Kodu > muud > Aminokaproonhappe polükondensatsiooni reaktsioonivõrrand. Makromolekulaarsed ühendid


Aminokaproonhappe polükondensatsiooni reaktsioonivõrrand. Makromolekulaarsed ühendid




Ülesanne 433
Milliseid ühendeid nimetatakse amiinideks? Joonistage adipiinhappe ja heksametüleendiamiini polükondensatsiooni skeem. Nimetage saadud polümeer.
Lahendus:
Amiinid nimetatakse süsivesinike derivaatideks, moodustuvad rühmade asendamisel viimastes vesinikuaatomites -NH2, -NHR või -NR" :

Sõltuvalt vesinikuaatomite arvust lämmastikuaatomi juures, mis on asendatud radikaalidega ( R ), amiine nimetatakse primaarseteks, sekundaarseteks või tertsiaarseteks.

Grupp -NH2 , mis on osa primaarsetest amiinidest, nimetatakse aminorühmaks. aatomite rühm > NH sekundaarsetes amiinides nimetatakse imino rühm.

Polükondensatsiooni skeem adipiinhape ja heksametüleendiamiin:

Anid (nailon) on adipiinhappe polükondensatsiooni saadus ja heksametüleendiamiin.

Ülesanne 442
Milliseid ühendeid nimetatakse aminohapeteks? Kirjutage lihtsaima aminohappe valem. Joonistage aminokaproonhappe polükondensatsiooni skeem. Kuidas nimetatakse saadud polümeeri?
Lahendus:
Aminohapped nimetatakse ühendeid, mille molekul sisaldab mõlemat amiin(-NH2) ja karboksüülrühmad(-COOH). Nende lihtsaim esindaja on aminoäädikhape (glütsiin): NH2-CH2-COOH.

Aminokaproehappe polükondensatsiooniskeem:

Aminokaproonhappe polükondensatsiooniprodukti nimetatakse kapron (perlon). Alates kapron saada kiude, mis on tugevamad kui looduslikud kiud. Neid kiude kasutatakse rõivaste, auto- ja lennukirehvide nööride tootmisel, vastupidavate ja mittemädanevate kalavõrkude ja püügivahendite, trossitoodete jms valmistamiseks.

See on kristalne aine, mille sulamistemperatuur on 68,5 - 690 C. Lahustume hästi vees, alkoholis, eetris ja teistes orgaanilistes lahustites. Hapete vesilahused põhjustavad hüdrolüüsi ε - ami-

nokaproehape. Kuumutamisel temperatuurini 230 - 2600 C väikese koguse vee, alkoholi, amiinide, orgaaniliste hapete juuresolekul polümeriseerub, moodustades polüamiidvaigu.

ly. See on suuremahulise tootmise toode.

ω-dodekalaktaam (laurinlaktaam) saadakse 1,3-butadieenist mitmeastmelise sünteesi teel.

3CH2

Lauriinlaktaam on kristalne aine, mille sulamistemperatuur on 153-1540 C, lahustub hästi alkoholis, benseenis, atsetoonis, vees halvasti. Kuumutamisel polümeriseerub see polüamiidiks, kuid

polümerisatsioon kulgeb halvemini kui ε-kaprolaktaami oma. (Lauriin- või dodekaanhape – CH3 (CH2) 10 COOH.)

4.2. Polüamiidide saamise meetodid Polüamiide ​​nimetatakse tavaliselt polükondensatsioonipolümeeride rühmaks, s.t. polümeerid,

eraldub polükondensatsioonireaktsioonide tulemusena. Selline ülesanne ei ole väga õige,

kuna seda tüüpi polümeere saab saada nii polükondensatsiooni kui ka polümerisatsiooni teel

monomeeride satsioon. Polükondensatsioonil saadakse ω-aminokarboksüülhapetest polüamiide

(või nende estrid), samuti dikarboksüülhapetest (või nende estritest) ja diamiinidest. Peamised polümerisatsioonimeetodid on laktaatiliste ainete hüdrolüütiline ja katalüütiline polümerisatsioon.

mov ω-aminohapped. Meetodi valiku määravad toorainebaasi võimalused ja nõuded -

mi vastava polüamiidi omadustele.

Tööstuses saadakse polüamiide ​​neljal peamisel viisil:

Dikarboksüülhapete või nende estrite heteropolükondensatsioon orgaaniliste diamiinidega

n HOOCRCOOH + n H2 NR"NH2

N H2O

- dikarboksüülhappe kloriidide heteropolükondensatsioon orgaaniliste dia-

- homopolükondensatsioonω-aminokarboksüülhapped (aminohapped) või nende estrid;

N H2O

- aminohapete laktaamide polümerisatsioon.

katalüsaator

n (CH2)n

HN(CH2)n CO

4.3. Polüamiidmärgistus Polüamiidmärgistussüsteem põhineb tootmismeetodil ja kemikaalil

struktuur. Paljudel polüamiididel, eriti aromaatsetel, on väljakujunenud oma nimed

pakuvad tootmisettevõtted.

Alifaatsete polüamiidide puhul pärast sõna "polüamiid" (väliskirjanduses "nailon")

ümmargune), millele järgneb üks või kaks koma (või punktiga) eraldatud numbrit. Kui polüamiid sünteesitakse ühest monomeerist (aminohape või laktaam), pannakse üks number,

mis vastab süsinikuaatomite arvule monomeeris. Näiteks polüamiid, mis on saadud

e-kaprolaktaam või e-aminokaproonhape, millele viidatakse kui "polüamiid 6"; polümeer aminoenanthappest - "polüamiid 7", polümeer aminoundekaanhappest -

"polüamiid 11". Tehnilises kirjanduses asendatakse sõna "polüamiid" sageli lühendiga "PA" või tähega "P". Seejärel esitatakse ülaltoodud tähistused "PA-6", "PA-11", "P-7". Komaga eraldatud kahe numbri koostis näitab, et polüamiid saadakse diamiini polükondensatsioonil dikarboksüülhappe või selle derivaatidega.

