Acasă > Alte > Ecuația reacției pentru policondensarea acidului aminocaproic. Compuși macromoleculari


Ecuația reacției pentru policondensarea acidului aminocaproic. Compuși macromoleculari




Sarcina 433
Ce compuși se numesc amine? Desenați o schemă pentru policondensarea acidului adipic și a hexametilendiaminei. Denumiți polimerul rezultat.
Soluţie:
Amine se numesc derivati ​​ai hidrocarburilor, format prin substituirea în ultimii atomi de hidrogen cu grupări -NH2, -NHR sau -NR" :

În funcție de numărul de atomi de hidrogen la atomul de azot, înlocuiți cu radicali ( R ), aminele sunt numite primare, secundare sau terțiare.

grup -NH2 , care face parte din aminele primare, se numește grupare amino. grup de atomi >NH în aminele secundare se numeşte grup imino.

Schema de policondensare acid adipicși hexametilendiamină:

Anid (nailon) este produsul policondensării acidului adipic și hexametilendiamină.

Sarcina 442
Ce compuși se numesc aminoacizi? Scrieți formula celui mai simplu aminoacid. Desenați o schemă pentru policondensarea acidului aminocaproic. Cum se numește polimerul rezultat?
Soluţie:
Aminoacizi se numesc compuși, a căror moleculă le conține pe amândouă amină(-NH2) și grupări carboxil(-COOH). Cel mai simplu reprezentant al lor este acid aminoacetic (glicina): NH2-CH2-COOH.

Schema de policondensare a acidului aminocaproic:

Produsul de policondensare al acidului aminocaproic se numește capron (perlon). Din capron obțineți fibre care sunt mai puternice decât fibrele naturale. Aceste fibre sunt utilizate în producția de îmbrăcăminte, corzi de anvelope pentru mașini și avioane, pentru fabricarea de plase și unelte de pescuit durabile și neputrezitoare, produse din funie etc.

Aceasta este o substanță cristalină cu Tmelt = 68,5 - 690 C. Să ne dizolvăm bine în apă, alcool, eter și alți solvenți organici. Soluțiile apoase de acizi determină hidroliza la ε - ami-

acid nocaproic. Când este încălzit la 230 - 2600 C în prezența unor cantități mici de apă, alcool, amine, acizi organici, polimerizează pentru a forma o rășină poliamidă.

te iubesc. Este un produs de producție pe scară largă.

ω-Dodecalactamul (laurinlactama) se obține printr-o sinteză în mai multe etape din 1,3-butadienă.

3CH2

Laurin lactam este o substanță cristalină cu Tmelt = 153 - 1540 C, ușor solubilă în alcool, benzen, acetonă, slab în apă. Când este încălzit, se polimerizează în poliamidă, totuși,

polimerizarea se desfășoară mai rău decât cea a ε-caprolactamei. (Acid lauric sau dodecanoic - CH3 (CH2) 10 COOH.)

4.2. Metode de obţinere a poliamidelor Poliamidele se referă de obicei la grupul de polimeri de policondensare, adică. polimeri,

emise ca urmare a reacţiilor de policondensare. O astfel de misiune nu este foarte corectă,

întrucât polimerii de acest tip pot fi obţinuţi atât prin policondensare cât şi prin polimerizare

fragmentarea monomerilor. Policondensarea produce poliamide din acizi ω-aminocarboxilici

(sau esterii acestora), precum și din acizi dicarboxilici (sau esterii acestora) și diamine. Principalele metode de polimerizare sunt polimerizarea hidrolitică și catalitică a lacta-

mov ω-aminoacizi. Alegerea metodei este determinată de posibilitățile bazei de materie primă și de cerințe -

mi la proprietățile poliamidei corespunzătoare.

În industrie, poliamidele sunt obținute în patru moduri principale:

Heteropolicondensarea acizilor dicarboxilici sau a esterilor acestora cu diamine organice

n HOOCRCOOH + n H2 NR"NH2

N H2O

- heteropolicondensarea clorurilor de acid dicarboxilic cu diametru organic

- homopolicondensare acizi ω-aminocarboxilici (aminoacizi) sau esterii acestora;

N H2O

- polimerizarea lactamelor de aminoacizi.

catalizator

n (CH2)n

HN(CH2)n CO

4.3. Etichetare cu poliamidă Sistemul de etichetare cu poliamidă se bazează pe metoda de producție și pe substanța chimică

structura. O serie de poliamide, în special cele aromatice, au denumiri proprii, stabilite

furnizate de firmele producătoare.

Pentru poliamide alifatice după cuvântul „poliamidă” („nailon” în literatura străină)

rotund) urmat de unul sau două numere separate prin virgulă (sau punct). Dacă poliamida este sintetizată dintr-un monomer (aminoacid sau lactam), se pune un număr,

corespunzător numărului de atomi de carbon din monomer. De exemplu, poliamidă obţinută din

e-caprolactamă sau din acid e-aminocaproic, denumită „poliamidă 6”; un polimer din acidul aminoenantic - "poliamida 7", un polimer din acidul aminoundecanoic -

„poliamidă 11”. În literatura tehnică, cuvântul „poliamidă” este adesea înlocuit cu abrevierea „PA” sau cu litera „P”. Apoi, denumirile de mai sus sunt prezentate ca „PA-6”, „PA-11”, „P-7”. Compoziția a două numere separate prin virgulă indică faptul că poliamida este obținută prin policondensarea unei diamine cu un acid dicarboxilic sau derivații săi.

