Domov > Iné > Reakčná rovnica pre polykondenzáciu kyseliny aminokaprónovej. Makromolekulárne zlúčeniny


Reakčná rovnica pre polykondenzáciu kyseliny aminokaprónovej. Makromolekulárne zlúčeniny




Úloha 433
Aké zlúčeniny sa nazývajú amíny? Nakreslite schému polykondenzácie kyseliny adipovej a hexametyléndiamínu. Pomenujte výsledný polymér.
Riešenie:
Amines sa nazývajú deriváty uhľovodíkov, vznikajú substitúciou v posledných atómoch vodíka za skupiny -NH2, -NHR alebo -NR" :

V závislosti od počtu atómov vodíka na atóme dusíka, substituovaných radikálmi ( R ), amíny sa nazývajú primárne, sekundárne alebo terciárne.

Skupina -NH2 , ktorý je súčasťou primárnych amínov, sa nazýva aminoskupina. skupina atómov >NH v sekundárnych amínoch je tzv imino skupina.

Polykondenzačná schéma kyselina adipová a hexametyléndiamín:

Anid (nylon) je produktom polykondenzácie kyseliny adipovej a hexametyléndiamín.

Úloha 442
Aké zlúčeniny sa nazývajú aminokyseliny? Napíšte vzorec pre najjednoduchšiu aminokyselinu. Nakreslite schému polykondenzácie kyseliny aminokaprónovej. Ako sa nazýva výsledný polymér?
Riešenie:
Aminokyseliny sa nazývajú zlúčeniny, ktorých molekula obsahuje oboje amín(-NH2) a karboxylové skupiny(-COOH). Ich najjednoduchším zástupcom je kyselina aminooctová (glycín NH2-CH2-COOH.

Schéma polykondenzácie kyseliny aminokaprónovej:

Polykondenzačný produkt kyseliny aminokaprónovej je tzv kaprón (perlon). Od kaprón získajte vlákna, ktoré sú pevnejšie ako prírodné vlákna. Tieto vlákna sa používajú pri výrobe odevov, kordov pneumatík automobilov a lietadiel, na výrobu odolných a nehnijúcich rybárskych sietí a výstroja, lanových výrobkov atď.

Ide o kryštalickú látku s Tmelt = 68,5 - 690 C. Dobre rozpustite vo vode, alkohole, éteri a iných organických rozpúšťadlách. Vodné roztoky kyselín spôsobujú hydrolýzu na ε - ami-

kyselina nokaprónová. Pri zahriatí na 230 - 2600 C v prítomnosti malého množstva vody, alkoholu, amínov, organických kyselín polymerizuje za vzniku polyamidovej živice.

ly. Je to produkt veľkovýroby.

ω-Dodekalaktám (laurinlaktám) sa získava viacstupňovou syntézou z 1,3-butadiénu.

3CH2

Laurin laktám je kryštalická látka s Tmelt = 153 - 1540 C, dobre rozpustná v alkohole, benzéne, acetóne, slabo vo vode. Pri zahrievaní polymerizuje na polyamid, ale

polymerizácia prebieha horšie ako u ε-kaprolaktámu. (Kyselina laurová alebo dodekánová - CH3 (CH2) 10 COOH.)

4.2. Spôsoby získavania polyamidov Polyamidy sa zvyčajne označujú ako skupina polykondenzačných polymérov, t.j. polyméry,

emitované v dôsledku polykondenzačných reakcií. Takéto zadanie nie je veľmi správne,

pretože polyméry tohto typu možno získať polykondenzáciou aj polymerizáciou

monomérov. Polykondenzáciou vznikajú polyamidy z ω-aminokarboxylových kyselín

(alebo ich esterov), ako aj z dikarboxylových kyselín (alebo ich esterov) a diamínov. Hlavnými spôsobmi polymerizácie sú hydrolytická a katalytická polymerizácia lakta-

mov ω-aminokyseliny. Výber metódy je určený možnosťami surovinovej základne a požiadavkami -

mi k vlastnostiam zodpovedajúceho polyamidu.

V priemysle sa polyamidy získavajú štyrmi hlavnými spôsobmi:

Heteropolykondenzácia dikarboxylových kyselín alebo ich esterov s organickými diamínmi

n HOOCRCOOH + n H2NR"NH2

N H20

- heteropolykondenzácia chloridov dikarboxylových kyselín s organickými dia-

- homopolykondenzácia co-aminokarboxylové kyseliny (aminokyseliny) alebo ich estery;

N H20

- polymerizácia laktámov aminokyselín.

katalyzátor

n(CH2)n

HN(CH2)nCO

4.3. Značenie polyamidom Systém označovania polyamidom je založený na metóde výroby a chemikálii

štruktúru. Množstvo polyamidov, najmä aromatických, má svoje vlastné názvy, zavedené

ktoré poskytujú výrobné firmy.

Pre alifatické polyamidy za slovom „polyamid“ („nylon“ v zahraničnej literatúre)

kolo), za ktorým nasleduje jedno alebo dve čísla oddelené čiarkou (alebo bodkou). Ak je polyamid syntetizovaný z jedného monoméru (aminokyseliny alebo laktámu), uvedie sa jedno číslo,

čo zodpovedá počtu atómov uhlíka v monoméri. Napríklad polyamid získaný z

e-kaprolaktám alebo z kyseliny e-aminokaprónovej, označovanej ako "polyamid 6"; polymér z kyseliny aminoenantovej - "polyamid 7", polymér z kyseliny aminoundekánovej -

"polyamid 11". V odbornej literatúre sa slovo "polyamid" často nahrádza skratkou "PA" alebo písmenom "P". Potom sú vyššie uvedené označenia prezentované ako "PA-6", "PA-11", "P-7". Zloženie dvoch čísel oddelených čiarkou znamená, že polyamid sa získa polykondenzáciou diamínu s dikarboxylovou kyselinou alebo jej derivátmi.

