Dom > Ostalo > Jednačina reakcije za polikondenzaciju aminokaproične kiseline. Makromolekularna jedinjenja


Jednačina reakcije za polikondenzaciju aminokaproične kiseline. Makromolekularna jedinjenja




Zadatak 433
Koja jedinjenja se nazivaju amini? Nacrtajte shemu polikondenzacije adipinske kiseline i heksametilendiamina. Imenujte nastali polimer.
Rješenje:
Amini nazivaju se derivati ​​ugljovodonika, nastala supstitucijom u posljednjim atomima vodika za grupe -NH 2 , -NHR ili -NR" :

Ovisno o broju atoma vodika na atomu dušika, supstituiranih radikalima ( R ), amini se nazivaju primarni, sekundarni ili tercijarni.

Grupa -NH2 , koji je dio primarnih amina, naziva se amino grupa. grupa atoma >NH u sekundarnim aminima se naziva imino grupa.

Šema polikondenzacije adipinsku kiselinu i heksametilendiamin:

Anid (najlon) je proizvod polikondenzacije adipinske kiseline i heksametilendiamin.

Zadatak 442
Koja jedinjenja se nazivaju aminokiselinama? Napišite formulu za najjednostavniju aminokiselinu. Nacrtajte shemu polikondenzacije aminokaproične kiseline. Kako se zove nastali polimer?
Rješenje:
Amino kiseline nazivaju se spojevi, čija molekula sadrži oba amin(-NH2) i karboksilne grupe(-COOH). Njihov najjednostavniji predstavnik je aminosirćetna kiselina (glicin): NH2-CH2-COOH.

Šema polikondenzacije aminokaproične kiseline:

Proizvod polikondenzacije aminokaproične kiseline naziva se capron (perlon). Od capron nabavite vlakna koja su jača od prirodnih vlakana. Ova vlakna se koriste u proizvodnji odjeće, korda za automobilske i avionske gume, za proizvodnju trajnih i netrulećih ribarskih mreža i opreme, proizvoda od užadi itd.

Ovo je kristalna supstanca sa Tmelt = 68,5 - 690 C. Dobro rastvorimo u vodi, alkoholu, etru i drugim organskim rastvaračima. Vodene otopine kiselina uzrokuju hidrolizu do ε - ami-

nokaproinska kiselina. Kada se zagrije na 230 - 2600 C u prisustvu malih količina vode, alkohola, amina, organskih kiselina, polimerizira se u poliamidnu smolu.

ly. To je proizvod velike proizvodnje.

ω-dodekalaktam (laurinlaktam) se dobija višestepenom sintezom iz 1,3-butadiena.

3CH2

Laurin laktam je kristalna supstanca sa Tmelt = 153 - 1540 C, lako rastvorljiva u alkoholu, benzenu, acetonu, slabo u vodi. Kada se zagrije, polimerizira se u poliamid, međutim,

polimerizacija teče lošije nego kod ε-kaprolaktama. (Laurinska ili dodekanska kiselina - CH3 (CH2) 10 COOH.)

4.2. Metode za dobijanje poliamida Poliamidi se obično svrstavaju u grupu polikondenzacionih polimera, tj. polimeri,

koji se emituju kao rezultat reakcija polikondenzacije. Takav zadatak nije baš ispravan,

budući da se polimeri ovog tipa mogu dobiti i polikondenzacijom i polimerizacijom

cija monomera. Polikondenzacija proizvodi poliamide iz ω-aminokarboksilnih kiselina

(ili njihovih estera), kao i od dikarboksilnih kiselina (ili njihovih estera) i diamina. Glavne metode polimerizacije su hidrolitička i katalitička polimerizacija lakta-

mov ω-aminokiseline. Izbor metode određen je mogućnostima sirovinske baze i zahtjevima -

mi na svojstva odgovarajućeg poliamida.

U industriji se poliamidi dobivaju na četiri glavna načina:

Heteropolikondenzacija dikarboksilnih kiselina ili njihovih estera s organskim diaminima

n HOOCRCOOH + n H2 NR"NH2

N H2O

- heteropolikondenzacija hlorida dikarboksilne kiseline sa organskim dija-

- homopolikondenzacijaω-aminokarboksilne kiseline (aminokiseline) ili njihovi estri;

N H2O

- polimerizacija laktama aminokiselina.

katalizator

n (CH2 )n

HN(CH2)n CO

4.3. Označavanje poliamidom Sistem označavanja poliamidom zasniva se na metodi proizvodnje i hemikaliji

struktura. Brojni poliamidi, posebno aromatični, imaju svoja, utvrđena imena

koje obezbjeđuju proizvodne firme.

Za alifatske poliamide iza riječi "poliamid" ("najlon" u stranoj literaturi)

okrugli) nakon čega slijedi jedan ili dva broja odvojena zarezom (ili tačkom). Ako se poliamid sintetizira iz jednog monomera (aminokiselina ili laktam), stavlja se jedan broj,

što odgovara broju ugljikovih atoma u monomeru. Na primjer, poliamid dobiven iz

ε-kaprolaktam ili iz ε-aminokaproične kiseline, koji se naziva "poliamid 6"; polimer iz aminoenantne kiseline - "poliamid 7", polimer iz aminoundekanske kiseline -

"poliamid 11". U tehničkoj literaturi, riječ "poliamid" često se zamjenjuje skraćenicom "PA" ili slovom "P". Zatim se gore navedene oznake predstavljaju kao "PA-6", "PA-11", "P-7". Sastav dva broja odvojena zarezom označava da je poliamid dobiven polikondenzacijom diamina s dikarboksilnom kiselinom ili njenim derivatima.