Numărul (numărul) înainte de virgulă zecimală indică numărul de atomi de carbon din diamină; numărul (numărul) după virgulă este numărul de atomi de carbon din acidul utilizat sau derivatul acestuia. De exemplu, "Poliamida 6,6" este derivată din hexametilendiamină și acid adipic; „Poliamidă 6.10” -

din hexametilendiamină și acid sebacic. Rețineți că virgula (sau punct)

poate lipsi separarea a două numere. Deci, Standardul de stat 10539 - 87

se prescrie desemnarea poliamidei obţinute din hexametilendiamină şi acid sebacic în poli, ca în amidele „Poliamidă obţinută610”. din aminele alifatice și acizii aromatici, un element structural liniar este indicat printr-un număr care arată numărul de atomi de carbon dintr-o moleculă

kule, iar legătura acizilor este indicată de litera inițială a numelui lor. De exemplu, poliamidă

derivat din hexametilendiamină și acid tereftalic, denumit „poliamidă

Denumirile copolimerilor de poliamidă sunt alcătuite din denumirile polimerilor individuali cu o indicație

compoziția procentuală între paranteze (în literatura de specialitate se folosește cratimea în loc de paranteze). Prima indicată este poliamida, care se află mai mult în copolimer. De exemplu, numele-

„Poliamidă 6,10 / 6,6 (65:35)” sau „Poliamidă 6,10 / 6,6 - 65/35” înseamnă că copolimerul co-

fabricat din 65% poliamidă 6.10 și 35% poliamidă 6.6. În unele cazuri, se utilizează notația simplificată. De exemplu, intrarea P-AK-93/7 înseamnă că copolimerul este preparat din sare AG 93% și 7% ω-caprolactamă (aici "A" înseamnă sare AG, "K" - caprolactamă).

Pe lângă aceste denumiri standardizate în Rusia, în literatura tehnică și de referință, pot exista denumiri proprii ale tipurilor și mărcilor individuale introduse de firme.

liamide. De exemplu, „Technamid”, „Zytel-1147” și altele.

4.4. Producția de poliamide alifatice Dintre multele poliamide sintetizate până în prezent, cele mai practice

de interes sunt:

Poliamidă 6 (poli-ε-caproamidă, policaproamidă, capron, rășină de nailon, nailon-6,

caprolon B, caprolit),

Poliamidă 12 (poli-ω-dodecanamidă),

Poliamidă 6.6 (polihexametilen adipamidă, anidă, nailon 6.6),

Poliamidă 6.8 (polihexametilenuberinamidă),

Poliamidă 6.10 (polihexametilen sebacinamidă),

Poliamidele 6 și 12 sunt obținute în domeniu prin polimerizarea lactamelor corespunzătoare. Os-

Poliamidele tale se formează în timpul policondensării hexametilendiaminei și acizilor dibazici

4.4.1. Polimerizarea lactamelor Poliamida 6 și poliamida 12 se obțin în mod predominant în acest mod.

4.4.1.1. Poliamida 6

Poliamida 6 sau policaproamidă se obține prin polimerizarea ε-caprolactamei în

absența agenților hidrolitici sau a catalizatorilor care favorizează deschiderea inelului lactamic. Procesul de polimerizare sub acțiunea apei se numește polimerizare hidrolitică.

ție. Polimerizarea catalitică (anionică sau cationică) a ε-caprolactamei are loc în prezența catalizatorilor alcalini sau acizi.Cantitatea principală de PA-6 se obține prin polimerizarea hidrolitică a caprolactamei.

Polimerizarea hidrolitică a ε-caprolactamei curge sub acțiunea apei, sol-

acizii de șanț, sărurile sau alți compuși care provoacă hidroliza ciclului lactamelor. Educaţie-

Reducerea poliamidei are loc în două etape. Chimia procesului poate fi reprezentată prin schema:

H2N(CH2)5COOH

HN(CH2)5CO

Prima etapă a procesului, hidroliza caprolactamei la acid aminocaproic, este cea mai lentă etapă a procesului, ceea ce limitează viteza sa globală. Prin urmare, în

În apă, polimerizarea caprolactamei se realizează în prezența catalizatorilor. Acestea sunt cel mai adesea acidul aminocaproic însuși sau sarea AG (adipat de hexametilen, sarea de adi-

acid pinic și hexametilendiamină - HOOC (CH2)4 COOH H2 N(CH2)6 NH2), în care reactivii sunt în raporturi strict echimoleculare.

Macromolecula poliamidei rezultate conține grupări carboxil și amino terminale libere, motiv pentru care este predispusă la reacții distructive și la policondensare ulterioară.

când este încălzit în timpul procesării. Pentru a obține un produs mai stabil, aceste grupări pot fi blocate prin introducerea de substanțe monofuncționale în masa de reacție - alcooli, acizi sau amine. Astfel de compuși, numiți stabilizatori sau regulatori-

vâscozități, reacționează cu grupările terminale și astfel stabilizează polimerul, limitând capacitatea acestuia de a intra în reacții ulterioare. Aceasta asigură posibilitatea de

obțineți un polimer cu o greutate moleculară și vâscozitate date prin modificarea cantității de stabilizator

congestionare. Acizii acetic și benzoic sunt adesea utilizați ca stabilizator.

