равна хM_o/N_A и число х-мерных молекул равно W_xN_o/х. Мы отметили, что общее число всех молекул равно N_o(1-p), поэтому мольная доля х-мера может быть записана так:

Рис.10 Зависимость весового и числового распределения от числа звеньев

Это и есть числовое распределение, т.е. доля от общего числа молекул, приходящаяся на х-мер (или мольная доля).

Комбинируя полученные выражения для распределений с выражением для , можно отметить, что W_x>X_x, когда х> и W_x

Дата добавления: 2015-02-07 ; просмотров: 1591 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

4.2.4. Высокомолекулярные соединения. Реакции полимеризации и поликонденсации. Полимеры. Пластмассы, волокна, каучуки.

Высокомолекулярными соединениями (ВМС) называют соединения с молекулярной массой более 10000.

Практически все высокомолекулярные вещества являются полимерами.

Полимеры — это вещества, молекулы которых состоят из огромного числа повторяющихся структурных звеньев, соединенных между собой химическими связями.

Полимеры могут быть получены с помощью реакций, которые можно разделить на два основных типа: это реакции полимеризации и реакции поликонденсации.

Реакции полимеризации

Реакции полимеризации — это реакции образования полимера путем объединения огромного числа молекул низкомолекулярного вещества (мономера).

Количество молекул мономера ( n ), объединяющихся в одну молекулу полимера, называют степенью полимеризации.

В реакцию полимеризации могут вступать соединения с кратными связями в молекулах. Если молекулы мономера одинаковы, то процесс называют гомополимеризацией, а если различны — сополимеризацией.

Примерами реакций гомополимеризации, в частности, является реакция образования полиэтилена из этилена:

Примером реакции сополимеризации является синтез бутадиен-стирольного каучука из бутадиена-1,3 и стирола:

Полимеры, получаемые реакцией полимеризации, и исходные мономеры

Мономер

Получаемый из него полимер

Структурная формула

Варианты названия

Структурная формула

Варианты названия

этилен, этенполиэтиленпропилен, пропенполипропиленстирол, винилбензолполистирол, поливинилбензолвинилхлорид, хлористый винил, хлорэтилен, хлорэтенполивинилхлорид (ПВХ)тетрафторэтилен (перфторэтилен)тефлон, политетрафторэтиленизопрен (2-метилбутадиен-1,3)изопреновый каучук (натуральный)бутадиен-1,3 (дивинил)бутадиеновый каучук, полибутадиен-1,3

хлоропреновый каучук

бутадиенстирольный каучук

Реакции поликонденсации

Реакции поликонденсации — это реакции образования полимеров из мономеров, в ходе которых, помимо полимера, побочно образуется также низкомолекулярное вещество (чаще всего вода).

В реакции поликонденсации вступают соединения, в состав молекул которых входят какие-либо функциональные группы. При этом реакции поликонденсации по тому, один используется мономер или больше, аналогично реакциям полимеризации делятся на реакции гомополиконденсации и сополиконденсации.

К реакциям гомополиконденсации относятся:

* образование (в природе) молекул полисахарида (крахмала, целлюлозы) из молекул глюкозы:

* реакция образования капрона из ε-аминокапроновой кислоты:

К реакциям сополиконденсации относятся:

* реакция образования фенолформальдегидной смолы:

* реакция образования лавсана (полиэфирного волокна):

Материалы на основе полимеров

Пластмассы

Пластмассы — материалы на основе полимеров, которые способны под действием нагревания и давления формоваться и сохранять заданную форму после охлаждения.

Помимо высокомолекулярного вещества в состав пластмасс входят также и другие вещества, однако основным компонентом все же является полимер. Благодаря своим свойствам он связывает все компоненты в единую целую массу, в связи с чем его называют связующим.

Пластмассы в зависимости от их отношения к нагреванию делят на термопластичные полимеры (термопласты) и реактопласты.

Термопласты — вид пластмасс, способных многократно плавиться при нагревании и застывать при охлаждении, благодаря чему возможно многоразовое изменение их изначальной формы.

Реактопласты — пластмассы, молекулы которых при нагревании «сшиваются» в единую трехмерную сетчатую структуру, после чего изменить их форму уже нельзя.

Так, например, термопластами являются пластмассы на основе полиэтилена, полипропилена, поливинилхлорида (ПВХ) и т.д.

Реактопластами, в частности, являются пластмассы на основе фенолформальдегидных смол.

Каучуки

Каучуки — высокоэлластичные полимеры, углеродный скелет которых можно представить следующим образом:

Как мы видим, в молекулах каучуков имеются двойные C=C связи, т.е. каучуки являются непредельными соединениями.