Arv (arv) enne koma näitab süsinikuaatomite arvu diamiinis; arv (arv) pärast koma on süsinikuaatomite arv kasutatud happes või selle derivaadis. Näiteks "Polüamiid 6,6" on tuletatud heksametüleendiamiinist ja adipiinhappest; "Polüamiid 6.10" -

heksametüleendiamiinist ja sebatsiinhappest. Pange tähele, et koma (või punkt)

kaks eraldavat numbrit võivad puududa. Niisiis, osariigi standard 10539-87

heksametüleendiamiinist ja sebatshappest saadud polüamiidi on ette nähtud tähistada nagu amiidide puhul "Saadud polüamiid610". alifaatsetest amiinidest ja aromaatsetest hapetest on lineaarne struktuurielement tähistatud numbriga, mis näitab süsinikuaatomite arvu molekulis

kule ja hapete seost tähistab nende nimede algustäht. Näiteks polüamiid

saadud heksametüleendiamiinist ja tereftaalhappest, mida nimetatakse polüamiidiks

Polüamiidkopolümeeride nimed koosnevad üksikute polümeeride nimedest koos tähisega

protsentuaalne koostis sulgudes (kirjanduses on sulgude asemel kasutusel sidekriips). Esimene näidatud on polüamiid, mida on rohkem kopolümeeris. Näiteks nimi-

"Polüamiid 6.10 / 6.6 (65:35)" või "Polüamiid 6.10 / 6.6 - 65/35" tähendab, et kopolümeeri kopolümeer

valmistatud 65% polüamiidist 6.10 ja 35% polüamiidist 6.6. Mõnel juhul kasutatakse lihtsustatud tähistust. Näiteks kirje P-AK-93/7 tähendab, et kopolümeer valmistatakse 93% AG soolast ja 7% ω-kaprolaktaamist (siin "A" tähistab AG soola, "K" - kaprolaktaami).

Lisaks Venemaal standarditud tähistele võivad tehnilises ja teatmekirjanduses olla ettevõtete kasutusele võetud üksikute tüüpide ja kaubamärkide pärisnimed.

lüamiidid. Näiteks "Technamid", "Zytel-1147" ja teised.

4.4. Alifaatsete polüamiidide tootmine Paljudest seni sünteesitud polüamiididest on kõige praktilisem

huvipakkuvad on:

Polüamiid 6 (polü-e-kaproamiid, polükaproamiid, kapron, nailonvaik, nailon-6,

kaproloon B, kaproliit),

polüamiid 12 (polü-ω-dodekaanamiid),

polüamiid 6.6 (polüheksametüleenadipamiid, aniid, nailon 6.6),

polüamiid 6.8 (polüheksametüleensuberiinamiid),

polüamiid 6.10 (polüheksametüleensebatsinamiid),

Polüamiidid 6 ja 12 saadakse vastavate laktaamide polümerisatsiooni teel. Os-

tal-polüamiidid tekivad heksametüleendiamiini ja kahealuseliste hapete polükondensatsioonil

4.4.1. Laktaamide polümerisatsioon Polüamiid 6 ja polüamiid 12 saadakse valdavalt sel viisil.

4.4.1.1. Polüamiid 6

Polüamiid 6 või polükaproamiid saadakse ε-kaprolaktaami polümerisatsioonil

laktaamitsükli avanemist soodustavate hüdrolüütiliste ainete või katalüsaatorite puudumine. Polümerisatsiooni protsessi vee toimel nimetatakse hüdrolüütiliseks polümerisatsiooniks.

mine. ε-kaprolaktaami katalüütiline (anioonne või katioonne) polümerisatsioon toimub leeliseliste või happeliste katalüsaatorite juuresolekul, põhiline PA-6 kogus saadakse kaprolaktaami hüdrolüütilise polümerisatsiooni teel.

ε-kaprolaktaami hüdrolüütiline polümerisatsioon voolab vee toimel, sol-

happed, soolad või muud ühendid, mis põhjustavad laktaamitsükli hüdrolüüsi. Haridus-

Polüamiidi redutseerimine toimub kahes etapis. Protsessi keemiat saab esitada skeemiga:

H2N(CH2)5COOH

HN(CH2)5CO

Protsessi esimene etapp, kaprolaktaami hüdrolüüs aminokaproonhappeks, on protsessi kõige aeglasem etapp, mis piirab selle üldist kiirust. Seetõttu sisse

Vees toimub kaprolaktaami polümerisatsioon katalüsaatorite juuresolekul. Enamasti on need aminokaproonhape ise või AG sool (heksametüleenadipaat, adi-

männhape ja heksametüleendiamiin - HOOC (CH2)4 COOH H2 N(CH2)6 NH2), milles reaktiivid on rangelt ekvimoleedises vahekorras.

Saadud polüamiidi makromolekul sisaldab vabu terminaalseid karboksüül- ja aminorühmi, mistõttu on see altid destruktiivsetele reaktsioonidele ja edasisele polükondensatsioonile.

töötlemise ajal kuumutamisel. Stabiilsema toote saamiseks saab need rühmad blokeerida, viies reaktsioonimassi monofunktsionaalseid aineid - alkohole, happeid või amiine. Sellised ühendid, mida nimetatakse stabilisaatoriteks või regulaatoriteks,

viskoossused, reageerivad lõpprühmadega ja stabiliseerivad seeläbi polümeeri, piirates selle võimet osaleda edasistes reaktsioonides. See tagab võimaluse

saada etteantud molekulmassi ja viskoossusega polümeer stabilisaatori kogust muutes

ummikud. Stabilisaatorina kasutatakse sageli äädik- ja bensoehapet.