Polimerizarea hidrolitică este un proces reversibil, iar starea de echilibru depinde de temperatură. Când se efectuează reacția în intervalul de temperatură 230 - 2600 C, conținutul de mo-

numărul și oligomerii din poliamida rezultată este de 8 - 10%. La astfel de temperaturi, toți reactivii și poliamida pot fi oxidați activ de oxigenul atmosferic. Prin urmare, procesul se desfășoară într-o atmosferă inertă de azot uscat cu un grad ridicat de purificare.

Procesul de polimerizare poate fi realizat conform schemelor periodice sau continue folosind echipamente de diferite modele. Pe fig. Figura 3 prezintă o schemă pentru producerea PA6 printr-o metodă continuă într-un reactor de tip coloană. Procesul tehnologic de pliere

Se compune din etapele de preparare a materiilor prime, polimerizarea ε-caprolactamei, răcirea polimerului, măcinarea, spălarea și uscarea acestuia.

Prepararea materiilor prime constă în topirea caprolactamei la 90 - 1000 C într-un aparat separat

rata 3 cu agitare. În aparatul 6, se prepară o soluţie apoasă 50% de sare AG. A pregati-

Lichidele preparate sunt furnizate continuu de pompele dozatoare 1 si 4 prin filtrele 2 si 5

în partea superioară a reactorului 7 (coloană de aproximativ 6 m înălțime cu orizontal perforat

mi partiții metalice care contribuie la turbulența fluxului de reactivi atunci când se deplasează de sus în jos). Reactorul este încălzit prin secțiuni de manta cu dinil (un amestec eutectic de difenil și difenil eter). Temperatura din mijlocul coloanei este de aproximativ 2500 C,

în jos - până la 2700 C. Presiunea în coloană (1,5 - 2,5 MPa) este asigurată de alimentarea cu azot și pa-

ramia apei rezultate.

Polimerizarea începe imediat după amestecarea componentelor. eliberat în timpul reacției

se evaporă apa introdusă cu sarea AG. Vaporii săi, care se ridică de-a lungul coloanei, contribuie la turbulența și amestecarea masei de reacție și antrenează vaporii de caprolactamă cu ei.

La ieșirea din coloană, amestecul de vapori intră secvenţial în condensatoarele de reflux 8

și 9. În primul, caprolactama este condensată, revenind în coloană. Condensat-

În al doilea, vaporii de apă sunt îndepărtați pentru curățare. Conversia monomerului în coloană este de aproximativ 90%.

caprolactamă

pentru curatare

Orez. 3. Schema de producere a poliamidei 6 (policaproamidă) printr-o metodă continuă:

1, 4 - pompe dozatoare; 2, 5 - filtre; 3 - topitor de caprolactamă; 6 - aparat pentru dizolvarea sării AG; 7 - coloană-reactor; 8, 9, - frigidere; 10 - mașină de tăiat; 11 - masina de spalat-extractie; 12 - filtru; 13 - uscator cu vid; 14 - tambur de udare rotativ.

Polimerul topit rezultat este stors printr-o matriță cu fante în co-

partea inferioară a coloanei sub formă de bandă pe suprafața rece a unui rotativ

apa precisă a tamburului de udare 14, este răcită și, cu ajutorul rolelor de ghidare și tragere, intră în mașina de tăiat 10 pentru șlefuire.

extractor 11. Conținutul de compuși cu greutate moleculară mică după spălare este mai mic decât

1,5%. Pesmetul spălat este separat de apă pe filtrul 12 și uscat într-un uscător cu vid.

13 la 125 - 1300 C până la un conținut de umiditate de cel mult 0,2%.

Polimerizare anionicaε-caprolactama poate fi efectuată în soluție sau în topitură.

numere la temperaturi sub punctul de topire al polimerului.

catalizator

n (CH2)5

HN(CH2)5CO

Polimerizarea se realizează în prezența unui sistem catalitic constând dintr-un amestec de

talizator și activator. Metalele alcaline și hidroxizii lor pot servi drept catalizatori.

carbonați, alți compuși. În tehnologie, se utilizează în principal sarea de sodiu ε - capro-

lactam format prin interacțiunea sodiului cu lactama.

(CH2)5

1/2 H2

N-Na+

Această sare reacționează ușor cu lactama pentru a forma un derivat N-acil, care este adăugat

se leagă de lactam, dând naștere unui lanț de poliamidă și rămânând la capătul acestuia până la completare

consumul de monomeri.

