namai > Kita > Aminokaprono rūgšties polikondensacijos reakcijos lygtis. Makromolekuliniai junginiai


Aminokaprono rūgšties polikondensacijos reakcijos lygtis. Makromolekuliniai junginiai




433 užduotis
Kokie junginiai vadinami aminais? Nubraižykite adipo rūgšties ir heksametilendiamino polikondensacijos schemą. Pavadinkite gautą polimerą.
Sprendimas:
Aminai vadinami angliavandenilių dariniais, susidaro pakeičiant grupes paskutiniuose vandenilio atomuose -NH2, -NHR arba -NR" :

Priklausomai nuo vandenilio atomų skaičiaus prie azoto atomo, pakeistų radikalais ( R ), aminai vadinami pirminiais, antriniais arba tretiniais.

Grupė -NH2 , kuris yra pirminių aminų dalis, vadinamas amino grupe. atomų grupė >NH antriniuose aminuose vadinamas imino grupė.

Polikondensacijos schema adipo rūgštis ir heksametilendiaminas:

Anid (nailono) yra adipo rūgšties polikondensacijos produktas ir heksametilendiaminas.

442 užduotis
Kokie junginiai vadinami aminorūgštimis? Parašykite paprasčiausios aminorūgšties formulę. Nubraižykite aminokaproinės rūgšties polikondensacijos schemą. Kaip vadinamas gautas polimeras?
Sprendimas:
Amino rūgštys vadinami junginiai, kurių molekulėje yra tiek aminas(-NH2) ir karboksilo grupės(-COOH). Paprasčiausias jų atstovas yra aminoacto rūgštis (glicinas): NH2-CH2-COOH.

Aminokaproinės rūgšties polikondensacijos schema:

Aminokaprono rūgšties polikondensacijos produktas vadinamas kapronas (perlonas). Iš kapronas gauti pluošto, kuris yra stipresnis už natūralų pluoštą. Šie pluoštai naudojami drabužių, automobilių ir lėktuvų padangų kordų gamyboje, patvarių ir nepūvančių žvejybos tinklų bei įrankių, virvių gaminių ir kt.

Tai kristalinė medžiaga, kurios Tlydas = 68,5 - 690 C. Gerai ištirpinkime vandenyje, alkoholyje, eteryje ir kituose organiniuose tirpikliuose. Vandeniniai rūgščių tirpalai sukelia hidrolizę į ε - ami-

nokaproinė rūgštis. Kaitinant iki 230 - 2600 C, esant nedideliam kiekiui vandens, alkoholio, aminų, organinių rūgščių, polimerizuojasi ir susidaro poliamidinė derva.

ly. Tai didelio masto gamybos produktas.

ω-dodekalaktamas (laurinlaktamas) gaunamas kelių pakopų sintezės būdu iš 1,3-butadieno.

3CH2

Laurino laktamas yra kristalinė medžiaga, kurios Tlydymosi temperatūra = 153 - 1540 C, gerai tirpsta alkoholyje, benzene, acetone, blogai vandenyje. Kaitinamas, jis polimerizuojasi į poliamidą, tačiau

polimerizacija vyksta blogiau nei ε-kaprolaktamo. (Lauro arba dodekano rūgštis – CH3 (CH2) 10 COOH.)

4.2. Poliamidų gavimo būdai Poliamidai dažniausiai vadinami polikondensacinių polimerų grupe, t.y. polimerai,

išsiskiriantys dėl polikondensacijos reakcijų. Tokia užduotis nėra labai teisinga,

kadangi tokio tipo polimerus galima gauti tiek polikondensacijos, tiek polimerizacijos būdu

monomerų zacija. Polikondensacijos būdu iš ω-aminokarboksirūgščių susidaro poliamidai

(arba jų esteriai), taip pat iš dikarboksirūgščių (arba jų esterių) ir diaminų. Pagrindiniai polimerizacijos būdai yra hidrolizinė ir katalizinė laktatų polimerizacija.

mov ω-aminorūgštys. Metodo pasirinkimą lemia žaliavos bazės galimybės ir keliami reikalavimai -

mi į atitinkamo poliamido savybes.

Pramonėje poliamidai gaunami keturiais pagrindiniais būdais:

Dikarboksirūgščių arba jų esterių heteropolikondensacija su organiniais diaminais

n HOOCRCOOH + n H2 NR"NH2

N H2O

- dikarboksirūgšties chloridų heteropolikondensacija su organinėmis dia-

- homopolikondensacijaω-aminokarboksirūgštys (aminorūgštys) arba jų esteriai;

N H2O

- aminorūgščių laktamų polimerizacija.

katalizatorius

n (CH2)n

HN(CH2)n CO

4.3. Poliamido ženklinimas Poliamido ženklinimo sistema pagrįsta gamybos metodu ir chemine medžiaga

struktūra. Nemažai poliamidų, ypač aromatinių, turi savo pavadinimus

teikia gamybos įmonės.

Alifatiniams poliamidams po žodžio „poliamidas“ („nailonas“ užsienio literatūroje)

apvalus), po kurio rašomas vienas arba du skaičiai, atskirti kableliu (arba tašku). Jei poliamidas sintetinamas iš vieno monomero (aminorūgšties arba laktamo), dedamas vienas skaičius,

atitinkantis anglies atomų skaičių monomere. Pavyzdžiui, poliamidas, gautas iš

ε-kaprolaktamo arba ε-aminokaprono rūgšties, vadinamos "poliamidu 6"; polimeras iš aminoenanto rūgšties - "poliamidas 7", polimeras iš aminoundekano rūgšties -

"poliamidas 11". Techninėje literatūroje žodis „poliamidas“ dažnai pakeičiamas santrumpa „PA“ arba raide „P“. Tada pirmiau minėti pavadinimai pateikiami kaip "PA-6", "PA-11", "P-7". Dviejų skaičių, atskirtų kableliu, sudėtis rodo, kad poliamidas gaunamas polikondensuojant diaminą su dikarboksirūgštimi arba jos dariniais.