Hüdrolüütiline polümerisatsioon on pöörduv protsess ja tasakaaluolek sõltub temperatuurist. Reaktsiooni läbiviimisel temperatuurivahemikus 230 - 2600 C on mo-

arv ja oligomeerid saadud polüamiidis on 8–10%. Sellistel temperatuuridel saab kõiki reaktiive ja polüamiidi õhuhapnik aktiivselt oksüdeerida. Seetõttu viiakse protsess läbi kõrge puhastusastmega kuiva lämmastiku inertses atmosfääris.

Polümerisatsiooniprotsessi saab läbi viia perioodiliste või pidevate skeemide järgi, kasutades erineva konstruktsiooniga seadmeid. Joonisel fig. Joonisel 3 on kujutatud skeem PA 6 tootmiseks pideval meetodil kolonn-tüüpi reaktoris. Voltimise tehnoloogiline protsess

See koosneb tooraine valmistamise, ε-kaprolaktaami polümerisatsiooni, polümeeri jahutamise, jahvatamise, pesemise ja kuivatamise etappidest.

Tooraine valmistamine seisneb kaprolaktaami sulatamises 90-1000 C juures eraldi aparaadis

määra segamisega 3. Seadmes 6 valmistatakse AG soola 50% vesilahus. Valmistage ette-

Valmistatud vedelikke toidetakse pidevalt doseerimispumpade 1 ja 4 abil läbi filtrite 2 ja 5

reaktori 7 ülemisse ossa (umbes 6 m kõrgune horisontaalse perforatsiooniga kolonn

mi metallist vaheseinad, mis aitavad kaasa reaktiivide voolu turbulentsile, kui need liiguvad ülalt alla). Reaktorit kuumutatakse läbi mantelsektsioonide diniiliga (difenüüli ja difenüüleetri eutektiline segu). Temperatuur kolonni keskosas on umbes 2500 C,

alumises - kuni 2700 C. Rõhk kolonnis (1,5 - 2,5 MPa) tagatakse lämmastiku ja pa-

saadud vee ramjee.

Polümerisatsioon algab kohe pärast komponentide segamist. vabaneb reaktsiooni käigus

ja AG-soolaga lisatud vesi aurustub. Selle aurud, mis tõusevad mööda kolonni, aitavad kaasa turbulentsile ja reaktsioonimassi segunemisele ning võtavad endaga kaasa kaprolaktaami aurud.

Kolonnist väljumisel siseneb aurusegu järjestikku püstjahutitesse 8

ja 9. Esimeses kondenseeritakse kaprolaktaam, mis naaseb kolonni. kondenseeritud-

Teises eemaldatakse veeaur puhastamiseks. Monomeeri konversioon kolonnis on umbes 90%.

Kaprolaktaam

puhastamiseks

Riis. 3. Polüamiidi 6 (polükaproamiidi) pideval meetodil tootmise skeem:

1, 4 - doseerimispumbad; 2, 5 - filtrid; 3 - kaprolaktaami sulatusmasin; 6 - aparaat AG soola lahustamiseks; 7 - kolonn-reaktor; 8, 9, - külmikud; 10 - lõikemasin; 11 - pesumasin-ekstraktor; 12 - filter; 13 - vaakumkuivati; 14 - pöörlev jootmise trummel.

Saadud sula polümeer pressitakse läbi piludega matriitsi kaas-

samba alumine osa lindi kujul pöörleva külmal pinnal

kastmistrumli 14 täpne vesi, jahutatakse ja suunatakse juht- ja tõmberullide abil lõikemasinasse 10 lihvimiseks.

ekstraktor 11. Madalmolekulaarsete ühendite sisaldus pärast pesemist on väiksem kui

1,5%. Pestud puru eraldatakse veest filtril 12 ja kuivatatakse vaakumkuivatis

13 temperatuuril 125 - 1300 C kuni niiskusesisalduseni mitte üle 0,2%.

Anioonne polümerisatsioonε-kaprolaktaami võib läbi viia lahuses või sulatatud mo-

numbrid temperatuuril alla polümeeri sulamistemperatuuri.

katalüsaator

n (CH2)5

HN(CH2)5CO

Polümerisatsioon viiakse läbi katalüütilise süsteemi juuresolekul, mis koosneb segust

talisaator ja aktivaator. Leelismetallid ja nende hüdroksiidid võivad olla katalüsaatorid.

karbonaadid, muud ühendid. Tehnoloogias kasutatakse peamiselt naatriumsoola ε - kapro-

laktaam, mis moodustub naatriumi ja laktaami koostoimel.

(CH2)5

1/2 H2

N-Na+

See sool reageerib kergesti laktaamiga, moodustades N-atsüülderivaadi, mis lisatakse

ühendub laktaamiga, moodustades polüamiidahela ja jääb selle lõppu lõpuni

monomeeri tarbimine.

(CH2)5

(CH2)5

(CH2)5

N-Na+

N-CO-(CH2)5-NH

Aktivaatorid (kokatalüsaatorid) aitavad reaktsiooni kiirendada. Nende kvaliteedis

Kasutatakse laktaami N-atsüülderivaate või ühendeid, mis on võimelised laktaami atsüülima

seal polümerisatsiooni tingimustes (karboksüülhappe anhüdriidid, estrid, isotsüanaadid jne). Under

sellise süsteemi mõjul toimub ε-kaprolaktaami polümerisatsioon ilma induktsiooniperioodita

atmosfäärirõhul ja lõpeb 140 -

1800 C 1-1,5 tundi monomeeri konversiooniga 97-99%.

Kaprolaktaam

Sellised "pehmed" tingimused ja polümerisatsiooni kiirus

lubada seda läbi viia mitte reaktorites, vaid vormides,

millel on tulevaste toodete konfiguratsioon ja mõõtmed.