Broj (broj) ispred decimalne točke označava broj atoma ugljika u diaminu; broj (broj) iza decimalnog zareza je broj ugljikovih atoma u korištenoj kiselini ili njenom derivatu. Na primjer, "poliamid 6,6" je izveden iz heksametilendiamina i adipinske kiseline; "Poliamid 6.10" -

od heksametilendiamina i sebacinske kiseline. Imajte na umu da zarez (ili tačka)

razdvajanje dva broja može nedostajati. Dakle, državni standard 10539 - 87

propisano je da se poliamid dobijen od heksametilendiamina i sebacinske kiseline u poli označi kao u amidima "Poliamid dobijen610". od alifatskih amina i aromatskih kiselina, linearni strukturni element je označen brojem koji pokazuje broj atoma ugljika u molekuli

kule, a vezu kiselina označava početno slovo njihovih naziva. Na primjer, poliamid

izveden iz heksametilendiamina i tere-ftalne kiseline, koji se naziva "poliamid

Nazivi poliamidnih kopolimera sastoje se od naziva pojedinačnih polimera sa naznakom

procentualni sastav u zagradama (u literaturi se umjesto zagrada koristi crtica). Prvi naznačen je poliamid, kojeg je više u kopolimeru. Na primjer, ime-

“Poliamid 6.10 / 6.6 (65:35)” ili “Poliamid 6.10 / 6.6 - 65/35” znači da je kopolimer ko-

izrađen od 65% poliamida 6.10 i 35% poliamida 6.6. U nekim slučajevima koristi se pojednostavljena notacija. Na primjer, unos P-AK-93/7 znači da je kopolimer pripremljen od 93% AG soli i 7% ω-kaprolaktama (ovdje "A" označava AG so, "K" - kaprolaktam).

Osim ovih oznaka standardiziranih u Rusiji, u tehničkoj i referentnoj literaturi mogu postojati i vlastiti nazivi pojedinih tipova i marki koje su uvele firme.

lyamides. Na primjer, "Technamid", "Zytel-1147" i drugi.

4.4. Proizvodnja alifatskih poliamida Od mnogih poliamida sintetiziranih do danas, najpraktičniji

od interesa su:

Poliamid 6 (poli-ε-kaproamid, polikaproamid, kapron, najlonska smola, najlon-6,

kaprolon B, kaprolit),

poliamid 12 (poli-ω-dodekanamid),

poliamid 6.6 (poliheksametilen adipamid, anid, najlon 6.6),

poliamid 6.8 (poliheksametilensuberinamid),

poliamid 6.10 (poliheksametilen sebacinamid),

Poliamidi 6 i 12 se u struci dobijaju polimerizacijom odgovarajućih laktama. Os-

talni poliamidi nastaju polikondenzacijom heksametilendiamina i dvobazičnih kiselina

4.4.1. Polimerizacija laktama Poliamid 6 i poliamid 12 se pretežno dobijaju na ovaj način.

4.4.1.1. poliamid 6

Poliamid 6 ili polikaproamid se dobija polimerizacijom ε-kaprolaktama u

odsustvo hidrolitičkih agenasa ili katalizatora koji pospješuju otvaranje laktamskog prstena. Proces polimerizacije pod dejstvom vode naziva se hidrolitička polimerizacija.

tion. Katalitička (anjonska ili kationska) polimerizacija ε-kaprolaktama se odvija u prisustvu alkalnih ili kiselih katalizatora.Glavna količina PA-6 se dobija hidrolitičkom polimerizacijom kaprolaktama.

Hidrolitička polimerizacija ε-kaprolaktama teče pod dejstvom vode, rastvora

izbaciti kiseline, soli ili druge spojeve koji uzrokuju hidrolizu laktamskog ciklusa. obrazovanje-

Redukcija poliamida se odvija u dvije faze. Hemija procesa se može predstaviti shemom:

H2N(CH2)5COOH

HN(CH2)5CO

Prva faza procesa, hidroliza kaprolaktama u aminokaproinsku kiselinu, je najsporija faza procesa, što ograničava njegovu ukupnu brzinu. Stoga, u

U vodi se polimerizacija kaprolaktama odvija u prisustvu katalizatora. To su najčešće sama aminokaproična kiselina ili so AG (heksametilen adipat, so adi-

pinska kiselina i heksametilendiamin - HOOC (CH2)4 COOH H2 N(CH2)6 NH2), u kojima su reagensi u striktno ekvimolekularnim odnosima.

Makromolekula nastalog poliamida sadrži slobodne terminalne karboksilne i amino grupe, zbog čega je sklona destruktivnim reakcijama i daljoj polikondenzaciji.

kada se zagreva tokom obrade. Da bi se dobio stabilniji proizvod, ove grupe se mogu blokirati uvođenjem monofunkcionalnih supstanci u reakcionu masu - alkohola, kiselina ili amina. Takva jedinjenja, koja se nazivaju stabilizatori ili regulatori-

viskoznosti, reaguju sa krajnjim grupama i na taj način stabilizuju polimer, ograničavajući njegovu sposobnost da uđe u dalje reakcije. Time se osigurava mogućnost da

dobiti polimer sa datom molekulskom težinom i viskozitetom promjenom količine stabilizatora

zagušenja. Sirćetna i benzojeva kiselina se često koriste kao stabilizatori.