Skaičius (skaičius) prieš dešimtainį tašką rodo anglies atomų skaičių diamine; skaičius (skaičius) po kablelio yra anglies atomų skaičius panaudotoje rūgštyje arba jos darinyje. Pavyzdžiui, "Poliamidas 6,6" yra gaunamas iš heksametilendiamino ir adipo rūgšties; "Poliamidas 6.10" -

iš heksametilendiamino ir sebacino rūgšties. Atkreipkite dėmesį, kad kablelis (arba taškas)

gali trūkti du atskiriančių skaičių. Taigi, valstybės standartas 10539–87

nustatyta, kad poliamidas, gautas iš heksametilendiamino ir sebako rūgšties poli, kaip ir amiduose, žymimas "gautas poliamidas610". iš alifatinių aminų ir aromatinių rūgščių linijinis struktūrinis elementas žymimas skaičiumi, rodančiu anglies atomų skaičių molekulėje

kule, o rūgščių ryšys nurodomas jų pavadinimų pradine raide. Pavyzdžiui, poliamidas

gautas iš heksametilendiamino ir tereftalio rūgšties, vadinamos "poliamidu"

Poliamido kopolimerų pavadinimai sudaryti iš atskirų polimerų pavadinimų su nuoroda

procentinė kompozicija skliausteliuose (literatūroje vietoj skliaustų vartojamas brūkšnelis). Pirmiausia nurodytas poliamidas, kurio daugiau yra kopolimere. Pavyzdžiui, vardas -

„Poliamidas 6.10 / 6.6 (65:35)“ arba „Poliamidas 6.10 / 6.6 – 65/35“ reiškia, kad kopolimeras

pagamintas iš 65 % poliamido 6.10 ir 35 % poliamido 6.6. Kai kuriais atvejais naudojamas supaprastintas žymėjimas. Pavyzdžiui, įrašas P-AK-93/7 reiškia, kad kopolimeras yra paruoštas iš 93 % AG druskos ir 7 % ω-kaprolaktamo (čia „A“ reiškia AG druską, „K“ – kaprolaktamą).

Be šių Rusijoje standartizuotų pavadinimų, techninėje ir informacinėje literatūroje gali būti firmų įvestų atskirų tipų ir prekių ženklų tikrinių pavadinimų.

liamidai. Pavyzdžiui, „Technamid“, „Zytel-1147“ ir kt.

4.4. Alifatinių poliamidų gamyba Praktiškiausias iš daugelio iki šiol susintetintų poliamidų

domina yra:

Poliamidas 6 (poli-ε-kaproamidas, polikaproamidas, kapronas, nailono derva, nailonas-6,

kaprolonas B, kaprolitas),

poliamidas 12 (poli-ω-dodekanamidas),

poliamidas 6.6 (poliheksametilenadipamidas, anidas, nailonas 6.6),

poliamidas 6.8 (poliheksametilenesuberinamidas),

poliamidas 6.10 (poliheksametileno sebacinamidas),

Poliamidai 6 ir 12 yra gaunami polimerizuojant atitinkamus laktamus. Os-

heksametilendiamino ir dvibazių rūgščių polikondensacijos metu susidaro talo poliamidai

4.4.1. Laktamų polimerizacija Poliamidas 6 ir poliamidas 12 daugiausia gaunami tokiu būdu.

4.4.1.1. Poliamidas 6

Poliamidas 6 arba polikaproamidas gaunamas polimerizuojant ε-kaprolaktamą

hidrolizinių agentų ar katalizatorių, skatinančių laktamo žiedo atsidarymą, nebuvimas. Polimerizacijos procesas, veikiant vandeniui, vadinamas hidrolizine polimerizacija.

sijos. Katalizinė (anijoninė arba katijoninė) ε-kaprolaktamo polimerizacija vyksta esant šarminiams arba rūgštiniams katalizatoriams.Pagrindinis PA-6 kiekis gaunamas hidroliziškai polimerizuojant kaprolaktamą.

ε-kaprolaktamo hidrolizinė polimerizacija teka veikiant vandeniui, sol-

rūgščių, druskų ar kitų junginių, sukeliančių laktamo ciklo hidrolizę. Išsilavinimas -

Poliamido redukcija vyksta dviem etapais. Proceso chemiją galima pavaizduoti pagal schemą:

H2N(CH2)5COOH

HN(CH2)5CO

Pirmasis proceso etapas, kaprolaktamo hidrolizė į aminokaprono rūgštį, yra lėčiausias proceso etapas, kuris riboja bendrą jo greitį. Todėl į

Vandenyje kaprolaktamo polimerizacija atliekama dalyvaujant katalizatoriams. Dažniausiai tai yra pati aminokaproinė rūgštis arba AG druska (heksametilenadipatas, adi-

pino rūgštis ir heksametilendiaminas – HOOC (CH2)4 COOH H2 N(CH2)6 NH2), kuriuose reagentai yra griežtai ekvimolekuliniais santykiais.