Anioonse polümerisatsiooni teine ​​eelis on

võimalus saada ühtlaselt jaotunud polüamiide

kaprolaktaam

keerdunud sferuliitstruktuur, ilma kokkutõmbuvate kestadeta

veinid, poorid, praod ja muud vead.

ε-kaprolaktaami anioonse polümerisatsiooni meetod

sulatada ε-kaprolaktaami naatriumsoola juuresolekul

ja aktivaatorit nimetati "kiire polümeer-

satsioon” ja saadud polümeer on oma nime saanud

Küttekapis

mahavalgunud või kaprolon B. Seda kasutatakse ka

kaproliiti tootmine:

1 - doseerimispump; 2 - reaktor

pealkiri "polüamiidplokk" Enda loovutamine

kaprolaktaami naatriumsoola tootmine; 3-

filter; 4 - sulatusseade; 5 - segisti capro

polü-ε- nimi

laktaam N-atsetüülkaprolaktaamiga; 6 - enne-

zirovochny pump; 7 - segisti; 8 - kuju

kaproamiid on seletatav asjaoluga, et kaproloon B, millel on sama keemiline struktuur kui polü-

amiid 6, erineb sellest märkimisväärselt omaduste poolest. Sellel on suurem tugevus (tabel 5).

ness, kõvadus, kuumakindlus, vähem vett imav jne.

Seda selgitatakse artiklis

veidi suurem kaproliiti molekulmass ja teiseks rohkem järjestatud

struktuur. Kaproloon B hankimine hõlmab (joonis 4)

tooraine valmistamise etapid, segatud

komponendid ja polümerisatsioon.

Tooraine valmistamise etapis sulatatakse kaprolaktaam ja

kuivatatakse põhjalikult alarõhu all lämmastiku atmosfääris anumas

tippige segistiga 4.

Pool sellest sulast segatakse pärast filtreerimist aparaadis.

arvutatud metallilise naatriumi kogusega naatriumsoola valmistamiseks

ε-kaprolaktaam ja teine ​​pool - aparaadis 5 segatakse kokatalüsaatoriga (N - ace-

tilkaprolaktaam). Mõlemad sulandid (lahused) temperatuuriga 135 - 140 0 C doseeritakse pumbaga.

mi 1 ja 6 vajalikus vahekorras kiirmikserisse 7, kust segu satub valuvormidesse, mille maht võib ulatuda 0,4 - 0,6 m3-ni. Täidetud vormid paigaldatakse 1,0 - 1,5 tunniks küttekappidesse järkjärgulise suurendamisega polümerisatsiooniks

Seejärel jahutatakse polümeeriga vormid aeglaselt toatemperatuurini.

temperatuur ja polümeeri valandid eemaldatakse neist. Monomeeri mahapesemisel on vajalik -

siin pole huvi, kuna selle sisaldus ei ületa 1,5–2,5%.

ε-kaprolaktaami kiiret polümerisatsiooni kasutatakse suurte ja paksuseinaliste või mittestandardsete valmistoodete, aga ka valandite saamiseks, millest tooted valmistatakse mehaanilisel töötlemisel.

4.4.1.2. Polüamiid 12

Polüamiid 12 (polü-ω-dodekaanamiid või nailon 12) saadakse tööstuses meetoditega

ω-dodekalaktaami hüdrolüütiline ja anioonne polümerisatsioon.

N H2O

Hüdrolüütiline polümerisatsioon viiakse läbi vee ja happe (adipiin,

ortofosforhape). Selle meetodiga nailon 12 saamise tehnoloogia sarnaneb polüamiidi 6 sünteesi tehnoloogiaga. Polüamiidi 12 omadused on näidatud tabelis 5.

ω-dodekalaktaami anioonne polümerisatsioon on samuti sarnane ε-kaprolaktaami omaga.

Madalamatel temperatuuridel moodustub polümeer, millel on suurem molekulmass, ühtlasemalt arenenud sferuliitne struktuur ja selle tulemusena suurenenud füüsikaline aktiivsus.

mehaanilised omadused.

4.4.2. Heksametüleendiamiini ja dikarboksüülhapete polükondensatsioon Polüamiidid dikarboksüülhapetest ja diamiinidest või aminohapetest saadakse selle meetodiga

tasakaaluline polükondensatsioon. Suure molekulmassiga polümeeri sünteesiks on see vajalik

dimo täidab mitu peamist tingimust. Üks neist on tingitud polükondensatsioonireaktsioonide pöörduvusest. Selle tõttu moodustub piisavalt kõrge molekulmassiga polümeer

on võimalik ainult vee õigeaegse ja täieliku eemaldamisega, mis saavutatakse läbiviimisega

töödeldakse vaakumis või pideva vooluga läbi kuiva inertgaasi reaktsioonimassi.

Lisaks tuleb arvestada, et reaktsiooni kulgedes vähenevad reagentide kontsentratsioonid ja protsessi kiirus. Tüüpiline viis reaktsioonide kiiruse suurendamiseks on temperatuuri tõstmine. Kuid üle 3000 C hakkavad polüamiidid märgatavalt lagunema.

vannun. Seetõttu on piisava konversiooni saavutamiseks vaja kestust pikendada

reaktiivide kontaktitugevus. Seega saab saadud polüamiidide molekulmassi nende moodustumise ajal protsessi kestuse järgi kontrollida.