(CH2)5

(CH2)5

(CH2)5

N-Na+

N-CO-(CH2)5-NH

Activatorii (cocatalizatorii) ajută la accelerarea reacției. În calitatea lor

Se folosesc derivaţi N-acil ai lactamului sau compuşi capabili să acile lactam

acolo în condiții de polimerizare (anhidride ale acidului carboxilic, esteri, izocianați etc.). Sub

sub influența unui astfel de sistem, polimerizarea ε-caprolactamei are loc fără o perioadă de inducție

la presiunea atmosferică și se termină la 140 -

1800 C timp de 1 - 1,5 ore cu o conversie a monomerului de 97 - 99%.

caprolactamă

Astfel de condiții „moale” și viteza de polimerizare

permite să se desfășoare nu în reactoare, ci în forme,

având configuraţia şi dimensiunile produselor viitoare.

Un alt avantaj al polimerizării anionice este

posibilitatea obţinerii de poliamide cu uniform distribuite

caprolactamă

structură de sferulită răsucită, fără cochilii de contracție

vinuri, pori, fisuri si alte defecte.

Metoda de polimerizare anionică a ε-caprolactamei în

se topește în prezența sării de sodiu a ε-caprolactamei

iar activatorul a fost numit „polimer de mare viteză-

zare”, iar polimerul rezultat poartă numele

Într-un dulap de încălzire

vărsat sau caprolon B. Se folosește și pe-

producție de caprolit:

1 - pompa de dozare; 2 - reactor

titlu „bloc de poliamidă” Cesiune proprie

producerea de sare de sodiu a caprolactamei; 3-

filtru; 4 - topitor; 5 - mixer capro

numele poli-ε-

lactam cu N-acetilcaprolactamă; 6 - inainte -

pompa zirovochny; 7 - mixer; 8 - formă

caproamida se explică prin faptul că caprolonul B, având aceeași structură chimică ca poli-

amida 6, diferă semnificativ de ea în proprietăți. Prezintă (Tabelul 5) o rezistență mai mare

duritate, rezistență la căldură, are mai puțină absorbție de apă etc.

Acest lucru este explicat, în

greutate moleculară puțin mai mare a caprolitului și, în al doilea rând, mai ordonată

structura. Obținerea caprolonului B include (Fig. 4)

etape de preparare a materiilor prime, mixte

componente și polimerizare.

În etapa de pregătire a materiilor prime, caprolactama este topită și

uscată bine sub presiune negativă într-o atmosferă de azot într-un recipient

tip cu agitator 4.

Jumătate din această topitură după filtrare este amestecată în aparat.

cu cantitatea calculată de sodiu metalic pentru prepararea sării de sodiu

ε-caprolactama, iar cealaltă jumătate - în aparatul 5 este amestecată cu un cocatalizator (N - ace-

tilcaprolactamă). Ambele topituri (soluții) cu o temperatură de 135 - 140 0 C sunt dozate prin pompa-

mi 1 și 6 în proporțiile necesare într-un mixer rapid 7, de unde amestecul intră în matrițele de turnare, a căror capacitate poate ajunge la 0,4 - 0,6 m3. Formele umplute se instalează timp de 1,0 - 1,5 ore în dulapuri de încălzire pentru polimerizare cu o creștere treptată

temperatura de la 140 la 1800 C. Apoi matrițele cu polimerul sunt răcite lent la temperatura camerei.

temperatura și turnarea polimerică sunt îndepărtate din ele. La spălarea monomerului, este necesar -

nu există nici un interes aici, deoarece conținutul său nu depășește 1,5–2,5%.

Polimerizarea de mare viteză a ε-caprolactamei este utilizată pentru a obține produse finite de dimensiuni mari și cu pereți groși sau nestandard, precum și piese turnate, produse din care sunt preparate prin prelucrare mecanică.

4.4.1.2. Poliamida 12

Poliamida 12 (poli-ω-dodecanamidă sau nailon 12) se obține în industrie prin metode

polimerizarea hidrolitică și anioică a ω-dodecalactamei.

N H2O

Polimerizarea hidrolitică se realizează în prezența apei și a acidului (adipic,

ortofosforice). Tehnologia de obținere a nailonului 12 prin această metodă este similară cu tehnologia pentru sinteza poliamidei 6. Proprietățile poliamidei 12 sunt prezentate în tabelul 5.

Polimerizarea anionică a ω-dodecalactamei este, de asemenea, similară cu cea a ε-caprolactamei.

La temperaturi mai scăzute, se formează un polimer cu o greutate moleculară mai mare, o structură sferulitică mai uniform dezvoltată și, ca rezultat, cu o greutate fizică crescută.

proprietăți mecanice.

4.4.2. Policondensarea hexametilendiaminei și acizilor dicarboxilici Poliamidele din acizi și diamine dicarboxilici sau din aminoacizi se obțin prin metoda

policondensarea de echilibru. Pentru sinteza unui polimer cu o greutate moleculară mare, este necesar

dimo îndeplinesc câteva condiții principale. Una dintre ele se datorează reversibilității reacțiilor de policondensare. Din acest motiv, formarea unui polimer cu greutate moleculară suficient de mare

este posibil numai cu îndepărtarea în timp util și completă a apei, care se realizează prin efectuarea

proces în vid sau cu curent continuu prin masa de reacție a gazului inert uscat.