Číslo (číslo) pred desatinnou čiarkou udáva počet atómov uhlíka v diamíne; číslo (číslo) za desatinnou čiarkou je počet atómov uhlíka v použitej kyseline alebo jej deriváte. Napríklad "polyamid 6,6" je odvodený od hexametyléndiamínu a kyseliny adipovej; "Polyamid 6.10" -

z hexametyléndiamínu a kyseliny sebakovej. Všimnite si, že čiarka (alebo bodka)

oddelenie dvoch čísel môže chýbať. Takže štátna norma 10539 - 87

je predpísané označovať polyamid získaný z hexametyléndiamínu a kyseliny sebakovej v poly, ako v amidoch "Polyamid získaný610". z alifatických amínov a aromatických kyselín je lineárny štruktúrny prvok označený číslom udávajúcim počet atómov uhlíka v molekule

kule a prepojenie kyselín je označené začiatočným písmenom ich názvov. Napríklad polyamid

odvodené od hexametyléndiamínu a kyseliny tereftalovej, označované ako "polyamid

Názvy polyamidových kopolymérov sú tvorené názvami jednotlivých polymérov s označením

percentuálne zloženie v zátvorkách (v literatúre sa namiesto zátvoriek používa spojovník). Prvým uvedeným je polyamid, ktorý je viac v kopolyméri. Napríklad meno-

„Polyamid 6,10 / 6,6 (65:35)“ alebo „Polyamid 6,10 / 6,6 – 65/35“ znamená, že kopolymér

vyrobené zo 65% polyamidu 6.10 a 35% polyamidu 6.6. V niektorých prípadoch sa používa zjednodušená notácia. Napríklad položka P-AK-93/7 znamená, že kopolymér je pripravený z 93 % AG soli a 7 % co-kaprolaktámu (tu "A" označuje AG soľ, "K" - kaprolaktám).

Okrem týchto označení štandardizovaných v Rusku sa v technickej a referenčnej literatúre môžu vyskytovať vlastné názvy jednotlivých typov a značiek zavedené firmami.

lyamidy. Napríklad "Technamid", "Zytel-1147" a ďalšie.

4.4. Výroba alifatických polyamidov Z mnohých doteraz syntetizovaných polyamidov je najpraktickejší

zaujímavé sú:

Polyamid 6 (poly-ε-kaproamid, polykaproamid, kaprón, nylonová živica, nylon-6,

kaprolón B, kaprolit),

Polyamid 12 (poly-ω-dodekánamid),

Polyamid 6.6 (polyhexametylénadipamid, anid, nylon 6.6),

Polyamid 6.8 (polyhexametylénsuberínamid),

Polyamid 6.10 (polyhexametylén sebacínamid),

Polyamidy 6 a 12 sa v odbore získavajú polymerizáciou zodpovedajúcich laktámov. Os-

tal polyamidy vznikajú pri polykondenzácii hexametyléndiamínu a dvojsýtnych kyselín

4.4.1. Polymerizácia laktámov Polyamid 6 a polyamid 12 sa získavajú prevažne týmto spôsobom.

4.4.1.1. Polyamid 6

Polyamid 6 alebo polykaproamid sa získava polymerizáciou ε-kaprolaktámu v

neprítomnosť hydrolytických činidiel alebo katalyzátorov, ktoré podporujú otvorenie laktámového kruhu. Proces polymerizácie pôsobením vody sa nazýva hydrolytická polymerizácia.

cie. Katalytická (aniónová alebo katiónová) polymerizácia ε-kaprolaktámu prebieha v prítomnosti alkalických alebo kyslých katalyzátorov.Hlavné množstvo PA-6 sa získava hydrolytickou polymerizáciou kaprolaktámu.

Hydrolytická polymerizácia ε-kaprolaktámu tečie pôsobením vody, sol-

zákopové kyseliny, soli alebo iné zlúčeniny, ktoré spôsobujú hydrolýzu laktámového cyklu. vzdelanie-

Redukcia polyamidu prebieha v dvoch stupňoch. Chémia procesu môže byť znázornená schémou:

H2N(CH2)5COOH

HN(CH2)5CO

Prvý stupeň procesu, hydrolýza kaprolaktámu na kyselinu aminokaprónovú, je najpomalším stupňom procesu, čo obmedzuje jeho celkovú rýchlosť. Preto v

Vo vode sa polymerizácia kaprolaktámu uskutočňuje v prítomnosti katalyzátorov. Najčastejšie ide o samotnú kyselinu aminokaprónovú alebo soľ AG (hexametylénadipát, soľ adi-

kyselina pinová a hexametyléndiamín - HOOC (CH2)4 COOH H2 N(CH2)6 NH2), v ktorých sú činidlá v striktne ekvimolekulových pomeroch.