Lisaks temperatuuri- ja ajateguritele kõrge molekulmassi saamiseks

Liamiid nõuab reaktiivide ranget ekvimolekulaarsust. Neist ühe liig, isegi 1% piires, põhjustab polümeeriahelate moodustumist, mille otstes on

üleliigse reaktiivi identsed funktsionaalrühmad. Diamiini liia korral on lõpprühmadeks NH2 rühmad ja happe liia korral COOH rühmad. See peatab ahelreaktsiooni. Ekvimolekulaarsus saavutatakse kasutades

mitte hapete ja diamiinide endi, vaid nende happesoolade lükondensatsioon. Selliste soolade valmistamine on

See on iseseisev etapp polüamiidi sünteesi protsessis polükondensatsiooni teel. Kasutatud

soolade polükondensatsiooni ioonil on mitmeid eeliseid: soolad on mittetoksilised, kergesti kristallevad

lüüsitakse, praktiliselt ei muutu, erinevalt diamiinidest, omadused pikaajalisel säilitamisel

nii, ei vaja säilitamisel eritingimusi.

Reaktiivide ekvimolekulaarsuse tagamine peaks teoreetiliselt kaasa tooma

lõpmatult suure molekulmassiga polümeeri moodustumine. Tööstuspraktikas on aga osa reagentide vältimatu kadumise ja kõrvalreaktsioonide tõttu, mis

funktsionaalrühmad võivad siseneda, polümeeride molekulmass on vahemikus 10 000 - 50 000.

4.4.2.1. Polüamiid 6.6

Polüamiid 6.6 (polüheksametüleenadipamiid, P-66, nailon 6.6, aniid) tekib polü-

heksametüleendiamiini ja adipiinhappe kondenseerumine.

HN(CH) NHCO(CH) CO

N H2O

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

... .

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

kuum... .. .. ...... ..... . ......................

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

..... ..

...... .

..... ....

külm

Polüamiid

Joonis 5. Polüheksametüleendidiamiidi (polüamiid 6.6) tootmise skeem:

1 - tsentrifuug; 2 - seade soola lahusest eraldamiseks; 3 - aparaat soola saamiseks; 4 - autoklaavireaktor; 5 - külmik; 6 - kondensaadi koguja; 7 - lõikemasin; 8 - kuivati; 9 - jahutusvann

Protsessi esimene etapp on adipiinhappe ja heksametüleendiamiidhappe soola süntees.

(AG soolad). Soolalahus moodustatakse kuumutatud aparaadis 3 segades 20%

adipiinhappe tanoolilahus 50–60% heksametüleendiamiini lahusega metanoolis. Massi jahutamisel eraldub aparaadis 2 lahusest metanoolis halvasti lahustuv AG sool. Selle kristallid eraldatakse tsentrifuugis 1 emavedelikust, kuivatatakse ja kasutatakse

kasutatakse polükondensatsiooniks. Sool – valge kristalne pulber, mille sulamistemperatuur on 190–1910 °C,

vees kergesti lahustuv, kuivas säilitamisel ja vesilahuste kujul stabiilne.

AG soolast polüamiidi 6,6 sünteesimise protsess ei erine palju polümerisatsiooniprotsessist

ε-kaprolaktaam. Kõige olulisem omadus on polükooni kõrgendatud temperatuur

tihendid. Optimaalne reaktsioonikiirus saavutatakse temperatuuril 270 - 2800 C. Sel juhul kulgeb reaktsioon peaaegu lõpuni ja tasakaalu saavutamisel moodustub polümeer, mis sisaldab alla 1% monomeere ja madala molekulmassiga ühendeid. Molekulmassi jaotus on üsna kitsas. Olulise polüdisperssuse puudumise põhjuseks on külgmine de-

temperatuuri ja madala molekulmassiga fraktsioonide mõjul toimuvad struktuursed protsessid. Esiteks hävitatakse suure molekulmassiga fraktsioonid. Rohkem-

aktiivsem piiramine nende esinemisele kaubanduslikus polümeeris, lisatakse need reaktsioonimassile -

kõik monofunktsionaalsed ühendid, mis on võimelised reageerima polüamino-terminaalsete rühmadega

Jah. Nagu polüamiidi 6 sünteesil, on sellised stabilisaatorid (viskoossuse regulaatorid)

luud) võivad olla äädikhape, bensoehape. Need ühendid mitte ainult ei piira molekulaarsust

polümeeri molekulmass selle moodustumise ajal, vaid aitab kaasa ka polümeeri viskoossuse püsivusele.

polümeeri sula selle töötlemisel, s.o. ümbersulatamisel, mis võib põhjustada täiendavat polükondensatsiooni.

Polükondensatsioon viiakse läbi autoklaavis rõhul 1,5–1,9 MPa lämmastiku atmosfääris.

Autoklaav 4 täidetakse AG soolaga, äädikhappe lisamisega (0,1–0,2 mol soola mooli kohta) ja

aparaati läbi särgi kuumutatakse diniiliga temperatuurini 2200 C. Edasi 1,5-2 tundi pimedas

Temperatuur tõuseb järk-järgult 270 - 2800 C. Seejärel langeb rõhk atmosfäärirõhuni ja pärast lühikest kokkupuudet tõuseb uuesti. Selliseid rõhumuutusi korratakse

paar korda. Rõhu langusega polükondensatsiooni käigus tekkinud vesi keeb

sulab ja selle aurud segavad lisaks polümeersulatit. Autoklaavist väljuv veeaur kondenseeritakse külmikus 5, kogutakse kollektorisse 6 ja juhitakse puhastussüsteemidesse.

reovee äravoolud. Protsessi lõpus (6–8 tundi) eemaldatakse ülejäänud vesi vaakumis,

ja polüamiidsulam aparaadist läbi ketruse pressitakse lindi kujul vanni 9 koos

4.4.2.2. Polüamiidid 6.8 ja 6.10

Need polüamiidid saadakse heksametüleendiamiini ja vastava ki-

pesa (suberic ja sebacic), kasutades tehnoloogiaid, mis on sarnased tootmistehnoloogiaga

diamiid 6,6.