Hidrolitička polimerizacija je reverzibilan proces i ravnotežno stanje ovisi o temperaturi. Prilikom izvođenja reakcije u temperaturnom rasponu od 230 - 2600 C, sadržaj mo-

broj i oligomera u nastalom poliamidu je 8 - 10%. Na takvim temperaturama, svi reagensi i poliamid mogu se aktivno oksidirati atmosferskim kisikom. Zbog toga se proces odvija u inertnoj atmosferi suvog azota sa visokim stepenom prečišćavanja.

Proces polimerizacije može se provoditi prema periodičnim ili kontinuiranim shemama koristeći opremu različitih dizajna. Na sl. Slika 3 prikazuje shemu proizvodnje PA 6 kontinuiranom metodom u reaktoru tipa kolone. Tehnološki proces savijanja

Sastoji se od faza pripreme sirovina, polimerizacije ε-kaprolaktama, hlađenja polimera, njegovog mljevenja, pranja i sušenja.

Priprema sirovina se sastoji u topljenju kaprolaktama na 90 - 1000 C u posebnom aparatu

brzina 3 uz mešanje. U aparatu 6 priprema se 50% vodeni rastvor AG soli. pripremi-

Pripremljene tečnosti se kontinuirano snabdevaju dozirnim pumpama 1 i 4 kroz filtere 2 i 5

u gornji dio reaktora 7 (stub visok oko 6 m sa horizontalnim perforiranim

mi metalne pregrade koje doprinose turbulentnosti protoka reagensa kada se kreću odozgo prema dolje). Reaktor se grije kroz košuljice sa dinilom (eutektička mješavina difenila i difenil etera). Temperatura u srednjem delu stuba je oko 2500 C,

u donjem - do 2700 C. Pritisak u koloni (1,5 - 2,5 MPa) se obezbeđuje dovodom azota i pa-

ramije dobijene vode.

Polimerizacija počinje odmah nakon miješanja komponenti. oslobađa se tokom reakcije

cija i voda uvedena sa AG soli isparava. Njegove pare, dižući se duž kolone, doprinose turbulenciji i miješanju reakcione mase i sa sobom povlače pare kaprolaktama.

Po izlasku iz kolone, mješavina pare uzastopno ulazi u refluks kondenzatore 8

i 9. U prvom, kaprolaktam se kondenzuje, vraćajući se u kolonu. Kondenzirano-

U drugom, vodena para se uklanja radi čišćenja. Konverzija monomera u koloni je oko 90%.

Kaprolaktam

za čišćenje

Rice. 3. Šema za proizvodnju poliamida 6 (polikaproamida) kontinuiranom metodom:

1, 4 - dozirne pumpe; 2, 5 - filteri; 3 - topionik kaprolaktama; 6 - aparat za otapanje AG soli; 7 - kolona-reaktor; 8, 9, - frižideri; 10 - mašina za sečenje; 11 - podloška-izvlakač; 12 - filter; 13 - vakuum sušač; 14 - rotirajući bubanj za zalivanje.

Dobiveni rastopljeni polimer se istiskuje kroz proreznu matricu u ko-

donji dio stupa u obliku trake na hladnoj površini rotira

precizna voda bubnja za zalivanje 14, hladi se i uz pomoć vodećih i vučnih valjaka ulazi u mašinu za sečenje 10 radi mlevenja.

ekstraktor 11. Sadržaj niskomolekularnih jedinjenja nakon pranja je manji od

1,5%. Oprana mrvica se odvaja od vode na filteru 12 i suši u vakuum sušari

13 na 125 - 1300 C do sadržaja vlage ne većeg od 0,2%.

Anionska polimerizacijaε-kaprolaktam se može primijeniti u otopini ili otopini.

brojevi na temperaturama ispod tačke topljenja polimera.

katalizator

n (CH2 )5

HN(CH2)5CO

Polimerizacija se vrši u prisustvu katalitičkog sistema koji se sastoji od mešavine

talizator i aktivator. Alkalni metali i njihovi hidroksidi mogu poslužiti kao katalizatori.

karbonati, druga jedinjenja. U tehnologiji se uglavnom koristi natrijeva so ε - kapro-

laktam nastao interakcijom natrijuma sa laktamom.

(CH2)5

1/2 H2

N-Na+

Ova so lako reaguje sa laktamom da bi se formirao N-acil derivat, koji se dodaje

povezuje se sa laktamom, stvarajući poliamidni lanac i ostaje na svom kraju dok se ne završi

potrošnja monomera.

(CH2)5

(CH2)5

(CH2)5

N-Na+

N-CO-(CH2)5 - NH

Aktivatori (kokatalizatori) pomažu ubrzavanju reakcije. U njihovom kvalitetu

Koriste se N-acil derivati ​​laktama ili jedinjenja koja mogu acilirati laktam

tamo pod uslovima polimerizacije (anhidridi karboksilne kiseline, estri, izocijanati, itd.). Ispod

pod uticajem takvog sistema, polimerizacija ε-kaprolaktama se odvija bez perioda indukcije

na atmosferskom pritisku i završava se na 140 -

1800 C tokom 1 - 1,5 sata sa konverzijom monomera od 97 - 99%.

Kaprolaktam

Ovakvi "meki" uslovi i brzina polimerizacije

dozvoliti da se to izvodi ne u reaktorima, već u oblicima,

imaju konfiguraciju i dimenzije budućih proizvoda.

Još jedna prednost anjonske polimerizacije je

mogućnost dobijanja poliamida sa ravnomerno raspoređenim

kaprolaktam

tordirana sferulitna struktura, bez ljuski koje se skupljaju

vina, pore, pukotine i drugi nedostaci.