Makromolekula výsledného polyamidu obsahuje voľné koncové karboxylové a aminoskupiny, a preto je náchylná na deštruktívne reakcie a ďalšiu polykondenzáciu.

pri zahrievaní počas spracovania. Na získanie stabilnejšieho produktu je možné tieto skupiny blokovať zavedením monofunkčných látok do reakčnej hmoty - alkoholov, kyselín alebo amínov. Takéto zlúčeniny, nazývané stabilizátory alebo regulátory

viskozity, reagovať s koncovými skupinami a tým stabilizovať polymér, čím sa obmedzuje jeho schopnosť vstupovať do ďalších reakcií. Tým je zabezpečená možnosť

získať polymér s danou molekulovou hmotnosťou a viskozitou zmenou množstva stabilizátora

preťaženie. Ako stabilizátor sa často používajú kyseliny octové a benzoové.

Hydrolytická polymerizácia je reverzibilný proces a rovnovážny stav závisí od teploty. Pri uskutočňovaní reakcie v teplotnom rozsahu 230 - 2600 C sa obsah mo-

počet a oligomérov vo výslednom polyamide je 8 až 10 %. Pri takýchto teplotách môžu byť všetky činidlá a polyamid aktívne oxidované vzdušným kyslíkom. Preto sa proces uskutočňuje v inertnej atmosfére suchého dusíka s vysokým stupňom čistenia.

Polymerizačný proces sa môže uskutočňovať podľa periodických alebo kontinuálnych schém s použitím zariadení rôznych konštrukcií. Na obr. Obrázok 3 znázorňuje schému výroby PA 6 kontinuálnym spôsobom v reaktore kolónového typu. Technologický proces skladania

Pozostáva z etáp prípravy surovín, polymerizácie ε-kaprolaktámu, chladenia polyméru, jeho mletia, prania a sušenia.

Príprava surovín spočíva v tavení kaprolaktámu pri 90 - 1000 C v samostatnom prístroji

rýchlosť 3 za miešania. V zariadení 6 sa pripraví 50 % vodný roztok AG soli. pripraviť-

Pripravené kvapaliny sú kontinuálne dodávané dávkovacími čerpadlami 1 a 4 cez filtre 2 a 5

do hornej časti reaktora 7 (stĺpec vysoký asi 6 m s horizontálnou perforáciou

mi kovové priečky, ktoré prispievajú k turbulencii toku činidiel pri ich pohybe zhora nadol). Reaktor sa zahrieva cez plášťové sekcie dinilom (eutektická zmes difenylu a difenyléteru). Teplota v strednej časti kolóny je asi 2500 C,

v spodnej - do 2700 C. Tlak v kolóne (1,5 - 2,5 MPa) je zabezpečený prívodom dusíka a pa-

ramie výslednej vody.

Polymerizácia začína ihneď po zmiešaní zložiek. uvoľnené počas reakcie

a voda pridaná s AG soľou sa odparí. Jeho pary stúpajúce pozdĺž kolóny prispievajú k turbulencii a miešaniu reakčnej hmoty a strhávajú so sebou pary kaprolaktámu.

Po výstupe z kolóny parná zmes postupne vstupuje do spätných chladičov 8

a 9. V prvom sa kaprolaktám kondenzuje a vracia sa späť do kolóny. Kondenzované-

V druhom sa vodná para odstraňuje na čistenie. Konverzia monoméru v kolóne je asi 90 %.

kaprolaktám

na čistenie

Ryža. 3. Schéma výroby polyamidu 6 (polykaproamidu) kontinuálnym spôsobom:

1, 4 - dávkovacie čerpadlá; 2, 5 - filtre; 3 - tavič kaprolaktámu; 6 - prístroj na rozpúšťanie AG soli; 7 - kolóna-reaktor; 8, 9, - chladničky; 10 - rezací stroj; 11 - práčka-extraktor; 12 - filter; 13 - vákuová sušička; 14 - otočný zavlažovací bubon.

Výsledný roztavený polymér sa vytlačí cez štrbinovú matricu do ko-

spodná časť stĺpca vo forme pásky na studenom povrchu rotujúceho

presná voda zavlažovacieho bubna 14 sa ochladí a pomocou vodiacich a ťažných valcov vstupuje do rezacieho stroja 10 na brúsenie.

extraktor 11. Obsah nízkomolekulárnych zlúčenín po premytí je menší ako

1,5 %. Premytá striedka sa oddelí od vody na filtri 12 a vysuší sa vo vákuovej sušiarni

13 pri 125 - 1300 C až do obsahu vlhkosti nie viac ako 0,2 %.

Aniónová polymerizáciaε-kaprolaktám sa môže uskutočňovať v roztoku alebo tavenine mo-

čísla pri teplotách pod teplotou topenia polyméru.

katalyzátor

n(CH2)5

HN(CH2)5CO

Polymerizácia sa uskutočňuje v prítomnosti katalytického systému pozostávajúceho zo zmesi

talizátor a aktivátor. Alkalické kovy a ich hydroxidy môžu slúžiť ako katalyzátory.

uhličitany, iné zlúčeniny. V technológii sa používa najmä sodná soľ ε - kapr.

laktám vznikajúci interakciou sodíka s laktámom.

(CH2)5

1/2 H2

N-Na+

Táto soľ ľahko reaguje s laktámom za vzniku N-acylového derivátu, ktorý sa pridáva

spája sa s laktámom, čím vzniká polyamidový reťazec a zostáva na jeho konci až do dokončenia

spotreba monoméru.