Каучуки получают полимеризацией сопряженных диенов, т.е. соединений, у которых две двойные C=C связи, разделены друг от друга одной одинарной С-С связью.

Так например, особо зарекомендовавшими себя мономерами для получения каучуков являются:

В общем виде (с демонстрацией только углеродного скелета) полимеризация таких соединений с образованием каучуков может быть выражена схемой:

Таким образом, исходя из представленной схемы, уравнение полимеризации изопрена будет выглядеть следующим образом:

Весьма интересным является тот факт, что впервые с каучуком познакомились не самые продвинутые в плане прогресса страны, а племена индейцев, у которых промышленность и научно-технический прогресс отсутствовали как таковые. Естественно, индейцы не получали каучук искусственным путем, а пользовались тем, что давала им природа: в местности, где они проживали (Южная Америка), произрастало дерево гевея, сок которого содержит до 40-50% изопренового каучука. По этой причине изопреновый каучук называют также натуральным, однако он может быть получен и синтетическим путем.

Все остальные виды каучука (хлоропреновый, бутадиеновый) в природе не встречаются, поэтому всех их можно охарактеризовать как синтетические.

Однако каучук, не смотря на свои преимущества, имеет и ряд недостатков. Так, например, из-за того что каучук состоит из длинных, химически не связанных между собой молекул, его свойства делают его пригодным для использования только в узком интервале температур. На жаре каучук становится липким, даже немного текучим и неприятно пахнет, а при низких температурах подвержен затвердеванию и растрескиванию.

Технические характеристики каучука могут быть существенно улучшены его вулканизацией. Вулканизацией каучука называют процесс его нагревания с серой, в результате которого отдельные, изначально не связанные друг с другом, молекулы каучука «сшиваются» друг с другом цепочками из атомов серы (полисульфидными «мостиками»). Схему превращения каучуков в резину на примере синтетического бутадиенового каучука можно продемонстрировать следующим образом:

Волокна

Волокнами называют материалы на основе полимеров линейного строения, пригодные для изготовления нитей, жгутов, текстильных материалов.

Классификация волокон по их происхождению

Искусственные волокна (вискозу, ацетатное волокно) получают химической обработкой уже существующих природных волокон (хлопка и льна).

Синтетические волокна получаются преимущественно реакциями поликонденсации (лавсан, капрон, нейлон).

Источник

Что называется степенью полимеризации

Химия

4.2.4. Высокомолекулярные соединения. Реакции полимеризации и поликонденсации. Полимеры. Пластмассы, волокна, каучуки

Полимеры. Реакции полимеризации и поликонденсации

Полимеры или высокомолекулярные соединения (ВМС) – это химические вещества, молекулы которых имеют большую молекулярную массу и состоят из большого числа повторяющихся структурных фрагментов. Эти фрагменты называют элементарным звеном полимера.

Полимер образуется путем последовательного присоединения (полимеризации) малых молекул, называемых мономерами.

Мономер – низкомолекулярное вещество, из которого получают полимер.

Структурное звено (элементарное звено) – многократно повторяющаяся в макромолекуле группа атомов. Молекула мономера и структурное звено одинаковы по составу, но имеют различное строение. Рассмотрим получение полиэтилена из этилена:

В приведенном примере в молекуле мономера присутствует двойная связь, в структурном звене полиэтилена её нет.

Число n, показывающее, сколько молекул мономера соединяется в макромолекулу полимера, называют степенью полимеризации. Другими словами, степень полимеризации – это число элементарных звеньев в макромолекуле полимера. Молекулярная масса полимеров иногда достигает нескольких миллионов. Молекулы полимеров называются макромолекулами (от греческого makrós – большой, длинный).

Полимер, полученный из одинаковых мономеров, называется гомополимером. К гомополимерам относятся полипропилен, полистирол, поливинилхлорид, тефлон и др. Гомополимеры получают реакцией полимеризации:

Полимер, полученный из двух различных мономеров, называется сополимером или гетерополимером. Так бутадиен-стирольный каучук получают реакцией сополимеризации 1,3-дивинила и стирола:

Мы используем в быту огромное количество полимеров: полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, тефлон и другие.

Простейшим способом получения полимеров является полимеризация.Реакция полимеризации – это процесс, в котором мономеры последовательно присоединяются друг к другу до образования длинной цепи. При полимеризации не выделяется никаких побочных веществ. Реакция полимеризации может инициироваться катионами, анионами, радикалами и металлоорганическими соединениями.

Реакция поликонденсации – это реакция получения полимера, протекающая с выделением побочных низкомолекулярных продуктов, таких как вода, аммиак, галогеноводороды. Например, реакция поликонденсации фенола с формальдегидом:

Источник