Metoda anjonske polimerizacije ε-kaprolaktama u

rastopiti u prisustvu natrijumove soli ε-kaprolaktama

a aktivator se zvao "polimer velike brzine-

zacija“, a po njemu je i nastali polimer

U ormaru za grijanje

prosuti ili kaprolon B. Koristi se i na-

proizvodnja kaprolita:

1 - dozirna pumpa; 2 - reaktor

naziv "poliamidni blok" Dodjela vlastitih

proizvodnja natrijeve soli kaprolaktama; 3-

filter; 4 - topionik; 5 - mikser kapro

naziv poli-ε-

laktam sa N-acetilkaprolaktamom; 6 - prije-

zirovochny pump; 7 - mikser; 8 - forma

kaproamid se objašnjava činjenicom da kaprolon B, koji ima istu hemijsku strukturu kao poli-

amid 6, značajno se razlikuje od njega po svojstvima. Pokazuje (tablica 5) veću čvrstoću

čvrstoća, tvrdoća, otpornost na toplinu, manje upija vodu itd.

Ovo je objašnjeno u

nešto veća molekularna masa kaprolita, a drugo, uređenija

struktura. Dobijanje kaprolona B uključuje (slika 4)

faze pripreme sirovina, mješovite

komponente i polimerizacija.

U fazi pripreme sirovina, kaprolaktam se topi i

temeljito osušiti pod negativnim pritiskom u atmosferi dušika u posudi

tip sa mešalicom 4.

Polovina ove taline nakon filtracije se miješa u aparatu.

sa izračunatom količinom metalnog natrijuma za pripremu natrijumove soli

ε-kaprolaktam, a druga polovina - u aparatu 5 se pomeša sa kokatalizatorom (N - ace-

tilcaprolaktam). Obje taline (rastvora) sa temperaturom od 135 - 140 0 C se doziraju pumpom-

mi 1 i 6 u potrebnim omjerima u brzi mikser 7, odakle smjesa ulazi u kalupe za livenje, čiji kapacitet može dostići 0,4 - 0,6 m3. Napunjeni kalupi se ugrađuju 1,0 - 1,5 sati u ormare za grijanje radi polimerizacije uz postepeno povećanje

temperatura od 140 do 1800 C. Zatim se kalupi sa polimerom polako hlade na sobnu temperaturu.

s njih se uklanjaju temperaturni i polimerni odljevci. Prilikom ispiranja monomera potrebno je -

ovdje nema interesa, jer njegov sadržaj ne prelazi 1,5-2,5%.

Polimerizacija ε-kaprolaktama velikom brzinom koristi se za dobijanje gotovih proizvoda velikih dimenzija i debelih zidova ili nestandardnih, kao i odlivaka od kojih se proizvodi pripremaju mehaničkom obradom.

4.4.1.2. poliamid 12

Poliamid 12 (poli-ω-dodekanamid ili najlon 12) se u industriji dobija metodama

hidrolitička i anjonska polimerizacija ω-dodekalaktama.

N H2O

Hidrolitička polimerizacija se izvodi u prisustvu vode i kiseline (adipin,

ortofosforni). Tehnologija dobijanja najlona 12 ovom metodom je slična tehnologiji za sintezu poliamida 6. Svojstva poliamida 12 prikazana su u tabeli 5.

Anjonska polimerizacija ω-dodekalaktama je takođe slična onoj ε-kaprolaktama.

Na nižim temperaturama nastaje polimer veće molekularne težine, ujednačenije razvijene sferulitne strukture, i kao rezultat toga, sa povećanom fizičkom težinom.

mehanička svojstva.

4.4.2. Polikondenzacija heksametilendiamina i dikarboksilnih kiselina Poliamidi iz dikarboksilnih kiselina i diamina ili iz aminokiselina dobijaju se metodom

ravnotežna polikondenzacija. Za sintezu polimera visoke molekularne težine, neophodno je

dimo ispunjava nekoliko osnovnih uslova. Jedna od njih je zbog reverzibilnosti reakcija polikondenzacije. Zbog toga dolazi do formiranja polimera dovoljno visoke molekularne težine

moguće je samo uz pravovremeno i potpuno uklanjanje vode, što se postiže izvođenjem

proces u vakuumu ili kontinuiranom strujom kroz reakcionu masu suvog inertnog gasa.

Osim toga, treba uzeti u obzir da kako reakcija teče, koncentracije reaktanata i brzina procesa se smanjuju. Tipičan način povećanja brzine reakcija je povećanje temperature. Međutim, iznad 3000 C, poliamidi počinju primjetno da se razgrađuju.

kunem se. Stoga, da bi se postigla dovoljna konverzija, potrebno je povećati trajanje

jačina kontakta reagensa. Dakle, molekularna težina nastalih poliamida može se kontrolisati tokom njihovog formiranja trajanjem procesa.

Pored temperaturnih i vremenskih faktora, za dobijanje visoke molekularne težine

Liamid zahtijeva strogu ekvimolekularnost reagensa. Višak jednog od njih, čak i unutar 1%, dovodi do stvaranja polimernih lanaca, na čijim krajevima će biti

identične funkcionalne grupe viška reagensa. Sa viškom diamina, krajnje grupe će biti NH2 grupe, a sa viškom kiseline COOH grupe. Ovo će zaustaviti reakciju širenja lanca. Ekvimolekularnost se postiže upotrebom

likondenzacija ne samih kiselina i diamina, već njihovih kiselih soli. Priprema takvih soli je

To je samostalna faza u procesima sinteze poliamida polikondenzacijom. Koristi se

ion za polikondenzaciju soli ima niz prednosti: soli su netoksične, lako kristalne

se liziraju, praktično ne mijenjaju, za razliku od diamina, svojstva tokom dugotrajnog skladištenja

nii, ne zahtijevaju posebne uslove skladištenja.