(CH2)5

(CH2)5

(CH2)5

N-Na+

N-CO-(CH2)5-NH

Aktivátory (kokatalyzátory) pomáhajú urýchliť reakciu. V ich kvalite

Používajú sa N-acylové deriváty laktámu alebo zlúčeniny schopné acylovať laktám

tam za podmienok polymerizácie (anhydridy karboxylových kyselín, estery, izokyanáty atď.). Pod

pod vplyvom takéhoto systému prebieha polymerizácia ε-kaprolaktámu bez indukčnej periódy

pri atmosférickom tlaku a končí pri 140 -

1800 °C počas 1 až 1,5 hodiny s konverziou monoméru 97 až 99 %.

kaprolaktám

Takéto "mäkké" podmienky a rýchlosť polymerizácie

umožniť, aby sa to neuskutočňovalo v reaktoroch, ale vo formách,

s konfiguráciou a rozmermi budúcich produktov.

Ďalšou výhodou aniónovej polymerizácie je

možnosť získania polyamidov s rovnomerným rozložením

kaprolaktám

skrútená sférolitová štruktúra, bez zmršťovacích škrupín

vína, póry, praskliny a iné defekty.

Metóda aniónovej polymerizácie ε-kaprolaktámu v

roztaví sa v prítomnosti sodnej soli e-kaprolaktámu

a aktivátor sa nazýval „vysokorýchlostný polymér-

zation“ a výsledný polymér je pomenovaný po

Vo vykurovacej skrini

rozliaty alebo kaprolón B. Používa sa aj na-

výroba kaprolitu:

1 - dávkovacie čerpadlo; 2 - reaktor

názov "polyamidový blok" Pridelenie vlastného

výroba sodnej soli kaprolaktámu; 3-

filter; 4 - tavič; 5 - miešačka kapr

názov poly-ε-

laktám s N-acetylkaprolaktámom; 6 - predtým -

zirovochny čerpadlo; 7 - mixér; 8 - tvar

kaproamid sa vysvetľuje skutočnosťou, že kaprolón B, ktorý má rovnakú chemickú štruktúru ako poly-

amid 6, výrazne sa od neho odlišuje vlastnosťami. Vykazuje (tabuľka 5) vyššiu pevnosť

tvrdosť, tepelná odolnosť, má menšiu nasiakavosť atď.

Toto je vysvetlené v

o niečo väčšia molekulová hmotnosť kaprolitu a po druhé, usporiadanejšia

štruktúru. Získanie kaprolónu B zahŕňa (obr. 4)

etapy prípravy surovín, zmiešané

komponentov a polymerizácie.

V štádiu prípravy surovín sa kaprolaktám roztaví a

dôkladne vysušené pod negatívnym tlakom v dusíkovej atmosfére v nádobe

typ s miešadlom 4.

Polovica tejto taveniny sa po filtrácii rozmieša v prístroji

s vypočítaným množstvom kovového sodíka na prípravu sodnej soli

ε-kaprolaktám a druhá polovica - v prístroji 5 sa zmieša s kokatalyzátorom (N - ace-

tilkaprolaktám). Obidve taveniny (roztoky) s teplotou 135 - 140 0 C sa dávkujú čerpacou-

mi 1 a 6 v požadovaných pomeroch do rýchlomiešača 7, odkiaľ sa zmes dostáva do odlievacích foriem, ktorých kapacita môže dosahovať 0,4 - 0,6 m3. Naplnené formy sa inštalujú na 1,0 - 1,5 hodiny do ohrievacích skríň na polymerizáciu s postupným zvyšovaním

teplote od 140 do 1800 C. Potom sa formy s polymérom pomaly ochladia na izbovú teplotu.

teploty a odoberajú sa z nich polymérové ​​odliatky. Pri vymývaní monoméru je potrebné -

tu nie je záujem, pretože jeho obsah nepresahuje 1,5–2,5 %.

Vysokorýchlostná polymerizácia ε-kaprolaktámu sa používa na získanie veľkorozmerných a hrubostenných alebo neštandardných hotových výrobkov, ako aj odliatkov, z ktorých sa výrobky pripravujú mechanickým spracovaním.

4.4.1.2. Polyamid 12

Polyamid 12 (poly-ω-dodekánamid alebo nylon 12) sa v priemysle získava metódami

hydrolytická a aniónová polymerizácia ω-dodekalaktámu.

N H20

Hydrolytická polymerizácia sa uskutočňuje v prítomnosti vody a kyseliny (adipová,

ortofosforečné). Technológia získavania nylonu 12 touto metódou je podobná technológii syntézy polyamidu 6. Vlastnosti polyamidu 12 sú uvedené v tabuľke 5.

Aniónová polymerizácia ω-dodekalaktámu je tiež podobná polymerizácii ε-kaprolaktámu.

Pri nižších teplotách vzniká polymér s vyššou molekulovou hmotnosťou, rovnomernejšie vyvinutou sférolitickou štruktúrou a v dôsledku toho so zvýšenou fyzikálnou

mechanické vlastnosti.

4.4.2. Polykondenzácia hexametyléndiamínu a dikarboxylových kyselín Polyamidy z dikarboxylových kyselín a diamínov alebo z aminokyselín sa získavajú metódou

rovnovážna polykondenzácia. Na syntézu polyméru s vysokou molekulovou hmotnosťou je to nevyhnutné

dimo spĺňa niekoľko hlavných podmienok. Jedným z nich je reverzibilita polykondenzačných reakcií. Z tohto dôvodu sa vytvorí polymér s dostatočne vysokou molekulovou hmotnosťou

je možné len s včasným a úplným odstránením vody, čo sa dosiahne vykonaním

proces vo vákuu alebo kontinuálnym prúdom cez reakčnú hmotu suchého inertného plynu.