Gauto poliamido makromolekulėje yra laisvų galinių karboksilo ir amino grupių, todėl ji yra linkusi į destrukcines reakcijas ir tolesnę polikondensaciją.

kaitinamas apdorojimo metu. Norint gauti stabilesnį produktą, šias grupes galima blokuoti į reakcijos masę įvedant monofunkcinių medžiagų – alkoholių, rūgščių ar aminų. Tokie junginiai, vadinami stabilizatoriais arba reguliatoriais

klampumas, reaguoja su galinėmis grupėmis ir taip stabilizuoja polimerą, ribodamas jo gebėjimą dalyvauti tolesnėse reakcijose. Tai užtikrina galimybę

pakeitus stabilizatoriaus kiekį gauti tam tikros molekulinės masės ir klampos polimerą

grūstis. Acto ir benzenkarboksirūgštys dažnai naudojamos kaip stabilizatorius.

Hidrolitinė polimerizacija yra grįžtamasis procesas, o pusiausvyros būsena priklauso nuo temperatūros. Vykdant reakciją 230 - 2600 C temperatūros intervale, mo-

skaičius ir oligomerų gautame poliamide yra 8 - 10%. Tokioje temperatūroje visi reagentai ir poliamidas gali būti aktyviai oksiduojami atmosferos deguonimi. Todėl procesas atliekamas inertinėje sauso azoto atmosferoje su dideliu gryninimo laipsniu.

Polimerizacijos procesas gali būti atliekamas pagal periodines arba nuolatines schemas, naudojant įvairių konstrukcijų įrangą. Ant pav. 3 paveiksle parodyta PA 6 gamybos nepertraukiamu būdu kolonėlės tipo reaktoriuje schema. Technologinis lankstymo procesas

Jį sudaro žaliavų paruošimo, ε-kaprolaktamo polimerizacijos, polimero aušinimo, smulkinimo, plovimo ir džiovinimo etapai.

Žaliavų paruošimas susideda iš kaprolaktamo lydymo 90 - 1000 C temperatūroje atskirame aparate

3 norma maišant. 6 aparate paruošiamas 50 % vandeninis AG druskos tirpalas. Paruošti-

Paruošti skysčiai nuolat tiekiami dozavimo siurbliais 1 ir 4 per filtrus 2 ir 5

į viršutinę 7 reaktoriaus dalį (apie 6 m aukščio kolona su horizontalia perforuota

mi metalines pertvaras, kurios prisideda prie reagentų srauto turbulencijos, kai jie juda iš viršaus į apačią). Reaktorius šildomas per apvalkalo dalis su dinilu (eutektiniu difenilo ir difenilo eterio mišiniu). Vidurinėje kolonėlės dalyje temperatūra yra apie 2500 C,

apatinėje - iki 2700 C. Slėgis kolonoje (1,5 - 2,5 MPa) užtikrinamas tiekiant azotą ir pa-

gauto vandens ramė.

Polimerizacija prasideda iškart sumaišius komponentus. išsiskiria reakcijos metu

ir vanduo, įvestas su AG druska, išgaruoja. Jo garai, kylantys išilgai kolonėlės, prisideda prie turbulencijos ir reakcijos masės maišymosi ir su jais įtraukia kaprolaktamo garus.

Išeinant iš kolonėlės, garų mišinys paeiliui patenka į grįžtamąjį kondensatorių 8

ir 9. Pirmajame kaprolaktamas kondensuojamas ir grįžta į kolonėlę. kondensuotas-

Antrajame vandens garai pašalinami valymui. Monomero konversija kolonėlėje yra apie 90%.

Kaprolaktamas

valymui

Ryžiai. 3. Poliamido 6 (polikaproamido) gamybos nenutrūkstamu būdu schema:

1, 4 - dozavimo siurbliai; 2, 5 - filtrai; 3 - kaprolaktamo lydymo aparatas; 6 - AG druskos tirpinimo aparatas; 7 - kolonėlė-reaktorius; 8, 9, - šaldytuvai; 10 - pjovimo mašina; 11 - poveržlė-ištraukiklis; 12 - filtras; 13 - vakuuminis džiovintuvas; 14 - besisukantis laistymo būgnas.

Gautas išlydytas polimeras išspaudžiamas per įpjovą į bendrą

apatinė kolonėlės dalis juostos pavidalu ant šalto besisukančio paviršiaus

tikslus laistymo būgno 14 vanduo, atšaldomas ir kreipiamųjų bei traukiamųjų ritinėlių pagalba patenka į pjovimo mašiną 10 šlifavimui.

ekstraktorius 11. Mažos molekulinės masės junginių kiekis po plovimo yra mažesnis nei

1,5 proc. Išplauti trupiniai atskiriami nuo vandens ant filtro 12 ir džiovinami vakuuminėje džiovykloje

13 125 - 1300 C temperatūroje iki ne daugiau kaip 0,2% drėgnumo.

Anijoninė polimerizacijaε-kaprolaktamą galima atlikti tirpale arba išlydyti.

skaičiai esant žemesnei nei polimero lydymosi temperatūra.

katalizatorius

n (CH2)5

HN(CH2)5CO

Polimerizacija atliekama dalyvaujant katalizinei sistemai, susidedančiai iš mišinio

talizatorius ir aktyvatorius. Šarminiai metalai ir jų hidroksidai gali būti katalizatoriai.

karbonatai, kiti junginiai. Technologijoje daugiausia naudojama natrio druska ε - kapro-

laktamas, susidaręs natriui sąveikaujant su laktamu.

(CH2)5

1/2 H2

N-Na+

Ši druska lengvai reaguoja su laktamu, sudarydama N-acilo darinį, kuris pridedamas

jungiasi su laktamu, sudarydama poliamido grandinę ir pasilikdama jos gale iki galo

monomero suvartojimas.

