ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ Печат

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ

Полимеризацията е един от двата основни (наред с поликондензацията) процеса за образуването на полимери. Характерните особености на тази реакция се състоят преди всичко в това, че встъпващите в нея мономери трябва да съдържат в молекулата си двойна връзка С = С, С = N или С = О, тройна връзка или циклична групировка, която може да се отваря. За да встъпи мономерът в реакция на полимеризация, трябва да му се прибави (или в неговата среда да се създаде) иницииращ активен център — свободен радикал, активен йон или акти­вен координационен комплекс. И накрая, третата специфична особеност на реакцията полимеризация се състои в това, че присъеди­няването на молекулите на мономера към активния център протича по-бавно, отколко­то следващото нарастване на полимерната верига чрез присъединяване на молекулите на мономера една към друга. В резултат на това след въвеждането на активни центро­ве в масата на мономера и след прекъсване на реакцията в някой момент там може да се намери по-голямо или по-малко коли­чество от нереагиралия мономер и някакво количество от високомолекулния полимер. Да се изолират от такава смес ди-, три-, тетрамери и други междинни продукти на полимеризацията,обикновено е невъзмож­но. Такива процеси се наричат верижни реакции.

При все че за пръв път полимеризацията е описана още през XIX в. като страничен процес на смолообразуване при изолиране на някои органични вещества (стирол, формалдехид и др.), теоретичното обяснение на механизма й става възможно едва през 30-те години на нашето столетие въз основа на създадената от съветския академик Н. Н. Семьонов и от английския учен С. Хиншелууд теория на верижните процеси.

Има и още една разлика на полимеризация­та от поликондензацията: обикновено по полимеризационен път се получават полиме­ри от мономери, които съдържат само една реакционно способна група: една С = С-връзка, една С = 0-група и т.н. Типични примери са химичните синтези на полиетилена и полиформалдехида:

А + nН2С = СН2 А-[-СН2-СН2-]n, А + nН2С = O  А-[-СН2-O-]n,

където А е иницииращият активен център, а n — броят на мономерните звена, които образуват макромолекулата (обикновено е повече от няколко хиляди).

За всеки мономер химиците подбират специални иницииращи активни агенти: перо-кисни съединения, окислително-редукционни катализатори и т.н., определят условията за провеждане на процеса: в чист мономер, в разтвор, в емулсия, в газова фаза, в монокристали и др. При това концентрациите на иницииращите вещества обикновено са нищожно малки — стотни части от процента, а условията могат много рязко да се различа­ват едно от друго — от дълбок вакуум до налягане от стотици хиляди килопаскали (хиляди атмосфери), от температурата на течния хелий —272,1 °С (твърдо фазова полимеризация на формалдехид) до +200 — 300 °С (полимеризация на етилен при високо налягане) и т.н.

Сега около 75 % от световната продукция на синтетични полимери се състои от продук­ти на полимеризация.Те се използуват в стро­ителството и радиотехниката, в машиностро­енето и производството на битови изделия.

Химичните формули на синтетичните поли­мери обикновено се записват, като в квадрат­ни скоби се привежда структурата на повта­рящото се звено, например: полистирол [-СН2-СН(С6Н5)-]n; поливинилхлорид [-СН2-СНСl-]n; полиизопрен [-СН2-СН =  С(СН3)—СН2—]n- Не се посочва какво има в краищата на веригата. На единия край, както е ясно от по-горе, се намира остатъкът на иницииращия активен център. А на другия? Оказва се, че тук попада няка­къв примес, който прекъсва процеса на нарастване на полимерната верига. Химиците са изяснили, че колкото по-чист е изходният мономер, толкова по-дълга е веригата, толкова по-голям е броят на мономерните звена, толкова по-високо е качеството на полимерите. Очевидно в това се състои четвъртата специфична особеност на реакция­та полимеризация: тя е много чувствителна по отношение чистотата на мономера, изис­ква   висока   култура  на  производството.