Osiguravanje ekvimolekularnosti reagensa bi teoretski trebalo dovesti do

formiranje polimera beskonačno velike molekulske težine. Međutim, u industrijskoj praksi, zbog neizbježnog gubitka dijela reagensa i prolaska sporednih reakcija, u kojima

funkcionalne grupe mogu ući, molekulska težina polimera je u rasponu od 10.000 - 50.000.

4.4.2.1. Poliamid 6.6

Poliamid 6.6 (poliheksametilen adipamid, P-66, najlon 6.6, anid) nastaje tokom poli-

kondenzacija heksametilendiamina i adipinske kiseline.

HN(CH) NHCO(CH) CO

N H2O

.... .... ..........

... .

. . ... .. . ... .. .... ..

vruće ... .. .. ...... ..... . .... ............

. .. ................................ .

..... ..

...... .

..... ....

hladno

poliamid

Sl.5. Šema za proizvodnju poliheksametilendiadiamida (poliamid 6.6):

1 - centrifuga; 2 - aparat za odvajanje soli iz rastvora; 3 - aparat za dobijanje soli; 4 - reaktor za autoklav; 5 - frižider; 6 - kolektor kondenzata; 7 - mašina za sečenje; 8 - sušilica; 9 - kupka za hlađenje

Prva faza procesa je sinteza soli adipinske kiseline i heksametilendiami-

na (AG soli). U zagrijanom aparatu 3 nastaje otopina soli miješanjem 20% me-

tanolni rastvor adipinske kiseline sa 50 - 60% rastvorom heksametilendiamina u metanolu. U aparatu 2, kada se masa ohladi, iz rastvora se oslobađa AG so, koja je slabo rastvorljiva u metanolu. Njegovi kristali se odvajaju od matične tečnosti u centrifugi 1, suše i koriste

koristi se za polikondenzaciju. So - bijeli kristalni prah sa Tmelt = 190 - 1910 C,

lako rastvorljiv u vodi, stabilan u suvom stanju iu obliku vodenih rastvora.

Proces sintetizacije poliamida 6,6 iz AG soli ne razlikuje se mnogo od procesa polimerizacije

ε-kaprolaktam. Najvažnija karakteristika je povišena temperatura polikonusa

densacije. Optimalna brzina reakcije se postiže na 270 - 2800 C. U ovom slučaju reakcija teče skoro do kraja, a po dostizanju ravnoteže nastaje polimer koji sadrži manje od 1% monomera i jedinjenja male molekulske mase. Raspodjela molekulske težine je prilično uska. Razlog odsustva značajne polidisperznosti je bočna de-

strukturni procesi koji se odvijaju pod uticajem temperature i frakcija male molekulske mase. Prije svega, visokomolekularne frakcije su podvrgnute uništavanju. Za više-

aktivnije ograničenje njihovog prisustva u komercijalnom polimeru, oni se dodaju u reakcionu masu -

sva monofunkcionalna jedinjenja koja mogu da reaguju sa terminalnim grupama poliamino-

Da. Kao iu sintezi poliamida 6, takvi stabilizatori (regulatori viskoziteta)

kosti) može biti sirćetna, benzojeva kiselina. Ova jedinjenja ne ograničavaju samo molekule

molekulsku masu polimera tokom njegovog formiranja, ali i doprinose konstantnosti viskoziteta

topljenje polimera tokom njegove obrade, tj. nakon ponovnog topljenja, što može uzrokovati daljnju polikondenzaciju.

Polikondenzacija se izvodi u autoklavu pod pritiskom od 1,5 - 1,9 MPa u atmosferi dušika.

Autoklav 4 se puni AG soli, dodaje se octena kiselina (0,1 - 0,2 mol po molu soli) i

aparat kroz majicu se zagreva sa dinilom na 2200 C. Dalje, 1,5 - 2 sata, tamno

Temperatura postepeno raste na 270 - 2800 C. Zatim se pritisak smanjuje na atmosferski i nakon kratkog izlaganja ponovo raste. Takve promjene pritiska se ponavljaju

nekoliko puta. Sa smanjenjem pritiska, voda nastala tokom polikondenzacije ključa

taline i njegove pare dodatno miješaju rastopljeni polimer. Vodena para koja izlazi iz autoklava kondenzuje se u frižideru 5, sakuplja se u kolektoru 6 i ispušta u sisteme za prečišćavanje.

kanalizacioni odvodi. Na kraju procesa (6 - 8 sati), preostala voda se uklanja pod vakuumom,

a poliamidna talina iz aparata kroz spineret se istiskuje u obliku trake u kadu 9 sa

4.4.2.2. Poliamidi 6.8 i 6.10

Ovi poliamidi se dobijaju polikondenzacijom heksametilendiamina i odgovarajućih ki-

slot (suberic i sebacic) koristeći tehnologije slične proizvodnoj tehnologiji

diamid 6.6.

Kiseline i diamin se uvode u reakciju u obliku svojih soli.

Od ovih poliamida, za sada je od praktičnog interesa samo poliamid 610,

budući da je proizvodnja suberične kiseline ograničena njenom složenošću.