(CH2)5

(CH2)5

(CH2)5

N-Na+

N-CO-(CH2)5-NH

Aktyvatoriai (kokatalizatoriai) padeda pagreitinti reakciją. Savo kokybe

Naudojami laktamo N-acilo dariniai arba junginiai, galintys acilinti laktamą

ten polimerizacijos sąlygomis (karboksirūgšties anhidridai, esteriai, izocianatai ir kt.). Pagal

veikiant tokiai sistemai, ε-kaprolaktamo polimerizacija vyksta be indukcijos laikotarpio

esant atmosferos slėgiui ir baigiasi 140 -

1800 C temperatūroje 1 - 1,5 valandos, kai monomero konversija 97 - 99%.

Kaprolaktamas

Tokios „minkštos“ sąlygos ir polimerizacijos greitis

leisti tai atlikti ne reaktoriuose, o formomis,

turintys būsimų gaminių konfigūraciją ir matmenis.

Kitas anijoninės polimerizacijos pranašumas yra

galimybė gauti tolygiai paskirstytus poliamidus

kaprolaktamas

susuktos sferulitinės struktūros, be susitraukiančių apvalkalų

vynai, poros, įtrūkimai ir kiti defektai.

ε-kaprolaktamo anijoninės polimerizacijos metodas

ištirpsta esant ε-kaprolaktamo natrio druskai

ir aktyvatorius buvo vadinamas "greitai polimeru-

zacija“, o gautas polimeras pavadintas

Šildymo spintoje

išsiliejęs arba kaprolonas B. Jis taip pat naudojamas

kaprolito gamyba:

1 - dozavimo siurblys; 2 - reaktorius

pavadinimas "poliamido blokas" Priskyrimas savo

kaprolaktamo natrio druskos gamyba; 3-

filtras; 4 - lydymo aparatas; 5 - maišytuvas capro

poli-ε pavadinimas

laktamas su N-acetilkaprolaktamu; 6 - prieš -

zirovochny siurblys; 7 - maišytuvas; 8 - forma

kaproamidas paaiškinamas tuo, kad kaprolonas B turi tokią pačią cheminę struktūrą kaip ir poli

amido 6, ženkliai skiriasi nuo jo savybėmis. Jis pasižymi didesniu stiprumu (5 lentelė).

nes, kietumas, atsparumas karščiui, mažiau sugeria vandenį ir kt.

Tai paaiškinta, in

šiek tiek didesnė kaprolito molekulinė masė, antra, labiau tvarkinga

struktūra. Kaprolono B gavimas apima (4 pav.)

žaliavų paruošimo etapai, mišri

komponentai ir polimerizacija.

Žaliavų paruošimo etape kaprolaktamas ištirpsta ir

kruopščiai išdžiovinti esant neigiamam slėgiui azoto atmosferoje inde

surinkite maišytuvu 4.

Pusė šio lydalo po filtravimo sumaišoma aparate.

su apskaičiuotu metalinio natrio kiekiu natrio druskai paruošti

ε-kaprolaktamas, o kita pusė - 5 aparate sumaišoma su kokatalizatoriumi (N - ace-

tilkaprolaktamas). Abu lydalai (tirpalai), kurių temperatūra 135 - 140 0 C, dozuojami siurbliu-

mi 1 ir 6 reikiamomis proporcijomis į greitąjį maišytuvą 7, iš kurio mišinys patenka į liejimo formas, kurių talpa gali siekti 0,4 - 0,6 m3. Užpildytos formos 1,0 - 1,5 valandos montuojamos kaitinimo spintelėse polimerizacijai palaipsniui didinant

temperatūra nuo 140 iki 1800 C. Tada formos su polimeru lėtai atšaldomos iki kambario temperatūros.

temperatūros ir polimerų liejiniai iš jų pašalinami. Nuplaunant monomerą, būtina -

čia nėra jokio susidomėjimo, nes jo kiekis neviršija 1,5–2,5%.

Didelio greičio ε-kaprolaktamo polimerizacija naudojama norint gauti stambių ir storasienių arba nestandartinių gatavų gaminių, taip pat liejinių, iš kurių gaminiai ruošiami mechaniniu būdu.

4.4.1.2. Poliamidas 12

Poliamidas 12 (poli-ω-dodekanamidas arba nailonas 12) gaunamas pramonėje metodais

hidrolizinė ir anijoninė ω-dodekalaktamo polimerizacija.

N H2O

Hidrolitinė polimerizacija atliekama dalyvaujant vandeniui ir rūgštims (adipo,

ortofosforinis). Šiuo metodu nailono 12 gavimo technologija yra panaši į poliamido 6 sintezės technologiją. Poliamido 12 savybės pateiktos 5 lentelėje.

Anijoninė ω-dodekalaktamo polimerizacija taip pat panaši į ε-kaprolaktamo polimerizaciją.

Esant žemesnei temperatūrai, susidaro didesnės molekulinės masės polimeras, kurio sferulitinė struktūra yra vienodesnė ir dėl to padidėja fizinis aktyvumas.

mechaninės savybės.

4.4.2. Heksametilendiamino ir dikarboksirūgščių polikondensacija Poliamidai iš dikarboksirūgščių ir diaminų arba iš aminorūgščių gaunami šiuo metodu

pusiausvyros polikondensacija. Didelės molekulinės masės polimero sintezei tai būtina

dimo atitinka keletą pagrindinių sąlygų. Vienas iš jų yra dėl polikondensacijos reakcijų grįžtamumo. Dėl šios priežasties susidaro pakankamai didelės molekulinės masės polimeras

įmanoma tik laiku ir visiškai pašalinus vandenį, kuris pasiekiamas atliekant

apdoroti vakuume arba nuolatine srove per sausų inertinių dujų reakcijos masę.