În plus, trebuie luat în considerare faptul că, pe măsură ce reacția continuă, concentrațiile reactanților și viteza procesului scad. O modalitate tipică de a crește viteza reacțiilor este creșterea temperaturii. Cu toate acestea, peste 3000 C, poliamidele încep să se descompună vizibil.

jura. Prin urmare, pentru a obține o conversie suficientă, este necesar să creșteți durata

puterea de contact a reactivilor. Astfel, greutatea moleculară a poliamidelor rezultate poate fi controlată în timpul formării lor prin durata procesului.

Pe lângă factorii de temperatură și timp, pentru a obține o greutate moleculară mare

Liamida necesită o echimolecularitate strictă a reactivilor. Un exces al unuia dintre ele, chiar și în limita a 1%, duce la formarea de lanțuri polimerice, la capetele cărora vor exista

grupe funcționale identice ale reactivului în exces. Cu un exces de diamină, grupările terminale vor fi grupări NH2, iar cu un exces de acid, grupări COOH. Acest lucru va opri reacția de propagare în lanț. Echimolecularitatea se realizează prin folosire

licondensarea nu a acizilor și diaminelor în sine, ci a sărurilor lor acide. Prepararea unor astfel de săruri este

Este o etapă independentă în procesele de sinteză a poliamidelor prin policondensare. Folosit

ionul pentru policondensarea sărurilor are o serie de avantaje: sărurile sunt netoxice, ușor cristaline

sunt lizate, practic nu își modifică, spre deosebire de diamine, proprietățile în timpul depozitării pe termen lung

nii, nu necesită condiții speciale de depozitare.

Asigurarea echimolecularității reactivilor ar trebui, teoretic, să conducă la

formarea unui polimer cu o greutate moleculară infinit de mare. Cu toate acestea, în practica industrială, datorită pierderii inevitabile a unei părți din reactivi și trecerii reacțiilor secundare, în care

pot intra grupări funcționale, greutatea moleculară a polimerilor este în intervalul 10.000 - 50.000.

4.4.2.1. Poliamidă 6.6

Poliamida 6.6 (polihexametilen adipamidă, P-66, nailon 6.6, anidă) se formează în timpul poli-

condensarea hexametilendiaminei și a acidului adipic.

HN(CH) NHCO(CH) CO

N H2O

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

... .

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

Fierbinte... .. .. ...... ..... . .... .............

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

..... ..

...... .

..... ....

rece

Poliamidă

Fig.5. Schema de producere a polihexametilendiadimamidei (poliamida 6.6):

1 - centrifuga; 2 - aparat pentru separarea sării dintr-o soluție; 3 - aparate pentru obținerea sării; 4 - reactor autoclav; 5 - frigider; 6 - colector de condens; 7 - mașină de tăiat; 8 - uscator; 9 - baie de răcire

Prima etapă a procesului este sinteza unei sări de acid adipic și hexametilendiami-

pe (săruri AG). O soluție de sare se formează într-un aparat încălzit 3 prin amestecarea a 20% ​​me-

soluție tanol de acid adipic cu 50 - 60% soluție de hexametilendiamină în metanol. În aparatul 2, când masa este răcită, sarea AG, care este slab solubilă în metanol, este eliberată din soluție. Cristalele sale sunt separate de lichidul mamă într-o centrifugă 1, uscate și utilizate

folosit pentru policondens. Sare - pulbere cristalină albă cu Tmelt = 190 - 1910 C,

ușor solubil în apă, stabil când este depozitat uscat și sub formă de soluții apoase.

Procesul de sintetizare a poliamidei 6,6 din sare AG nu este mult diferit de procesul de polimerizare

ε-caprolactamă. Cea mai semnificativă caracteristică este temperatura ridicată a policonului

densatii. Viteza optimă de reacție este atinsă la 270 - 2800 C. În acest caz, reacția se desfășoară aproape până la sfârșit, iar la atingerea echilibrului se formează un polimer care conține mai puțin de 1% monomeri și compuși cu greutate moleculară mică. Distribuția greutății moleculare este destul de îngustă. Motivul absenței unei polidispersități semnificative este de-

procese structurale care au loc sub influența temperaturii și a fracțiilor cu greutate moleculară mică. În primul rând, fracțiile cu molecule mari sunt supuse distrugerii. Pentru mai mult-

limitarea mai activă a prezenței lor în polimerul comercial, acestea sunt adăugate la masa de reacție -

toți compușii monofuncționali capabili să reacționeze cu grupările terminale de poliamino-

Da. Ca și în sinteza poliamidei 6, astfel de compuși stabilizatori (regulatori de vâscozitate)

oase) pot fi acid acetic, benzoic. Acești compuși nu limitează doar moleculara

masa moleculară a polimerului în timpul formării acestuia, dar contribuie și la constanța vâscozității

topitură de polimer în timpul procesării sale, adică la retopire, ceea ce poate provoca o policondensare suplimentară.

Policondensarea se realizează într-o autoclavă la o presiune de 1,5 - 1,9 MPa în atmosferă de azot.