Svojstva poliamida 6.8 i 6.10 prikazana su u tabeli 5.

Miješani poliamidi se proizvode na sličan način kada se u polikondenzaciju unose različite komponente, na primjer soli AG i kaprolaktama, soli AG, SG i kaprolaka-

4.4.3. Polikondenzacija diamina i hlorida dikarboksilne kiseline

Ova metoda nije bila široko korištena u industriji za alifatske poliamide zbog povećane cijene klorida karboksilne kiseline. ipak,

jedini je za sintezu većine aromatičnih poliamida, posebno fenilona i kevlara.

4.5. Osobine i primjena alifatskih poliamida Alifatski poliamidi su tvrdi proizvodi nalik na rog od bijele do svijetlo kremaste boje.

pokretna boja, koja se topi u uskom temperaturnom opsegu (tabela 5). Uski intervali

Vrijednosti tačke topljenja ukazuju na nisku polidisperznost i visoku koncentraciju

Trakcije u polimerima kristalne faze. Njegov sadržaj može dostići 60 - 80% i zavisi

sita o strukturi makromolekula. redovno alifati-

Kal homopoliamida, čija je karakteristična karakteristika sadržaj u makro-

molekul radikala samo jedne kiseline i jednog diamina. To su, na primjer, poliamid 6,

poliamid 6.6, poliamid 6.10. Na stepen kristalnosti materijala u proizvodima utiču uslovi

u zavisnosti od njegove obrade, načina termičke obrade, sadržaja vlage i posebnih aditiva. Ste-

panj kristalnosti mješovitih (dobijenih od dva ili više monomera) poliamida je manji. Oni su manje izdržljivi, ali imaju povećanu elastičnost, prozirni.

Visoke tačke topljenja poliamida objašnjavaju se jakim vodoničnim vezama između makromolekula. Broj ovih veza direktno zavisi od broja amidnih grupa u makromolekuli i stoga je obrnuto povezan sa brojem metilenskih grupa. Vodikove veze u velikoj mjeri određuju sva druga svojstva. Od-

ovdje: odnos metilenske i amidne grupe utiče i na rastvorljivost i na otpornost na vodu

kosti, i na fizičko-mehaničkim, i na drugim pokazateljima.

HOOC–CH 2 –NH 2 + HOOC–CH–NH 2 HOOC–CH 2 –NH–CO–CH–NH 2

CH 3 -H 2 O CH 3

glicin alanin glicilalanin peptidna veza

(gli-ala)

Di-, tri-, .... polipeptidi se nazivaju imenom aminokiselina koje čine polipeptid, u kojem sve ulazne aminokiseline kao radikali završavaju sa - mulj, a posljednja aminokiselina zvuči nepromijenjeno u nazivu.

Smola se dobija polikondenzacijom ε - aminokaproične kiseline ili polimerizacijom kaprolaktama (laktama ε - kaproične kiseline) kapron:

N CH 2 CH 2 [- NH - (CH 2) 5 - CO - NH - (CH 2) 5 - CO -] m

kaprolaktam polikaprolaktam (kapron)

Ova smola se koristi u proizvodnji sintetičkih najlonskih vlakana.

Još jedan primjer sintetičkog vlakna je enant.

Enant je poliamid enantične kiseline. Enant se dobija polikondenzacijom 7-aminoheptanske kiseline, koja je u reakciji u obliku unutrašnje soli:

N N + H 3 - (CH 2) 6 - COO - [ - NH - (CH 2) 6 - CO -] n + n H 2 O

Enant se koristi za proizvodnju sintetičkih vlakana, u proizvodnji "vještačkog" krzna, kože, plastike itd. Enant vlakna odlikuju se visokom čvrstoćom, lakoćom i elastičnošću.

Testovi za samokontrolu znanja na temu: "Aminokiseline"