Be to, reikia atsižvelgti į tai, kad vykstant reakcijai reagentų koncentracija ir proceso greitis mažėja. Tipiškas būdas padidinti reakcijų greitį yra padidinti temperatūrą. Tačiau aukštesnėje nei 3000 C temperatūroje poliamidai pradeda pastebimai irti.

prisiekti. Todėl norint pasiekti pakankamą konversiją, būtina ilginti trukmę

reagentų sąlyčio stiprumas. Taigi gautų poliamidų molekulinė masė gali būti kontroliuojama jų susidarymo metu pagal proceso trukmę.

Be temperatūros ir laiko faktorių, norint gauti didelę molekulinę masę

Liamidui reikalingas griežtas reagentų ekvimolekuliškumas. Vieno iš jų perteklius, net per 1%, sukelia polimerų grandinių susidarymą, kurių galuose bus

identiškos perteklinio reagento funkcinės grupės. Esant diamino pertekliui, galinės grupės bus NH2 grupės, o esant rūgšties pertekliui – COOH grupės. Tai sustabdys grandinės plitimo reakciją. Ekvimolekuliškumas pasiekiamas naudojant

Likondensacija ne pačių rūgščių ir diaminų, o jų rūgščių druskų. Tokių druskų paruošimas yra

Tai nepriklausomas poliamido sintezės polikondensacijos procesų etapas. Naudota

jonas, skirtas druskų polikondensacijai, turi daug privalumų: druskos yra netoksiškos, lengvai kristalizuojasi

yra lizuojami, praktiškai nesikeičia, skirtingai nuo diaminų, savybės ilgai laikant

taip, specialių laikymo sąlygų nereikia.

Teoriškai turėtų būti užtikrintas reagentų ekvimolekuliškumas

be galo didelės molekulinės masės polimero susidarymas. Tačiau pramoninėje praktikoje dėl neišvengiamo dalies reagentų praradimo ir pašalinių reakcijų, kurių metu

funkcinės grupės gali patekti, polimerų molekulinė masė yra 10 000 - 50 000 ribose.

4.4.2.1. Poliamidas 6.6

Poliamidas 6.6 (poliheksametilenadipamidas, P-66, nailonas 6.6, anidas) susidaro poli-

heksametilendiamino ir adipo rūgšties kondensacija.

HN(CH) NHCO(CH) CO

N H2O

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

... .

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

karšta... .. .. ...... ..... . ......................

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

..... ..

...... .

..... ....

šalta

Poliamidas

5 pav. Poliheksametilendidiamido (poliamido 6.6) gamybos schema:

1 - centrifuga; 2 - aparatas druskai atskirti nuo tirpalo; 3 - druskos gavimo aparatas; 4 - autoklavo reaktorius; 5 - šaldytuvas; 6 - kondensato kolektorius; 7 - pjovimo mašina; 8 - džiovintuvas; 9 - vėsinimo vonia

Pirmasis proceso etapas yra adipo rūgšties druskos ir heksametilendiamido sintezė.

ant (AG druskos). Šildomame aparate 3 susidaro druskos tirpalas, sumaišius 20%

adipo rūgšties tanolio tirpalas su 50–60% heksametilendiamino tirpalu metanolyje. 2 aparate, atšaldžius masę, iš tirpalo išsiskiria AG druska, kuri blogai tirpsta metanolyje. Jo kristalai centrifugoje 1 atskiriami nuo motininio skysčio, išdžiovinami ir naudojami

naudojamas polikondensacijai. Druska – balti kristaliniai milteliai, kurių Tlydymosi temperatūra = 190–1910 C,

lengvai tirpsta vandenyje, stabilus laikant sausai ir vandeninių tirpalų pavidalu.

Poliamido 6,6 sintezės iš AG druskos procesas nedaug skiriasi nuo polimerizacijos proceso

ε-kaprolaktamas. Svarbiausias bruožas yra padidėjusi polikonio temperatūra

tankiai. Optimalus reakcijos greitis pasiekiamas esant 270 - 2800 C. Tokiu atveju reakcija vyksta beveik iki galo, o pasiekus pusiausvyrą susidaro polimeras, kuriame monomerų ir mažos molekulinės masės junginių yra mažiau nei 1%. Molekulinės masės pasiskirstymas yra gana siauras. Didelio polidispersiškumo nebuvimo priežastis yra šoninis de-

struktūriniai procesai, vykstantys veikiant temperatūrai ir mažos molekulinės masės frakcijoms. Visų pirma, didelės molekulinės frakcijos yra sunaikinamos. Daugiau-

aktyvesnis jų buvimo komerciniame polimere apribojimas, jie pridedami prie reakcijos masės -

visi monofunkciniai junginiai, galintys reaguoti su galinėmis poliamino grupėmis

Taip. Kaip ir poliamido 6 sintezėje, tokie stabilizatoriai (klampumo reguliatoriai)

kaulai) gali būti acto, benzenkarboksirūgštis. Šie junginiai ne tik riboja molekulinę

polimero molekulinė masė jo susidarymo metu, bet taip pat prisideda prie polimero klampos pastovumo.

polimero lydalas jį apdorojant, t.y. perlydant, o tai gali sukelti tolesnę polikondensaciją.

Polikondensacija atliekama autoklave esant 1,5 - 1,9 MPa slėgiui azoto atmosferoje.

Į 4 autoklavą įpilama AG druskos, įpilama acto rūgšties (0,1–0,2 mol vienam druskos moliui) ir

aparatas per marškinius pašildomas dinilu iki 2200 C. Toliau 1,5 - 2 val.