Autoclava 4 este încărcată cu sare AG, adăugarea de acid acetic (0,1 - 0,2 mol per mol de sare) și

aparatul prin cămașă este încălzit cu dinil la 2200 C. În continuare, timp de 1,5 - 2 ore, întuneric

Temperatura crește treptat până la 270 - 2800 C. Apoi presiunea scade la presiunea atmosferică și după o scurtă expunere crește din nou. Astfel de modificări de presiune se repetă

de câteva ori. Odată cu scăderea presiunii, apa formată în timpul policondensării fierbe

se topește și vaporii săi amestecă suplimentar topitura de polimer. Vaporii de apă care părăsesc autoclavă sunt condensați în frigiderul 5, colectați în colectorul 6 și evacuați în sistemele de purificare.

canale de canalizare. La sfârșitul procesului (6 - 8 ore), apa rămasă este îndepărtată sub vid,

iar topitura de poliamidă din aparat prin filă este presată sub formă de bandă în baia 9 cu

4.4.2.2. Poliamide 6.8 și 6.10

Aceste poliamide sunt obținute prin policondensarea hexametilendiaminei și a ki-ului corespunzător.

slot (suberică și sebacică) folosind tehnologii similare cu tehnologia de producție a

diamida 6.6.

Acizii și diamina sunt introduse în reacție sub forma sărurilor lor.

Dintre aceste poliamide, doar poliamida 610 este de interes practic până acum,

întrucât producţia de acid suberic este limitată de complexitatea acestuia.

Proprietățile poliamidelor 6.8 și 6.10 sunt prezentate în tabelul 5.

Poliamidele mixte sunt produse într-un mod similar atunci când diferite componente sunt introduse în policondensare, de exemplu, săruri de AG și caprolactamă, săruri de AG, SG și caprolac-

4.4.3. Policondensarea diaminelor și clorurilor de acid dicarboxilic

Această metodă nu a fost utilizată pe scară largă în industrie pentru poliamide alifatice din cauza costului crescut al clorurilor de acid carboxilic. Cu toate acestea,

este singurul pentru sinteza celor mai multe poliamide aromatice, în special fenilonă și Kevlar.

4.5. Proprietăți și aplicații ale poliamidelor alifatice Poliamidele alifatice sunt produse dure, asemănătoare cornului, de la alb la crem deschis.

culoare mobilă, topindu-se într-un interval de temperatură îngust (tabelul 5). Intervale înguste

valorile punctului de topire indică o polidispersitate scăzută și o concentrație mare

Tracțiuni în polimeri din faza cristalină. Conținutul său poate ajunge la 60 - 80% și depinde

site pe structura macromoleculelor. alifati-

homopoliamide cal, a căror caracteristică distinctivă este conținutul în macro-

moleculă de radicali dintr-un singur acid și o diamină. Acestea sunt, de exemplu, poliamida 6,

poliamidă 6.6, poliamidă 6.10. Gradul de cristalinitate al materialului din produse este afectat de condiții

în funcție de prelucrarea sa, modul de tratament termic, conținutul de umiditate și aditivi speciali. Ste-

ciotul de cristalinitate al poliamidelor mixte (obținute din doi sau mai mulți monomeri) este mai mic. Sunt mai puțin rezistente, dar au elasticitate sporită, transparente.

Punctele de topire ridicate ale poliamidelor se explică prin legături puternice de hidrogen între macromolecule. Numărul acestor legături depinde direct de numărul de grupări amidice din macromoleculă și, prin urmare, este invers legat de numărul de grupări metilen. Legăturile de hidrogen determină în mare măsură toate celelalte proprietăți. Din-

aici: raportul dintre grupările metilen și amidă afectează atât solubilitatea, cât și rezistența la apă

os, și pe fizic și mecanic, și pe alți indicatori.

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

CH3-H20CH3

glicină alanină glicilalanină legătură peptidică

(gli-ala)

Di-, tri-, .... polipeptidele sunt numite după numele aminoacizilor care alcătuiesc polipeptida, în care toți aminoacizii primiți sub formă de radicali se termină în - nămol, iar ultimul aminoacid sună neschimbat în nume.

Rășina se obține prin policondensarea ε - acidului aminocaproic sau polimerizarea caprolactamei (lactama ε - acid caproic) capron:

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

caprolactamă policaprolactamă (kapron)

Această rășină este utilizată în producția de fibre sintetice de nailon.

Un alt exemplu de fibră sintetică este enant.

Enanth este o poliamidă a acidului enanthic. Enantul este obținut prin policondensarea acidului 7-aminoheptanoic, care se află în reacție sub formă de sare internă:

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

Enanth este folosit pentru fabricarea fibrelor sintetice, în producția de blană „artificială”, piele, materiale plastice, etc. Fibrele Enanth se caracterizează prin rezistență ridicată, ușurință și elasticitate.