1. Imenujte jedinjenje prema sistematskoj nomenklaturi

CH 3 - CH - COOH

A) 2-aminopropanska kiselina

B) a-aminopropionska kiselina

C) a-alanin

D) 2-aminopropionska kiselina

2. Imenujte jedinjenje prema istorijskoj nomenklaturi

CH 3 - CH - CH - COOH

A) a-amino - b- metilbuterna kiselina

B) a-metil - b- aminobuterna kiselina

C) 2-amino-3-metilbutanska kiselina

D) 2-metil - 3 - aminobutanska kiselina

3. Alanin H NH 2 pripada seriji

4. Produkti reakcije su

CH 2 - COOH PCl 5 B

NH2 NH3 C

A) A: CH 2 - COONa; B: CH 2 - COCl; C: CH 2 - CONH 2

B) A: CH 2 - COONa; B: CH 2 - COCl 2; C: CH 2 - CONH 4

C) A: CH 2 - COONa; B: CH 2 - COOH; C:CH-NH2

D) A: CH 2 - COONa; B: CH 2 - COOH; C: CH 2 - CONH 2

NH 2 N + H 3 Cl - NH 2

5. Produkti reakcije su

CH 2 - COOH CH 3 Br B

NH2 CH3COCl C


HNO 2 D

A) A: CH 2 - COOH; B: CH 2 - COOH; C:CH2-COOH; D: CH 2 - COOH

N + H 3 Cl - NHCH 3 NH - COCH 3 OH

B) A: CH 2 - COOCl; B:CH2-COOCH3; C:CH2-COOH; D: CH 2 - COOH

NH 2 NH 2 NH-COCH 3 ; Oh

C) A: CH 2 - COCl 2; B: CH 2 - COOH; C:CH2-COOH; D: CH 2 - COOH

NH 2 NH-CH 3 NH - COCH 3 NH-N \u003d O

D) A: CH 2 - COCl 2; B: CH2—COBr; C:CH2-COOH; D: CH 2 - COOH

NH 2 NH 2 NH - COCH 3 OH

6. a-aminokiseline nastaju kada se zagreju

A) laktami

B) ketopiperazini

C) laktoni

D) laktidi

7. b-amino kiseline nastaju kada se zagreju

A) nezasićene kiseline

B) ketopiperazini

C) laktami

D) laktoni

8. g-amino kiseline nastaju kada se zagreju

A) laktami

B) nezasićene kiseline

C) laktidi

D) laktoni

9. Tokom polikondenzacije aminokiselina,

A) peptidi

C) piperazini

D) polieni

10. Peptidna veza u proteinskim molekulima je

11. Polikondenzacija se razlikuje od polimerizacije:

A) Nema stvaranja nusproizvoda male molekularne težine

B) Formiranje nusproizvoda niske molekularne težine

C) Oksidacija

D) Propadanje

12. Kvalitativna reakcija na a-amino kiseline je reakcija c:

A) ninhidrin

B) a-naftol

13. Reakcioni produkti u sintezi Strecker-Zelinskog nazivaju se:

CH 3 HCN NH 3 2 HOH (HCl)

CH = O A B C

A) A-α-oksinitril maslačna kiselina; B- α-aminonitril maslačne kiseline; C-

D, L -alanin;

B) A-α-oksinitril propionska kiselina; B-α-aminonitril aminopropionske kiseline C-D, L-alanin;

C) A-α-hidroksinitril valerinske kiseline; B-α-aminonitril valerinske kiseline;

C-D, L - treonin;

D) A-α-oksinitril propionska kiselina; B-α-aminonitril propionske kiseline; C-

D, L - alanin.

14. Navedite supstance u lancu transformacija:

COOC 2 H 5 O \u003d N-OH [H] (CH 3 CO) 2 O C 2 H 5 ONa

CH 2 - H2O ALI - H2O AT - CH3COOH OD - C2H5OH D

malonski eter

Cl-CH 2 -CH (CH 3) 2 H 2 O (HCl) t 0

–NaCl E - CH3COOH, I - CO2 W

–2C2H5OH

A) A-nitrozomalon estar; B - oksimalonski estar; C-N-acetiloksimalonski ester; D-Na-N-acetiloksimalonski ester; E-izobutil-N-acetiloksimalonski estar; G-izobutiloksimalonski eter; 3-izoleucin;

C) A-nitrozomalon estar; B - iminomalonski etar; C-N-acetiliminomalon ester; D-Na-N-acetiliminomalon ester; E-izobutil-N-acetiliminomalon ester; G-izobutiliminomalonski eter; 3-treonin;

C) A-nitrozomalon estar; B-aminomalonski eter; C-N-acetilaminomalon ester; D-Na-N-acetilaminomalon ester; E-izobutil-N-acetilaminomalon ester; G-izobutilaminomalon eter; Z-leucin;

D) A-oksimalonski estar; B - nitrozomalon eter; C-N-acetilnitrozomalon ester; D-Na-N-acetilnitrozomalon ester; E-izobutil-N-acetilnitrozomalon eter; G-izobutilnitrozomalon eter; Z-valine.

Ugljikohidrati

Ugljikohidrati su velika grupa organskih tvari široko rasprostranjenih u prirodi. To su glukoza, saharoza, škrob, celuloza i tako dalje.

Svake godine biljke na našoj planeti stvaraju ogromnu masu ugljikohidrata, koja se procjenjuje na sadržaj ugljika od 4 * 10 10 tona. Oko 80% suhe tvari biljaka čine ugljikohidrati, a 20-30% životinjski organizmi.

Termin "ugljikohidrati" predložio je 1844. K. Schmidt, budući da većina ovih supstanci odgovara formuli C n (H 2 O) m. Na primjer, molekul glukoze ima formulu C 6 H 12 O 6 i jednak je 6 atoma ugljika i 6 molekula vode. Kasnije su pronađeni ugljikohidrati koji nisu odgovarali ovom sastavu, na primjer, deoksiheksoza (C 6 H 10 O 5), ali je termin opstao do danas.

Ugljikohidrati su podijeljeni u dvije velike grupe - to su jednostavni ugljikohidrati ili monosaharidi (monoza), tvari koje se ne hidrolizuju, na primjer, glukoza, fruktoza. U prirodi su češće pentoze i heksoze. Druga grupa su složeni ugljikohidrati, koji, kada se hidroliziraju, daju monosaharide. Složeni ugljikohidrati se, pak, dijele na oligosaharide i polisaharide. Oligosaharidi se sastoje od dva do deset monoza ostataka. "Oligos" u prijevodu znači "nekoliko". Najjednostavniji oligosaharidi su disaharidi (bioze), koji se sastoje od dva monoza ostatka. Na primjer, saharoza C 6 H 12 O 6 sastoji se od ostataka dvije monoze: glukoze i fruktoze. Oligosaharidi koji se sastoje od ostataka tri monoze nazivaju se trioze, oni od četiri se nazivaju tetraoze i tako dalje. Polisaharidi (polioze) nastaju iz monoza kao rezultat njihove polikondenzacije, odnosno polioze su heterolančani polimeri ili biopolimeri, čiji su monomeri monoze. Heterolančani polimeri sadrže u svom lancu ne samo atome ugljika, već i atome kisika, na primjer:

NC 6 H 12 O 6 (C 6 H 10 O 5) n + (n-1) H 2 O ili (-C 6 H 10 O 4 - O -) n

Ugljikohidrati

Primjeri rješavanja problema

Postoje dva glavna načina za dobijanje makromolekularnih jedinjenja: polimerizacija i polikondenzacija.