Temperatūra palaipsniui kyla iki 270 - 2800 C. Tada slėgis sumažėja iki atmosferos slėgio ir po trumpo poveikio vėl pakyla. Tokie slėgio pokyčiai kartojasi

keletą kartų. Sumažėjus slėgiui, polikondensacijos metu susidaręs vanduo užverda

lydosi ir jo garai papildomai sumaišo polimero lydalą. Iš autoklavo išeinantys vandens garai kondensuojami šaldytuve 5, surenkami į kolektorių 6 ir išleidžiami į valymo sistemas.

nuotekų kanalizacija. Proceso pabaigoje (6–8 val.) likęs vanduo pašalinamas vakuume,

ir poliamido lydalas iš aparato per suktuką juostos pavidalu išspaudžiamas į vonią 9 su

4.4.2.2. Poliamidai 6.8 ir 6.10

Šie poliamidai gaunami polikondensuojant heksametilendiaminą ir atitinkamą ki-

lizdas (suberic ir sebacic), naudojant technologijas, panašias į gamybos technologiją

diamidas 6.6.

Rūgštys ir diaminas patenka į reakciją jų druskų pavidalu.

Iš šių poliamidų kol kas praktikoje domina tik poliamidas 610,

kadangi suberino rūgšties gamybą riboja jos sudėtingumas.

Poliamidų 6.8 ir 6.10 savybės pateiktos 5 lentelėje.

Panašiai gaunami ir mišrūs poliamidai, kai į polikondensaciją įvedami įvairūs komponentai, pavyzdžiui, AG ir kaprolaktamo druskos, AG, SG ir kaprolaktamo druskos.

4.4.3. Diaminų ir dikarboksirūgšties chloridų polikondensacija

Šis metodas nebuvo plačiai naudojamas alifatinių poliamidų pramonėje dėl padidėjusių karboksirūgšties chloridų kainų. Nepaisant to,

Jis yra vienintelis, skirtas daugumos aromatinių poliamidų, ypač fenilono ir kevlaro, sintezei.

4.5. Alifatinių poliamidų savybės ir panaudojimas Alifatiniai poliamidai – tai kieti, ragus primenantys gaminiai nuo baltos iki šviesiai kreminės spalvos.

judančios spalvos, lydantis siaurame temperatūros diapazone (5 lentelė). Siauri intervalai

Lydymosi temperatūros vertės rodo mažą polidispersiškumą ir didelę koncentraciją

Trakcija kristalinės fazės polimeruose. Jo kiekis gali siekti 60 - 80% ir priklauso

sieteliai apie makromolekulių struktūrą. Reguliarus alifati-

kalio homopoliamidai, kurių išskirtinis bruožas yra kiekis makro-

tik vienos rūgšties ir vieno diamino radikalų molekulė. Tai, pavyzdžiui, poliamidas 6,

poliamidas 6.6, poliamidas 6.10. Medžiagos kristališkumo laipsnį gaminiuose įtakoja sąlygos

priklausomai nuo jo apdorojimo, terminio apdorojimo režimo, drėgmės kiekio ir specialių priedų. Ste-

mišrių (gautų iš dviejų ar daugiau monomerų) poliamidų kristališkumas yra mažesnis. Jie yra mažiau patvarūs, tačiau turi padidintą elastingumą, skaidrūs.

Aukštos poliamidų lydymosi temperatūros paaiškinamos stipriais vandeniliniais ryšiais tarp makromolekulių. Šių jungčių skaičius tiesiogiai priklauso nuo amidinių grupių skaičiaus makromolekulėje, todėl yra atvirkščiai susijęs su metileno grupių skaičiumi. Vandeniliniai ryšiai didžiąja dalimi lemia visas kitas savybes. nuo-

čia: metileno ir amido grupių santykis turi įtakos ir tirpumui, ir atsparumui vandeniui

kaulų, fizinių ir mechaninių bei kitų rodiklių.

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

CH3-H2O CH3

glicino alanino glicilalanino peptidinė jungtis

(gli-ala)

Di-, tri-, .... polipeptidai vadinami aminorūgščių, sudarančių polipeptidą, vardais, kai visos gaunamos aminorūgštys kaip radikalai baigiasi - dumblas, o paskutinė aminorūgštis pavadinime skamba nepakitusi.

Derva gaunama polikondensuojant ε - aminokaprono rūgštį arba polimerizuojant kaprolaktamą (laktam ε - kaprono rūgštis) kapronas:

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

kaprolaktamas polikaprolaktamas (kapronas)

Ši derva naudojama sintetinio nailono pluošto gamyboje.

Kitas sintetinio pluošto pavyzdys yra enant.

Enantas yra enanto rūgšties poliamidas. Enantas gaunamas polikondensuojant 7-aminoheptano rūgštį, kuri reakcijoje yra vidinės druskos pavidalu:

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

Enantas naudojamas sintetinio pluošto gamyboje, „dirbtinio“ kailio, odos, plastiko ir kt. gamyboje Enanto pluoštai pasižymi dideliu tvirtumu, lengvumu ir elastingumu.

Žinių savikontrolės testai tema: „Amino rūgštys“

1. Pavadinkite junginį pagal sisteminę nomenklatūrą

CH 3 - CH - COOH

A) 2-aminopropano rūgštis

B) a-aminopropiono rūgštis

C) a-alaninas

D) 2-aminopropiono rūgštis

2. Pavadinkite junginį pagal istorinę nomenklatūrą

CH 3 - CH - CH - COOH

A) a-amino-b-metilsviesto rūgštis

B) a-metil-b-aminosviesto rūgštis

C) 2-amino-3-metilbutano rūgštis

D) 2-metil-3-aminobutano rūgštis

3. Alaninas H NH 2 priklauso serijai

4. Reakcijos produktai yra

CH 2 – COOH PCl 5 B

NH2 NH3 C

A) A: CH2-COONa; B: CH2-COCl; C: CH2 – CONH2

B) A: CH2-COONa; B: CH2 - COCl2; 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. Reakcijos produktai yra