Teste pentru autocontrolul cunoștințelor pe tema: „Aminoacizi”

1. Numiți compusul după nomenclatura sistematică

CH 3 - CH - COOH

A) acid 2-aminopropanoic

B) acid a-aminopropionic

C) a-alanina

D) acid 2-aminopropionic

2. Numiți compusul după nomenclatura istorică

CH 3 - CH - CH - COOH

A) acid a-amino - b- metilbutiric

B) acid a-metil-b-aminobutiric

C) acid 2-amino-3-metilbutanoic

D) Acid 2-metil-3-aminobutanoic

3. Alanina H NH 2 aparține seriei

4. Produșii de reacție sunt

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

NH2N + H3CI - NH2

5. Produșii de reacție sunt

CH2 - COOH CH 3 Br B

NH2 CH3COCl C


HNO 2 D

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

N + H3CI - NHCH3NH - COCH3OH

B) A: CH2-COOC1; 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

NH2NH2NH - COCH3OH

6. a-Aminoacizii se formează la încălzire

A) lactame

B) ketopiperazine

C) lactone

D) lactide

7. b-aminoacizii se formează la încălzire

A) acizi nesaturați

B) ketopiperazine

C) lactame

D) lactone

8. g-aminoacizii se formează la încălzire

A) lactame

B) acizi nesaturați

C) lactide

D) lactone

9. În timpul policondensării aminoacizilor,

A) peptide

C) piperazine

D) poliene

10. Legătura peptidică din moleculele proteice este

11. Policondensarea diferă de polimerizare:

A) Nu se formează produse secundare cu greutate moleculară mică

B) Formarea subproduselor cu greutate moleculară mică

C) Oxidarea

D) Decăderea

12. O reacție calitativă la a-aminoacizi este reacția c:

A) ninhidrina

B) a-naftol

13. Produșii de reacție din sinteza Strecker-Zelinsky se numesc:

CH 3 HCN NH 3 2 HOH (HCI)

CH = O A B C

A) A-a-oxinitril acid butiric; B-a-aminonitril acidului butiric; C-

D, L-alanină;

B) A-a-oxinitril acid propionic; B-a-aminonitril al acidului aminopropionic, C-D, L-alanină;

C) A-a-hidroxinitrilul acidului valeric; B-a-aminonitril de acid valeric;

C-D, L - treonină;

D) A-a-oxinitril acid propionic; B-α-aminonitril al acidului propionic; C-

D, L - alanină.

14. Numiți substanțele din lanțul de transformări:

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

CH 2 - H2O DAR - H2O AT - CH3COOH DE LA - C2H5OH D

eter malonic

CI-CH2-CH (CH3)2H20 (HCI) t 0

–NaCl E - CH3COOH,ȘI - CO2 W

–2C2H5OH

A) A-nitrozomalon ester; B - ester oximalonic; ester C-N-acetiloximalonic; ester D-Na-N-acetiloximalonic; Ester E-izobutil-N-acetiloximalonic; eter G-izobutiloximalonic; 3-izoleucină;

C) A-nitrozomalon ester; B - eter iminomalonic; ester C-N-acetiliminomalon; ester D-Na-N-acetiliminomalon; Ester de E-izobutil-N-acetiliminomalonă; eter G-izobutiliminomalonic; 3-treonină;

C) A-nitrozomalon ester; eter B-aminomalonic; ester C-N-acetilaminomalon; ester D-Na-N-acetilaminomalon; Ester E-izobutil-N-acetilaminomalon; G-izobutilaminomalon eter; Z-leucină;

D) Ester A-oximalonic; B - eter de nitrozomalon; ester C-N-acetilnitrozomalon; ester D-Na-N-acetilnitrozomalon; E-izobutil-N-acetilnitrozomalon eter; G-izobutilnitrozomalon eter; Z-valină.

CARBOHIDRATI

Carbohidrații sunt un grup mare de substanțe organice larg distribuite în natură. Acestea sunt glucoză, zaharoză, amidon, celuloză și așa mai departe.

În fiecare an, plantele de pe planeta noastră creează o masă uriașă de carbohidrați, care este estimată la un conținut de carbon de 4 * 10 10 tone. Aproximativ 80% din substanța uscată a plantelor este carbohidrați și 20-30% sunt organisme animale.

Termenul „carbohidrați” a fost propus în 1844 de K. Schmidt, deoarece majoritatea acestor substanțe corespund formulei Cn (H20) m. De exemplu, o moleculă de glucoză are formula C 6 H 12 O 6 și este egală cu 6 atomi de carbon și 6 molecule de apă. Mai târziu, au fost găsite carbohidrați care nu corespund acestei compoziții, de exemplu, deoxihexoză (C 6 H 10 O 5), dar termenul a supraviețuit până în prezent.

Carbohidrații sunt împărțiți în două grupe mari - acestea sunt carbohidrați simpli sau monozaharide (monoze), substanțe care nu suferă hidroliză, de exemplu, glucoză, fructoză. În natură, pentozele și hexozele sunt mai frecvente. Al doilea grup este carbohidrații complecși, care, atunci când sunt hidrolizați, dau monozaharide. Carbohidrații complecși, la rândul lor, sunt împărțiți în oligozaharide și polizaharide. Oligozaharidele constau din două până la zece reziduuri de monoză. „Oligos” înseamnă „puțini” în traducere. Cele mai simple oligozaharide sunt dizaharidele (bioze), formate din două resturi monoză. De exemplu, zaharoza C 6 H 12 O 6 constă din reziduuri a două monoze: glucoză și fructoză. Oligozaharidele formate din reziduuri a trei monoze se numesc trioze, cele din patru se numesc tetraoze și așa mai departe. Polizaharidele (poliozele) se formează din monoze ca urmare a policondensării lor, adică poliozele sunt polimeri heterolanți sau biopolimeri, ai căror monomeri sunt monoze. Polimerii heterolanțuri conțin în lanțul lor nu numai atomi de carbon, ci și atomi de oxigen, de exemplu:

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

Carbohidrați

Exemple de rezolvare a problemelor

Există două moduri principale de a obține compuși macromoleculari: polimerizareși policondensare.