Happed ja diamiin viiakse reaktsioonisse nende soolade kujul.

Nendest polüamiididest pakub seni praktilist huvi vaid polüamiid 610,

kuna suberiinhappe tootmist piirab selle keerukus.

Polüamiidide 6.8 ja 6.10 omadused on toodud tabelis 5.

Segapolüamiide ​​toodetakse sarnasel viisil, kui polükondensatsiooni sisestatakse erinevad komponendid, näiteks AG ja kaprolaktaami soolad, AG, SG soolad ja kaprolaktaami soolad.

4.4.3. Diamiinide ja dikarboksüülhappe kloriidide polükondensatsioon

Seda meetodit ei ole alifaatsete polüamiidide puhul tööstuses laialdaselt kasutatud karboksüülhappekloriidide kallinemise tõttu. Sellest hoolimata,

see on ainuke enamiku aromaatsete polüamiidide, eriti fenülooni ja kevlari sünteesiks.

4.5. Alifaatsete polüamiidide omadused ja kasutusalad Alifaatsed polüamiidid on kõvad sarvelaadsed tooted valgest kuni heleda kreemini.

liikuv värv, sulamine kitsas temperatuurivahemikus (tabel 5). Kitsad intervallid

sulamistemperatuuri väärtused näitavad madalat polüdisperssust ja kõrget kontsentratsiooni

Veojõud kristallilise faasi polümeerides. Selle sisaldus võib ulatuda 60-80% ja sõltub

sõelud makromolekulide struktuuri kohta. regulaarne alifati

cal homopolüamiidid, mille eripäraks on sisaldus makro-

ainult ühe happe ja ühe diamiini radikaalide molekul. Need on näiteks polüamiid 6,

polüamiid 6.6, polüamiid 6.10. Toodetes sisalduva materjali kristallilisuse astet mõjutavad tingimused

sõltuvalt selle töötlemisest, kuumtöötlusrežiimist, niiskusesisaldusest ja spetsiaalsetest lisanditest. Ste-

segatud (saadud kahest või enamast monomeerist) polüamiidide kristallilisus on väiksem. Need on vähem vastupidavad, kuid neil on suurenenud elastsus, läbipaistvad.

Polüamiidide kõrge sulamistemperatuur on seletatav tugevate vesiniksidemetega makromolekulide vahel. Nende sidemete arv sõltub otseselt amiidrühmade arvust makromolekulis ja on seetõttu pöördvõrdeline metüleenrühmade arvuga. Vesiniksidemed määravad suurel määral kõik muud omadused. Alates-

siin: metüleen- ja amiidrühmade suhe mõjutab nii lahustuvust kui ka veekindlust

luude ja füüsiliste ja mehaaniliste ning muude näitajate kohta.

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

CH3-H2O CH3

glütsiinalaniin glütsüülalaniini peptiidside

(gli-ala)

Di-, tri-, .... polüpeptiide nimetatakse polüpeptiidi moodustavate aminohapete nimede järgi, milles kõik sissetulevad aminohapped radikaalidena lõpevad - muda, ja viimane aminohape kõlab nimes muutumatuna.

Vaik saadakse ε-aminokaproonhappe polükondensatsioonil või kaprolaktaami (laktaam-ε-kaproonhape) polümerisatsioonil. kapron:

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

kaprolaktaam polükaprolaktaam (kaproon)

Seda vaiku kasutatakse sünteetiliste nailonkiudude tootmisel.

Teine sünteetilise kiu näide on enant.

Enanth on enanthappe polüamiid. Enant saadakse 7-aminoheptaanhappe polükondensatsioonil, mis on reaktsioonis sisesoola kujul:

N N + H3 - (CH 2) 6 - COO - [ - NH - (CH 2) 6 - CO -] n + n H 2 O

Enanti kasutatakse sünteetiliste kiudude valmistamiseks, "kunstliku" karusnaha, naha, plastide jne tootmiseks. Enanti kiude iseloomustab suur tugevus, kergus ja elastsus.

Testid teadmiste enesekontrolliks teemal: "Aminohapped"