Polimerizacija- reakcija spajanja molekula monomera, koja se odvija zbog prekida višestrukih veza.

Polimerizacija se može predstaviti općom shemom:

gdje je R supstituent, na primjer, R \u003d H, - CH 3, Cl, C 6 H 5, itd.

n je stepen polimerizacije.

Polimerizacija alkadiena s konjugiranim dvostrukim vezama (alkadieni-1,3) se odvija otvaranjem dvostrukih veza na pozicijama 1,4 ili 1,2, na primjer:

Najvredniji polimeri (gume) se dobijaju stereoregularnom polimerizacijom u 1,4-poziciji u prisustvu Ziegler-Natta katalizatora:

Za poboljšanje svojstava gume provodi se polimerizacija 1,3-butadiena i izoprena zajedno sa stirenom, akrilonitrilom i izobutilenom. Takve reakcije se nazivaju kopolimerizacijama. Na primjer,

gdje je R = - (butadien - stirenska guma),

R \u003d -C º N (butadien - nitrilna guma).

Polikondenzacija je reakcija stvaranja makromolekula iz di ili polifunkcionalnih spojeva, praćena eliminacijom proizvoda male molekularne težine (voda, amonijak, klorovodik itd.).

Polikondenzacija koja uključuje samo jedan monomer naziva se homopolikondenzacija. Na primjer,

nHO - (CH 2) 6 - COOH (n-1) H 2 O + H - [-O - (CH 2) 6 -CO -] n - OH

7-hidroksiheptan polimer

kiselina (monomer)

Kao rezultat homopolikondenzacije 6-aminoheksanske kiseline

(e-aminokaproična kiselina), dobija se kapronski polimer.

Polikondenzacija koja uključuje dva monomera koji sadrže različite funkcionalne grupe naziva se heteropolikondenzacija. Na primjer, polikondenzacija između dvobaznih kiselina i dihidričnih alkohola dovodi do proizvodnje poliestera:

nHOOS - R - COOH + nHO - R¢ - OH [- OC - R - COOR¢ - O -] n + (2n-1) H 2 O

Kao rezultat heteropolikondenzacije adipinske kiseline i heksametilendiamina, dobija se poliamid (najlon)

Primjer 1

Koliko strukturnih jedinica (n) je uključeno u makromolekulu PVC-a molekulske težine 350.000?



M m polimer = 350000

Odrediti broj strukturalnih veza - (n).

1. Shema reakcije:

2. Nađite molekulsku težinu elementarne jedinice

dodavanjem atomskih masa elemenata koji čine njegov sastav - 62,5.

3. Pronađite (n). Podijelimo molekularnu težinu elementarne jedinice: 3500: 62,5 = 5600

Odgovor: n = 5600

Primjer 2

Napišite shemu za nastajanje izobutilen dimera i trimera pod djelovanjem sumporne kiseline, uzimajući u obzir mehanizam ove reakcije (kationska polimerizacija).

Takav proces polimerizacije prvi put je uočio A.M. Butlerov pod djelovanjem sumporne kiseline na izobutilen.

Prekid lanca u ovom slučaju nastaje kao rezultat eliminacije protona (H+).

Reakcija se odvija u prisustvu vode, koja hvata proton, formirajući hidronijev kation.

Kontrolni zadaci

191. Koji se polimeri nazivaju termoplastični, termoreaktivni?

192. Napišite jednadžbu za reakciju kopolimerizacije stirena

C6H5–CH=CH2 i butadien CH2=CH–CH=CH2. Koja svojstva ima proizvod kopolimerizacije i gdje se koristi?

193. Napišite jednadžbe reakcije za polimerizaciju propilena

CH2=CH–CH3 i izobutilen H2C=C–CH3.

194. Napišite jednadžbu za reakciju polikondenzacije adipinske kiseline HOOC(SH2)4COOH i heksametilendiamina NH2(SH2)6NH2. Koji proizvod nastaje, koja svojstva ima i gdje se koristi?

195. Koji se ugljovodonici nazivaju dieni? Navedite primjere. Koja je opća formula za sastav dienskih ugljovodonika? Nacrtajte shemu polimerizacije za jedan od dienskih ugljovodonika.

196. Koja jedinjenja se nazivaju amini? Nacrtajte shemu polikondenzacije adipinske kiseline i heksametilendiamina. Kako se zove polimer nastao kao rezultat ove reakcije?

197. Izračunajte molekulsku težinu PVC-a ako je stepen polimerizacije 200. Napišite jednačinu reakcije za polimerizaciju vinil hlorida.

198. Koja jedinjenja se nazivaju aminokiselinama? Napišite formulu za najjednostavniju aminokiselinu. Nacrtajte shemu polikondenzacije aminokaproične kiseline. Kako se zove polimer nastao kao rezultat ove reakcije?

199. Napišite jednadžbe reakcije za proizvodnju kaprona iz aminokaproične kiseline NH2(CH2)5COOH i najlona iz adipinske kiseline COOH(CH2)4COOH i heksametilendiamina NH2(CH2)6NH2.

200. Kako se zovu ugljovodonici koje predstavlja izopren? Nacrtajte shemu kopolimerizacije izoprena i izobutilena.