CH 2 – COOH CH 3 Br B

NH2 CH3COCl C


HNO 2 D

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

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

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

NH2NH2NH-COCH3; Oi

C) A: CH2-COCl2; B: CH2-COOH; C: CH2-COOH; D: CH 2 – COOH

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

D) A: CH2-COCl2; B: CH2-COBr; C: CH2-COOH; D: CH 2 – COOH

NH 2 NH 2 NH - COCH 3 OH

6. Kaitinant susidaro a-aminorūgštys

A) laktamai

B) ketopiperazinai

C) laktonai

D) laktidai

7. kaitinant susidaro b-amino rūgštys

A) nesočiosios rūgštys

B) ketopiperazinai

C) laktamai

D) laktonai

8. kaitinant susidaro g-amino rūgštys

A) laktamai

B) nesočiosios rūgštys

C) laktidai

D) laktonai

9. Vykstant aminorūgščių polikondensacijai,

A) peptidai

C) piperazinai

D) polienai

10. Peptidinis ryšys baltymų molekulėse yra

11. Polikondensacija skiriasi nuo polimerizacijos:

A) Nesusidaro mažos molekulinės masės šalutiniai produktai

B) Mažos molekulinės masės šalutinių produktų susidarymas

C) Oksidacija

D) irimas

12. Kokybinė reakcija į a-aminorūgštis yra reakcija c:

A) ninhidrinas

B) a-naftolis

13. Strecker-Zelinsky sintezės reakcijos produktai yra pavadinti:

CH 3 HCN NH 3 2 HOH (HCl)

CH = O A B C

A) A-α-oksinitrilo sviesto rūgštis; B- sviesto rūgšties α-aminonitrilas; C-

D, L -alaninas;

B) A-α-oksinitrilo propiono rūgštis; aminopropiono rūgšties B-α-aminonitrilas, C-D, L-alaninas;

C) valerijono rūgšties A-α-hidroksinitrilas; Valerijono rūgšties B-α-aminonitrilas;

C-D, L - treoninas;

D) A-alfa-oksinitrilo propiono rūgštis; propiono rūgšties B-α-aminonitrilas; C-

D, L - alaninas.

14. Pavadinkite medžiagas transformacijų grandinėje:

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

CH 2 - H2O BET - H2O AT – CH3COOH NUO – C2H5OH D

malono eteris

Cl-CH2-CH (CH3) 2H2O (HCl) t 0

–NaCl E - CH3COOH, IR - CO2 W

–2C2H5OH

A) A-nitrosomalono esteris; B - oksimmalono esteris; C-N-acetiloksimalono esteris; D-Na-N-acetiloksimalono esteris; E-izobutil-N-acetiloksimalono esteris; G-izobutiloksimmalono eteris; 3-izoleucinas;

C) A-nitrosomalono esteris; B - iminomalono eteris; C-N-acetiliminomalono esteris; D-Na-N-acetiliminomalono esteris; E-izobutil-N-acetiliminomalono esteris; G-izobutiliminomalono eteris; 3-treoninas;

C) A-nitrosomalono esteris; B-aminomalono eteris; C-N-acetilaminomalono esteris; D-Na-N-acetilaminomalono esteris; E-izobutil-N-acetilaminomalono esteris; G-izobutilaminomalono eteris; Z-leucinas;

D) A-oksimmalono esteris; B - nitrosomalono eteris; C-N-acetilnitrosomalono esteris; D-Na-N-acetilnitrosomalono esteris; E-izobutil-N-acetilnitrosomalono eteris; G-izobutilnitrozomalono eteris; Z-valinas.

ANGLIAVANDENIAI

Angliavandeniai yra didelė organinių medžiagų grupė, plačiai paplitusi gamtoje. Tai gliukozė, sacharozė, krakmolas, celiuliozė ir kt.

Kiekvienais metais mūsų planetos augalai sukuria didžiulę angliavandenių masę, kurios anglies kiekis yra 4 * 10 10 tonų. Apie 80 % augalų sausosios medžiagos sudaro angliavandeniai, o 20-30 % – gyvūnų organizmai.

Terminą „angliavandeniai“ 1844 m. pasiūlė K. Schmidtas, nes dauguma šių medžiagų atitinka formulę Cn (H2O) m. Pavyzdžiui, gliukozės molekulė turi formulę C 6 H 12 O 6 ir yra lygi 6 anglies atomams ir 6 vandens molekulėms. Vėliau buvo rasta angliavandenių, kurie neatitiko šios sudėties, pavyzdžiui, deoksiheksozė (C 6 H 10 O 5), tačiau terminas išliko iki šių dienų.

Angliavandeniai skirstomi į dvi dideles grupes – tai paprasti angliavandeniai arba monosacharidai (monozės), medžiagos, kurios nehidrolizės vyksta, pavyzdžiui, gliukozė, fruktozė. Gamtoje pentozės ir heksozės yra dažnesnės. Antroji grupė – kompleksiniai angliavandeniai, kurie hidrolizuojant susidaro monosacharidus. Sudėtiniai angliavandeniai savo ruožtu skirstomi į oligosacharidus ir polisacharidus. Oligosacharidai susideda iš dviejų iki dešimties monozės liekanų. „Oligos“ vertime reiškia „mažai“. Paprasčiausi oligosacharidai yra disacharidai (biozės), susidedantys iš dviejų monozės liekanų. Pavyzdžiui, sacharozė C 6 H 12 O 6 susideda iš dviejų monozių likučių: gliukozės ir fruktozės. Oligosacharidai, susidedantys iš trijų monozių liekanų, vadinami triozėmis, keturių – tetraozėmis ir pan. Polisacharidai (poliozės) susidaro iš monozių dėl jų polikondensacijos.Tai yra, poliozės yra heterograndiniai polimerai arba biopolimerai, kurių monomerai yra monozės. Heterograndinių polimerų grandinėje yra ne tik anglies atomų, bet ir deguonies atomų, pavyzdžiui:

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

Angliavandeniai

Problemų sprendimo pavyzdžiai

Yra du pagrindiniai būdai gauti stambiamolekulinius junginius: polimerizacija ir polikondensacija.