1. Nimetage ühend süstemaatilise nomenklatuuri järgi

CH 3 - CH - COOH

A) 2-aminopropaanhape

B) a-aminopropioonhape

C) a-alaniin

D) 2-aminopropioonhape

2. Nimetage ühend ajaloolise nomenklatuuri järgi

CH 3 - CH - CH - COOH

A) a-amino-b-metüülvõihape

B) a-metüül-b-aminovõihape

C) 2-amino-3-metüülbutaanhape

D) 2-metüül-3-aminobutaanhape

3. Alaniin H NH 2 kuulub sarja

4. Reaktsiooniproduktid on

CH2 – COOH PCl 5 B

NH2 NH3 C

A) A: CH2-COONa; B: CH2-COCI; C: CH2 - CONH2

B) A: CH2-COONa; B: CH2-COCI2; C: CH2-CONH4

C) A: CH2-COONa; B: CH2-COOH; C:CH-NH2

D) A: CH2-COONa; B: CH2-COOH; C: CH2 - CONH2

NH 2 N + H 3 Cl - NH 2

5. Reaktsiooniproduktid on

CH2 – COOH CH3Br B

NH2 CH3COCl C


HNO 2 D

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

N + H3Cl-NHCH3NH-COCH3OH

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

NH2NH2NH-COCH3; Oh

C) A: CH2-COCI2; B: CH2-COOH; C: CH2-COOH; D: CH2-COOH

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

D) A: CH2-COCI2; B: CH2-COBr; C: CH2-COOH; D: CH2-COOH

NH 2 NH 2 NH - COCH 3 OH

6. Kuumutamisel tekivad a-aminohapped

A) laktaamid

B) ketopiperasiinid

C) laktoonid

D) laktiidid

7. b-aminohapped tekivad kuumutamisel

A) küllastumata happed

B) ketopiperasiinid

C) laktaamid

D) laktoonid

8. Kuumutamisel tekivad g-aminohapped

A) laktaamid

B) küllastumata happed

C) laktiidid

D) laktoonid

9. Aminohapete polükondensatsiooni ajal

A) peptiidid

C) piperasiinid

D) polüeenid

10. Peptiidside valgu molekulides on

11. Polükondensatsioon erineb polümerisatsioonist:

A) Madala molekulmassiga kõrvalsaadused ei moodustu

B) Madala molekulmassiga kõrvalsaaduste teke

C) Oksüdatsioon

D) lagunemine

12. Kvalitatiivne reaktsioon a-aminohapetele on reaktsioon c:

A) ninhüdriin

B) a-naftool

13. Streckeri-Zelinsky sünteesi reaktsiooniproduktid on nimetatud:

CH 3 HCN NH 3 2 HOH (HCl)

CH = O A B C

A) A-a-oksünitriilvõihape; B-võihappe α-aminonitriil; C-

D, L-alaniin;

B) A-a-oksünitriilpropioonhape; aminopropioonhappe B-α-aminonitriil, C-D, L-alaniin;

C) palderjanhappe A-a-hüdroksünitriil; palderjanhappe B-α-aminonitriil;

C-D, L - treoniin;

D) A-a-oksünitriilpropioonhape; propioonhappe B-α-aminonitriil; C-

D, L - alaniin.

14. Nimetage teisendusahelas olevad ained:

COOC 2 H 5 O \u003d N-OH [H] (CH3CO)2O C2H5ONa

CH 2 - H2O AGA - H2O AT - CH3COOH FROM - C2H5OH D

malooneeter

Cl-CH2-CH (CH3)2H20 (HCl) t 0

–NaCl E - CH3COOH, JA - CO2 W

–2C2H5OH

A) A-nitrosomalooni ester; B - oksimmaloonester; C-N-atsetüüloksümaloonester; D-Na-N-atsetüüloksümaloonester; E-isobutüül-N-atsetüüloksümaloonester; G-isobutüüloksimmalooneeter; 3-isoleutsiin;

C) A-nitrosomalooni ester; B - iminomalooneeter; C-N-atsetüüliminomalooni ester; D-Na-N-atsetüüliminomalooni ester; E-isobutüül-N-atsetüüliminomalooni ester; G-isobutüüliminomalooneeter; 3-treoniin;

C) A-nitrosomalooni ester; B-aminomalooneeter; C-N-atsetüülaminomalooni ester; D-Na-N-atsetüülaminomalooni ester; E-isobutüül-N-atsetüülaminomalooni ester; G-isobutüülaminomalooneeter; Z-leutsiin;

D) A-oksimmaloonester; B - nitrosomalooni eeter; C-N-atsetüülnitrosomalooni ester; D-Na-N-atsetüülnitrosomalooni ester; E-isobutüül-N-atsetüülnitrosomalooneeter; G-isobutüülnitrosomalooneeter; Z-valiin.

SÜSIVESIKUD

Süsivesikud on suur rühm orgaanilisi aineid, mis on looduses laialt levinud. Need on glükoos, sahharoos, tärklis, tselluloos ja nii edasi.

Igal aastal loovad meie planeedi taimed tohutu süsivesikute massi, mille süsinikusisaldus on hinnanguliselt 4 * 10 10 tonni. Taimede kuivainest moodustavad umbes 80% süsivesikud ja 20-30% loomorganismid.

Mõiste "süsivesikud" pakkus 1844. aastal välja K. Schmidt, kuna enamik neist ainetest vastab valemile Cn (H20) m. Näiteks glükoosimolekuli valem on C6H12O6 ja see võrdub 6 süsinikuaatomiga ja 6 veemolekuliga. Hiljem leiti süsivesikuid, mis sellele koostisele ei vastanud, näiteks desoksüheksoos (C 6 H 10 O 5), kuid see termin on säilinud tänapäevani.

Süsivesikud jagunevad kahte suurde rühma - need on lihtsad süsivesikud või monosahhariidid (monoosid), ained, mis ei läbi hüdrolüüsi, näiteks glükoos, fruktoos. Looduses on pentoosid ja heksoosid levinumad. Teine rühm on komplekssüsivesikud, mis hüdrolüüsimisel annavad monosahhariide. Komplekssed süsivesikud jagunevad omakorda oligosahhariidideks ja polüsahhariidideks. Oligosahhariidid koosnevad kahest kuni kümnest monoosijäägist. "Oligos" tähendab tõlkes "vähe". Lihtsamad oligosahhariidid on disahhariidid (bioosid), mis koosnevad kahest monoosijäägist. Näiteks sahharoos C 6 H 12 O 6 koosneb kahe monoosi jääkidest: glükoosist ja fruktoosist. Kolme monoosi jääkidest koosnevaid oligosahhariide nimetatakse trioosideks, nelja monoosi jääkidest koosnevaid oligosahhariide tetraoosideks jne. Monoosidest tekivad polüsahhariidid (polüoosid) nende polükondensatsiooni tulemusena ehk polüoosid on heteroahelalised polümeerid ehk biopolümeerid, mille monomeerideks on monoosid. Heteroahela polümeerid sisaldavad oma ahelas mitte ainult süsinikuaatomeid, vaid ka hapnikuaatomeid, näiteks:

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

Süsivesikud

Näited probleemide lahendamisest

Makromolekulaarsete ühendite saamiseks on kaks peamist viisi: polümerisatsioon ja polükondensatsioon.