Okrem toho je potrebné vziať do úvahy, že ako reakcia postupuje, koncentrácie reaktantov a rýchlosť procesu klesajú. Typickým spôsobom zvýšenia rýchlosti reakcií je zvýšenie teploty. Avšak nad 3000 C sa polyamidy začínajú zreteľne rozkladať.

nadávať. Preto, aby sa dosiahla dostatočná konverzia, je potrebné predĺžiť trvanie

kontaktná sila činidiel. Molekulová hmotnosť výsledných polyamidov tak môže byť riadená počas ich tvorby trvaním procesu.

Okrem teplotných a časových faktorov na získanie vysokej molekulovej hmotnosti

Liamid vyžaduje prísnu ekvimolekulárnosť činidiel. Prebytok jedného z nich, dokonca v rozmedzí 1 %, vedie k tvorbe polymérnych reťazcov, na koncoch ktorých budú

identické funkčné skupiny prebytočného činidla. Pri nadbytku diamínu budú koncovými skupinami NH2 skupiny a pri nadbytku kyseliny COOH skupiny. Tým sa zastaví reťazová reakcia. Ekvimolekulárnosť sa dosiahne použitím

lykondenzácia nie samotných kyselín a diamínov, ale ich kyslých solí. Príprava takýchto solí je

Je to nezávislý stupeň v procesoch syntézy polyamidu polykondenzáciou. Použité

ión na polykondenzáciu solí má množstvo výhod: soli sú netoxické, ľahko kryštalizujú

sú lyzované, prakticky nemenia, na rozdiel od diamínov, vlastnosti pri dlhodobom skladovaní

nii, nevyžadujú špeciálne skladovacie podmienky.

Zabezpečenie ekvimolekulárnosti činidiel by teoreticky malo viesť k

vznik polyméru s nekonečne veľkou molekulovou hmotnosťou. Avšak v priemyselnej praxi kvôli nevyhnutnej strate časti činidiel a prechodu vedľajších reakcií, pri ktorých

môžu vstúpiť funkčné skupiny, molekulová hmotnosť polymérov je v rozmedzí 10 000 - 50 000.

4.4.2.1. Polyamid 6.6

Polyamid 6.6 (polyhexametylénadipamid, P-66, nylon 6.6, anid) vzniká počas poly-

kondenzácia hexametyléndiamínu a kyseliny adipovej.

HN(CH)NHCO(CH)CO

N H20

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

... .

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

horúca ........................... ..............

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

..... ..

...... .

..... ....

chladný

polyamid

Obr.5. Schéma výroby polyhexametyléndiadimamidu (polyamid 6.6):

1 - odstredivka; 2 - zariadenie na oddeľovanie soli z roztoku; 3 - zariadenie na získavanie soli; 4 - autoklávový reaktor; 5 - chladnička; 6 - zberač kondenzátu; 7 - rezací stroj; 8 - sušička; 9 - chladiaci kúpeľ

Prvým stupňom procesu je syntéza soli kyseliny adipovej a hexametyléndiamínu.

na (AG soli). Soľný roztok sa vytvorí vo vyhrievanej aparatúre 3 zmiešaním 20 % me-

tanolový roztok kyseliny adipovej s 50 - 60% roztokom hexametyléndiamínu v metanole. V zariadení 2 sa pri ochladzovaní hmoty z roztoku uvoľňuje AG soľ, ktorá je slabo rozpustná v metanole. Jeho kryštály sa v odstredivke 1 oddelia od materskej kvapaliny, vysušia sa a použijú

Používa sa na polykondenzáciu. Soľ - biely kryštalický prášok s teplotou topenia 190 - 1910 C,

ľahko rozpustný vo vode, stabilný pri skladovaní v suchu a vo forme vodných roztokov.

Proces syntézy polyamidu 6,6 z AG soli sa príliš nelíši od procesu polymerizácie

e-kaprolaktám. Najvýraznejšou vlastnosťou je zvýšená teplota polykónu

hustoty. Optimálna rýchlosť reakcie sa dosahuje pri 270 - 2800 C. V tomto prípade reakcia prebieha takmer do konca a po dosiahnutí rovnováhy vzniká polymér obsahujúci menej ako 1 % monomérov a zlúčenín s nízkou molekulovou hmotnosťou. Distribúcia molekulovej hmotnosti je pomerne úzka. Dôvodom absencie výraznej polydisperzity je bočná de-

štruktúrne procesy prebiehajúce pod vplyvom teploty a frakcií s nízkou molekulovou hmotnosťou. V prvom rade sú vysokomolekulárne frakcie vystavené deštrukcii. Pre viac-

aktívnejšie obmedzenie ich prítomnosti v komerčnom polyméri, pridávajú sa do reakčnej hmoty -

všetky monofunkčné zlúčeniny schopné reagovať s koncovými skupinami polyamino-

Áno. Ako pri syntéze polyamidu 6, takéto stabilizátory (regulátory viskozity)

kosti) môže byť kyselina octová, benzoová. Tieto zlúčeniny neobmedzujú len molekul

molekulovej hmotnosti polyméru počas jeho tvorby, ale tiež prispievajú k stálosti viskozity polyméru

tavenina polyméru pri jej spracovaní, t.j. pri pretavení, čo môže spôsobiť ďalšiu polykondenzáciu.