Polimerizacija- monomerų molekulių jungimosi reakcija, kuri vyksta dėl kelių jungčių nutrūkimo.

Polimerizaciją galima pavaizduoti pagal bendrą schemą:

kur R yra pakaitas, pavyzdžiui, R \u003d H, - CH3, Cl, C6H5 ir kt.

n yra polimerizacijos laipsnis.

Alkadienų su konjuguotomis dvigubomis jungtimis (alkadienų-1,3) polimerizacija vyksta atidarant dvigubas jungtis 1,4 arba 1,2 padėtyse, pavyzdžiui:

Vertingiausi polimerai (gumos) gaunami stereoreguliariai polimerizuojant 1,4 padėtyje, dalyvaujant Ziegler-Natta katalizatoriams:

Siekiant pagerinti kaučiukų savybes, 1,3-butadieno ir izopreno polimerizacija atliekama kartu su stirenu, akrilnitrilu ir izobutilenu. Tokios reakcijos vadinamos kopolimerizacijomis. Pavyzdžiui,

kur R = - (butadienas - stireno kaučiukas),

R \u003d -C º N (butadienas - nitrilo kaučiukas).

Polikondensacija – tai makromolekulių susidarymo iš di- arba polifunkcinių junginių reakcija, lydima mažos molekulinės masės produktų (vandens, amoniako, vandenilio chlorido ir kt.) pašalinimo.

Polikondensacija, kurioje dalyvauja tik vienas monomeras, vadinama homopolikondensacija. Pavyzdžiui,

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

7-hidroksiheptano polimeras

rūgštis (monomeras)

Dėl 6-aminoheksano rūgšties homopolikondensacijos

(e-aminokaproinė rūgštis), gaunamas kaprono polimeras.

Polikondensacija, apimanti du monomerus, turinčius skirtingas funkcines grupes, vadinama heteropolikondensacija. Pavyzdžiui, polikondensacija tarp dvibazių rūgščių ir dvihidročių alkoholių sukelia poliesterių gamybą:

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

Dėl adipo rūgšties ir heksametilendiamino heteropolikondensacijos gaunamas poliamidas (nailonas)

1 pavyzdys

Kiek struktūrinių vienetų (n) yra PVC makromolekulėje, kurios molekulinė masė yra 350 000?



M m polimero = 350 000

Nustatykite struktūrinių grandžių skaičių – (n).

1. Reakcijos schema:

2. Raskite elementariojo vieneto molekulinę masę

pridedant elementų, sudarančių jo sudėtį, atomines mases - 62,5.

3. Raskite (n). Padaliname elementaraus vieneto molekulinę masę: 3500: 62,5 = 5600

Atsakymas: n = 5600

2 pavyzdys

Parašykite izobutileno dimero ir trimero susidarymo veikiant sieros rūgštį schemą, atsižvelgdami į šios reakcijos (katijoninės polimerizacijos) mechanizmą.

Tokį polimerizacijos procesą pirmą kartą pastebėjo A.M. Butlerovas, veikiamas sieros rūgšties izobutilenu.

Grandinės nutraukimas šiuo atveju įvyksta dėl protono (H +) pašalinimo.

Reakcija vyksta esant vandeniui, kuris užfiksuoja protoną, sudarydamas hidronio katijoną.

Kontrolės užduotys

191. Kokie polimerai vadinami termoplastiniais, termoreaktingais?

192. Parašykite stireno kopolimerizacijos reakcijos lygtį

C6H5–CH=CH2 ir butadieno CH2=CH–CH=CH2. Kokias savybes turi kopolimerizacijos produktas ir kur jis naudojamas?

193. Parašykite propileno polimerizacijos reakcijų lygtis

CH2=CH–CH3 ir izobutilenas H2C=C–CH3.

194. Parašykite adipo rūgšties HOOC(СH2)4COOH ir heksametilendiamino NH2(СH2)6NH2 polikondensacijos reakcijos lygtį. Koks produktas susidaro, kokių savybių jis turi ir kur naudojamas?

195. Kokie angliavandeniliai vadinami dienais? Pateikite pavyzdžių. Kokia yra bendra dieno angliavandenilių sudėties formulė? Nubraižykite vieno iš dieninių angliavandenilių polimerizacijos schemą.

196. Kokie junginiai vadinami aminais? Nubraižykite adipo rūgšties ir heksametilendiamino polikondensacijos schemą. Kaip vadinasi polimeras, susidaręs dėl šios reakcijos?

197. Apskaičiuokite PVC molekulinę masę, jei polimerizacijos laipsnis yra 200. Parašykite vinilchlorido polimerizacijos reakcijos lygtį.

198. Kokie junginiai vadinami aminorūgštimis? Parašykite paprasčiausios aminorūgšties formulę. Nubraižykite aminokaproinės rūgšties polikondensacijos schemą. Kaip vadinasi polimeras, susidaręs dėl šios reakcijos?

199. Parašykite kaprono gavimo iš aminokaprono rūgšties NH2(CH2)5COOH ir nailono iš adipo rūgšties COOH(CH2)4COOH ir heksametilendiamino NH2(CH2)6NH2 reakcijų lygtis.

200. Kaip vadinasi angliavandeniliai, žymimi izoprenu? Nubraižykite izopreno ir izobutileno kopolimerizacijos schemą.