Polümerisatsioon- monomeeride molekulide ühenduse reaktsioon, mis kulgeb mitme sideme katkemise tõttu.

Polümerisatsiooni saab esitada üldskeemiga:

kus R on asendaja, näiteks R \u003d H, - CH3, Cl, C6H5 jne.

n on polümerisatsiooniaste.

Alkadieenide polümerisatsioon konjugeeritud kaksiksidemetega (alkadieenid-1,3) toimub kaksiksidemete avamisega positsioonides 1,4 või 1,2, näiteks:

Kõige väärtuslikumad polümeerid (kummid) saadakse stereoregulaarse polümerisatsiooni teel 1,4-asendis Ziegler-Natta katalüsaatorite juuresolekul:

Kummide omaduste parandamiseks viiakse 1,3-butadieeni ja isopreeni polümerisatsioon läbi koos stüreeni, akrüülnitriili ja isobutüleeniga. Selliseid reaktsioone nimetatakse kopolümerisatsioonideks. Näiteks,

kus R = - (butadieen - stüreenkumm),

R \u003d -C º N (butadieen - nitriilkummi).

Polükondensatsioon on makromolekulide moodustumise reaktsioon di- või polüfunktsionaalsetest ühenditest, millega kaasneb madala molekulmassiga saaduste (vesi, ammoniaak, vesinikkloriid jne) elimineerimine.

Polükondensatsiooni, mis hõlmab ainult ühte monomeeri, nimetatakse homopolükondensatsiooniks. Näiteks,

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

7-hüdroksüheptaanpolümeer

hape (monomeer)

6-aminoheksaanhappe homopolükondensatsiooni tulemusena

(e-aminokaproonhape), saadakse kapronpolümeer.

Polükondensatsiooni, mis hõlmab kahte monomeeri, mis sisaldavad erinevaid funktsionaalseid rühmi, nimetatakse heteropolükondensatsiooniks. Näiteks kahealuseliste hapete ja kahehüdroksüülsete alkoholide vaheline polükondensatsioon põhjustab polüestrite tootmist:

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

Adipiinhappe ja heksametüleendiamiini heteropolükondensatsiooni tulemusena saadakse polüamiid (nailon)

Näide 1

Mitu struktuuriüksust (n) sisaldab 350 000 molekulmassiga PVC makromolekul?



M m polümeer = 350 000

Määrake struktuursete linkide arv - (n).

1. Reaktsiooniskeem:

2. Leidke elementaarühiku molekulmass

liites selle koostise moodustavate elementide aatommassid - 62,5.

3. Leidke (n). Jagame elementaarühiku molekulmassi: 3500: 62,5 = 5600

Vastus: n = 5600

Näide 2

Kirjutage skeem isobutüleendimeeri ja trimeeri moodustumise kohta väävelhappe toimel, võttes arvesse selle reaktsiooni mehhanismi (katioonne polümerisatsioon).

Sellist polümerisatsiooniprotsessi täheldas esimest korda A.M. Butlerov väävelhappe toimel isobutüleenile.

Ahela lõpetamine toimub sel juhul prootoni (H +) elimineerimise tulemusena.

Reaktsioon toimub vee juuresolekul, mis hõivab prootoni, moodustades hüdroniumkatiooni.

Kontrollülesanded

191. Milliseid polümeere nimetatakse termoplastideks, termoreaktiivseteks?

192. Kirjutage stüreeni kopolümerisatsiooni reaktsiooni võrrand

C6H5–CH=CH2 ja butadieen CH2=CH–CH=CH2. Millised omadused on kopolümerisatsioonitootel ja kus seda kasutatakse?

193. Kirjutage propüleeni polümerisatsiooni reaktsioonivõrrandid

CH2=CH–CH3 ja isobutüleen H2C=C–CH3.

194. Kirjutage adipiinhappe HOOC(СH2)4COOH ja heksametüleendiamiini NH2(СH2)6NH2 polükondensatsioonireaktsiooni võrrand. Mis toode tekib, millised omadused sellel on ja kus seda kasutatakse?

195. Milliseid süsivesinikke nimetatakse dieenideks? Too näiteid. Mis on dieeni süsivesinike koostise üldvalem? Joonistage ühe dieeni süsivesiniku polümerisatsiooniskeem.

196. Milliseid ühendeid nimetatakse amiinideks? Joonistage adipiinhappe ja heksametüleendiamiini polükondensatsiooni skeem. Mis on selle reaktsiooni tulemusena tekkinud polümeeri nimi?

197. Arvutage PVC molekulmass, kui polümerisatsiooniaste on 200. Kirjutage vinüülkloriidi polümerisatsiooni reaktsioonivõrrand.

198. Milliseid ühendeid nimetatakse aminohapeteks? Kirjutage lihtsaima aminohappe valem. Joonistage aminokaproonhappe polükondensatsiooni skeem. Mis on selle reaktsiooni tulemusena tekkinud polümeeri nimi?

199. Kirjutage reaktsioonivõrrandid kaproni tootmiseks aminokaproonhappest NH2(CH2)5COOH ja nailoni tootmiseks adipiinhappest COOH(CH2)4COOH ja heksametüleendiamiinist NH2(CH2)6NH2.

200. Mis on isopreeniga tähistatud süsivesinike nimed? Joonistage isopreeni ja isobutüleeni kopolümerisatsiooni skeem.