Polykondenzácia sa uskutočňuje v autokláve pri tlaku 1,5 - 1,9 MPa v dusíkovej atmosfére.

Autokláv 4 sa naplní AG soľou, pridá sa kyselina octová (0,1 - 0,2 mol na mol soli) a

prístroj cez košeľu sa zahreje dinilom na 2200 C. Ďalej 1,5 - 2 hodiny tma

Teplota postupne stúpa na 270 - 2800 C. Potom tlak klesá na atmosférický tlak a po krátkom pôsobení opäť stúpa. Takéto zmeny tlaku sa opakujú

párkrát. S poklesom tlaku voda vznikajúca pri polykondenzácii vrie

taveniny a jej pary dodatočne primiešavajú taveninu polyméru. Vodná para opúšťajúca autokláv kondenzuje v chladničke 5, zhromažďuje sa v kolektore 6 a odvádza sa do čistiacich systémov.

odpadových vôd. Na konci procesu (6 - 8 hodín) sa zvyšná voda odstráni vo vákuu,

a polyamidová tavenina zo zariadenia cez zvlákňovaciu dýzu sa vytlačí vo forme pásky do kúpeľa 9 s

4.4.2.2. Polyamidy 6.8 a 6.10

Tieto polyamidy sa získavajú polykondenzáciou hexametyléndiamínu a zodpovedajúceho ki-

štrbina (suberická a sebaková) pomocou technológií podobných výrobnej technológii z

diamid 6.6.

Kyseliny a diamín sa zavádzajú do reakcie vo forme svojich solí.

Z týchto polyamidov je zatiaľ prakticky zaujímavý len polyamid 610,

keďže produkcia kyseliny suberovej je limitovaná jej zložitosťou.

Vlastnosti polyamidov 6.8 a 6.10 sú uvedené v tabuľke 5.

Zmiešané polyamidy sa vyrábajú podobným spôsobom, keď sa do polykondenzácie zavedú rôzne zložky, napríklad soli AG a kaprolaktámu, soli AG, SG a kaprolaktámu.

4.4.3. Polykondenzácia diamínov a chloridov dikarboxylových kyselín

Táto metóda nebola široko používaná v priemysle pre alifatické polyamidy kvôli zvýšeným nákladom na chloridy karboxylových kyselín. Avšak,

je jediný na syntézu väčšiny aromatických polyamidov, najmä fenylónu a kevlaru.

4.5. Vlastnosti a aplikácie alifatických polyamidov Alifatické polyamidy sú tvrdé, rohovinové výrobky od bielej po svetlo krémovú.

pohyblivá farba, topiaca sa v úzkom teplotnom rozsahu (tabuľka 5). Úzke intervaly

hodnoty teploty topenia naznačujú nízku polydisperzitu a vysokú koncentráciu

Trakcie v polyméroch kryštalickej fázy. Jeho obsah môže dosiahnuť 60 - 80% a závisí

sitá na štruktúru makromolekúl. pravidelné alifati-

cal homopolyamidy, ktorých charakteristickou črtou je obsah v makro-

molekula radikálov len jednej kyseliny a jedného diamínu. Sú to napríklad polyamid 6,

polyamid 6.6, polyamid 6.10. Stupeň kryštalinity materiálu vo výrobkoch je ovplyvnený podmienkami

v závislosti od jeho spracovania, režimu tepelného spracovania, obsahu vlhkosti a špeciálnych prísad. Ste-

pahýľ kryštalinity zmiešaných (získaných z dvoch alebo viacerých monomérov) polyamidov je menší. Sú menej odolné, ale majú zvýšenú elasticitu, transparentné.

Vysoké teploty topenia polyamidov sa vysvetľujú silnými vodíkovými väzbami medzi makromolekulami. Počet týchto väzieb priamo závisí od počtu amidových skupín v makromolekule, a preto je nepriamo úmerný počtu metylénových skupín. Vodíkové väzby určujú do značnej miery všetky ostatné vlastnosti. Od-

tu: pomer metylénových a amidových skupín ovplyvňuje rozpustnosť aj odolnosť voči vode

kosti a na fyzikálne a mechanické a na iné ukazovatele.

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

CH3-H20 CH3

glycín alanín glycylalanínová peptidová väzba

(gli-ala)

Di-, tri-, .... polypeptidy sa nazývajú názvom aminokyselín, ktoré tvoria polypeptid, v ktorom všetky prichádzajúce aminokyseliny ako radikály končia na - bahno a posledná aminokyselina znie v názve nezmenená.

Živica sa získava polykondenzáciou kyseliny ε - aminokaprónovej alebo polymerizáciou kaprolaktámu (laktám ε - kyselina kaprónová) kaprón:

NCH2CH2[-NH-(CH2)5-CO-NH-(CH2)5-CO-]m

kaprolaktám polykaprolaktám (kapron)

Táto živica sa používa pri výrobe syntetických nylonových vlákien.

Ďalším príkladom syntetického vlákna je enant.