Polimerizare- reacția de conectare a moleculelor de monomer, care se desfășoară datorită ruperii legăturilor multiple.

Polimerizarea poate fi reprezentată prin schema generală:

unde R este un substituent, de exemplu, R \u003d H, - CH3, CI, C6H5 etc.

n este gradul de polimerizare.

Polimerizarea alcadienelor cu legături duble conjugate (alcadiene-1,3) are loc prin deschiderea dublelor legături în pozițiile 1,4 sau 1,2, de exemplu:

Cei mai valoroși polimeri (cauciucuri) sunt obținuți prin polimerizare stereoregulată în poziția 1,4 în prezența catalizatorilor Ziegler-Natta:

Pentru a îmbunătăți proprietățile cauciucurilor, polimerizarea 1,3-butadienei și izoprenului se realizează împreună cu stiren, acrilonitril și izobutilenă. Astfel de reacții se numesc copolimerizări. De exemplu,

unde R = - (butadienă - cauciuc stiren),

R \u003d -C º N (butadienă - cauciuc nitrilic).

Policondensarea este o reacție de formare a macromoleculelor din compuși di sau polifuncționali, însoțită de eliminarea produselor cu greutate moleculară mică (apă, amoniac, acid clorhidric etc.).

O policondensare care implică un singur monomer se numește homopolicondensare. De exemplu,

nHO - (CH2) 6 - COOH (n-1) H2O + H - [-O - (CH 2) 6 -CO -] n - OH

polimer 7-hidroxiheptan

acid (monomer)

Ca rezultat al homopolicondensării acidului 6-aminohexanoic

(acid e-aminocaproic), se obține un polimer capron.

O policondensare care implică doi monomeri care conțin grupări funcționale diferite se numește heteropolicondensare. De exemplu, policondensarea dintre acizii dibazici și alcoolii dihidroxilici duce la producerea de poliesteri:

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

Ca urmare a heteropolicondensării acidului adipic și a hexametilendiaminei, se obține poliamidă (nailon).

Exemplul 1

Câte unități structurale (n) sunt incluse într-o macromoleculă de PVC cu o greutate moleculară de 350.000?



M m polimer = 350000

Determinați numărul de legături structurale - (n).

1. Schema de reactie:

2. Aflați greutatea moleculară a unității elementare

prin adăugarea maselor atomice ale elementelor care alcătuiesc compoziţia sa - 62.5.

3. Găsiți (n). Împărțim greutatea moleculară a unității elementare: 3500: 62,5 = 5600

Răspuns: n = 5600

Exemplul 2

Scrieți o schemă pentru formarea dimerului și trimerului de izobutilenă sub acțiunea acidului sulfuric, ținând cont de mecanismul acestei reacții (polimerizare cationică).

Un astfel de proces de polimerizare a fost observat pentru prima dată de către A.M. Butlerov sub acțiunea acidului sulfuric asupra izobutilenei.

Terminarea lanțului în acest caz are loc ca urmare a eliminării unui proton (H +).

Reacția are loc în prezența apei, care captează un proton, formând un cation hidroniu.

Sarcini de control

191. Ce polimeri se numesc termoplastici, termorigizi?

192. Scrieți o ecuație pentru reacția de copolimerizare a stirenului

C6H5–CH=CH2 și butadienă CH2=CH–CH=CH2. Ce proprietăți are produsul de copolimerizare și unde se utilizează?

193. Scrieți ecuațiile de reacție pentru polimerizarea propilenei

CH2=CH–CH3 și izobutilenă H2C=C–CH3.

194. Scrieți ecuația pentru reacția de policondensare a acidului adipic HOOC(СH2)4COOH și a hexametilendiaminei NH2(СH2)6NH2. Ce produs se formează, ce proprietăți are și unde se utilizează?

195. Ce hidrocarburi se numesc diene? Dă exemple. Care este formula generală pentru compoziția hidrocarburilor diene? Desenați o schemă de polimerizare pentru una dintre hidrocarburile diene.

196. Ce compuși se numesc amine? Desenați o schemă pentru policondensarea acidului adipic și a hexametilendiaminei. Cum se numește polimerul format în urma acestei reacții?

197. Calculați greutatea moleculară a PVC-ului dacă gradul de polimerizare este 200. Scrieți ecuația de reacție pentru polimerizarea clorurii de vinil.

198. Ce compuși se numesc aminoacizi? Scrieți formula celui mai simplu aminoacid. Desenați o schemă pentru policondensarea acidului aminocaproic. Cum se numește polimerul format în urma acestei reacții?

199. Scrieți ecuațiile de reacție pentru producerea capronului din acidul aminocaproic NH2(CH2)5COOH și nailon din acidul adipic COOH(CH2)4COOH și hexametilendiamină NH2(CH2)6NH2.

200. Cum se numesc hidrocarburile reprezentate de izopren? Desenați o schemă pentru copolimerizarea izoprenului și izobutilenei.