Enanth je polyamid kyseliny enantovej. Enant sa získava polykondenzáciou kyseliny 7-aminoheptánovej, ktorá je v reakcii vo forme vnútornej soli:

NN + H3 - (CH 2) 6 - COO - [ - NH - (CH 2) 6 - CO -] n + n H20

Enanth sa používa na výrobu syntetického vlákna, pri výrobe "umelej" kožušiny, kože, plastov a pod. Enanthové vlákna sa vyznačujú vysokou pevnosťou, ľahkosťou a elasticitou.

Testy na sebakontrolu vedomostí na tému: "Aminokyseliny"

1. Pomenujte zlúčeninu podľa systematického názvoslovia

CH3 - CH - COOH

A) Kyselina 2-aminopropánová

B) kyselina a-aminopropiónová

C) a-alanín

D) Kyselina 2-aminopropiónová

2. Pomenujte zlúčeninu podľa historického názvoslovia

CH 3 - CH - CH - COOH

A) kyselina a-amino-b-metylmaslová

B) kyselina a-metyl-b-aminomaslová

C) Kyselina 2-amino-3-metylbutánová

D) Kyselina 2-metyl-3-aminobutánová

3. Alanín H NH 2 patrí do série

4. Produkty reakcie sú

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. Produkty reakcie sú

CH2 - COOH CH 3 Br B

NH2 CH3COCI C


HNO 2 D

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

N + H3CI - 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

NH2NH-CH3NH - COCH3NH-N \u003d O

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

NH2NH2NH - COCH3OH

6. a-Aminokyseliny vznikajú pri zahrievaní

A) laktámy

B) ketopiperazíny

C) laktóny

D) laktidy

7. pri zahrievaní vznikajú b-aminokyseliny

A) nenasýtené kyseliny

B) ketopiperazíny

C) laktámy

D) laktóny

8. pri zahrievaní vznikajú g-aminokyseliny

A) laktámy

B) nenasýtené kyseliny

C) laktidy

D) laktóny

9. Počas polykondenzácie aminokyselín,

A) peptidy

C) piperazíny

D) polyény

10. Peptidová väzba v molekulách bielkovín je

11. Polykondenzácia sa líši od polymerizácie:

A) Žiadna tvorba vedľajších produktov s nízkou molekulovou hmotnosťou

B) Tvorba vedľajších produktov s nízkou molekulovou hmotnosťou

C) Oxidácia

D) Rozpad

12. Kvalitatívna reakcia na a-aminokyseliny je reakcia c:

A) ninhydrín

B) a-naftol

13. Reakčné produkty v Strecker-Zelinsky syntéze sú pomenované:

CH 3 HCN NH 3 2 HOH (HCl)

CH = O A B C

A) kyselina A-a-oxynitrilmaslová; B-α-aminonitril kyseliny maslovej; C-

D,L-alanín;

B) kyselina A-a-oxynitril propiónová; B-a-aminonitril kyseliny aminopropiónovej, C-D, L-alanín;

C) A-a-hydroxynitril kyseliny valérovej; B-a-aminonitril kyseliny valérovej;

C-D, L - treonín;

D) kyselina A-a-oxynitril propiónová; B-α-aminonitril kyseliny propiónovej; C-

D, L - alanín.

14. Vymenujte látky v reťazci premien:

COOC 2 H 5 O \u003d N-OH [H] (CH3CO)20 C2H5ONa

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

malónový éter

Cl-CH2-CH (CH3)2H20 (HCl) t0

–NaCl E - CH3COOH, A - CO2 W

–2C2H5OH

A) ester A-nitrózomalónu; B - ester oximmalónovej kyseliny; C-N-acetyloxymalónový ester; ester D-Na-N-acetyloxymalónovej; E-izobutyl-N-acetyloxymalónový ester; G-izobutyloximmalónový éter; 3-izoleucín;

C) ester A-nitrózomalónu; B - iminomalónový éter; ester C-N-acetyliminomalónu; ester D-Na-N-acetyliminomalónu; ester E-izobutyl-N-acetyliminomalónu; éter G-izobutyliminomalónovej kyseliny; 3-treonín;

C) ester A-nitrózomalónu; B-aminomalónový éter; ester C-N-acetylaminomalónu; ester D-Na-N-acetylaminomalónu; ester E-izobutyl-N-acetylaminomalónu; G-izobutylaminomalónéter; Z-leucín;

D) ester A-oximmalónovej kyseliny; B - nitrózomalon éter; ester C-N-acetylnitrózomalónu; ester D-Na-N-acetylnitrózomalónu; E-izobutyl-N-acetylnitrózomalon éter; G-izobutylnitrózomalon éter; Z-valín.

SACHARIDY

Sacharidy sú veľkou skupinou organických látok široko rozšírených v prírode. Sú to glukóza, sacharóza, škrob, celulóza atď.

Rastliny na našej planéte každoročne vytvárajú obrovskú masu uhľohydrátov, ktorá sa odhaduje na obsah uhlíka 4 * 10 10 ton. Asi 80% sušiny rastlín tvoria sacharidy a 20-30% živočíšne organizmy.

Termín „sacharidy“ navrhol v roku 1844 K. Schmidt, keďže väčšina týchto látok zodpovedá vzorcu Cn(H20) m. Napríklad molekula glukózy má vzorec C6H1206 a rovná sa 6 atómom uhlíka a 6 molekulám vody. Neskôr sa našli uhľohydráty, ktoré tomuto zloženiu nezodpovedali, napríklad deoxyhexóza (C 6 H 10 O 5), ale tento výraz sa zachoval dodnes.

Sacharidy sa delia na dve veľké skupiny – sú to jednoduché sacharidy alebo monosacharidy (monózy), látky, ktoré nepodliehajú hydrolýze, napríklad glukóza, fruktóza. V prírode sú bežnejšie pentózy a hexózy. Druhou skupinou sú komplexné sacharidy, ktoré po hydrolýze poskytujú monosacharidy. Komplexné sacharidy sa zase delia na oligosacharidy a polysacharidy. Oligosacharidy pozostávajú z dvoch až desiatich monózových zvyškov. „Oligo“ znamená v preklade „málo“. Najjednoduchšie oligosacharidy sú disacharidy (biózy), pozostávajúce z dvoch monózových zvyškov. Napríklad sacharóza C6H1206 pozostáva zo zvyškov dvoch monos: glukózy a fruktózy. Oligosacharidy pozostávajúce zo zvyškov troch monos sa nazývajú triózy, tie zo štyroch sa nazývajú tetraózy atď. Polysacharidy (polyózy) vznikajú z monoóz v dôsledku ich polykondenzácie, to znamená, že polyózy sú heteroreťazcové polyméry alebo biopolyméry, ktorých monoméry sú monoózy. Heterochainové polyméry obsahujú vo svojom reťazci nielen atómy uhlíka, ale aj atómy kyslíka, napr.

NC6H1206 (C6H1005) n + (n-1) H20 alebo (-C6H1004-0-)n

Sacharidy

Príklady riešenia problémov

Existujú dva hlavné spôsoby získania makromolekulárnych zlúčenín: polymerizácia a polykondenzácia.

Polymerizácia- reakcia spojenia molekúl monoméru, ktorá prebieha v dôsledku prerušenia násobných väzieb.

Polymerizáciu možno znázorniť všeobecnou schémou:

kde R je substituent, napríklad R \u003d H, - CH3, Cl, C6H5 atď.

n je stupeň polymerizácie.

Polymerizácia alkadiénov s konjugovanými dvojitými väzbami (alkadiény-1,3) prebieha otvorením dvojitých väzieb v polohách 1,4 alebo 1,2, napríklad:

Najcennejšie polyméry (kaučuky) sa získavajú stereoregulárnou polymerizáciou v polohe 1,4 v prítomnosti katalyzátorov Ziegler-Natta:

Na zlepšenie vlastností kaučukov sa polymerizácia 1,3-butadiénu a izoprénu uskutočňuje spolu so styrénom, akrylonitrilom a izobutylénom. Takéto reakcie sa nazývajú kopolymerizácie. Napríklad,

kde R = - (butadién - styrénový kaučuk),

R \u003d -C ° N (butadién - nitrilový kaučuk).

Polykondenzácia je reakcia tvorby makromolekúl z di alebo polyfunkčných zlúčenín, sprevádzaná elimináciou produktov s nízkou molekulovou hmotnosťou (voda, amoniak, chlorovodík atď.).

Polykondenzácia zahŕňajúca iba jeden monomér sa nazýva homopolykondenzácia. Napríklad,

nHO - (CH 2) 6 - COOH (n-1) H20 + H - [-O - (CH 2) 6 -CO -] n - OH

7-hydroxyheptánový polymér

kyselina (monomér)

V dôsledku homopolykondenzácie kyseliny 6-aminohexánovej

(kyselina e-aminokaprónová) sa získa polymér kaprónu.

Polykondenzácia zahŕňajúca dva monoméry obsahujúce rôzne funkčné skupiny sa nazýva heteropolykondenzácia. Napríklad polykondenzácia medzi dvojsýtnymi kyselinami a dvojsýtnymi alkoholmi vedie k výrobe polyesterov:

nHOOS - R - COOH + nHO - R¢ - OH [- OC - R - COOR¢ - O -] n + (2n-1) H2O

V dôsledku heteropolykondenzácie kyseliny adipovej a hexametyléndiamínu sa získa polyamid (nylon)

Príklad 1

Koľko štruktúrnych jednotiek (n) obsahuje makromolekula PVC s molekulovou hmotnosťou 350 000?



Mm polymér = 350 000

Určte počet štruktúrnych väzieb - (n).

1. Schéma reakcie:

2. Nájdite molekulovú hmotnosť elementárnej jednotky

sčítaním atómových hmotností prvkov, ktoré tvoria jeho zloženie - 62,5.

3. Nájdite (n). Molekulovú hmotnosť elementárnej jednotky delíme: 3500: 62,5 = 5600

Odpoveď: n = 5600

Príklad 2

Napíšte schému tvorby diméru a triméru izobutylénu pôsobením kyseliny sírovej, berúc do úvahy mechanizmus tejto reakcie (katiónová polymerizácia).

Takýto polymerizačný proces bol prvýkrát pozorovaný A.M. Butlerov pôsobením kyseliny sírovej na izobutylén.

K ukončeniu reťazca v tomto prípade dochádza v dôsledku eliminácie protónu (H +).

Reakcia prebieha v prítomnosti vody, ktorá zachytáva protón, tvoriaci hydróniový katión.

Kontrolné úlohy

191. Aké polyméry sa nazývajú termoplasty, termosety?

192. Napíšte rovnicu pre kopolymerizačnú reakciu styrénu

C6H5–CH=CH2 a butadién CH2=CH–CH=CH2. Aké vlastnosti má produkt kopolymerizácie a kde sa používa?

193. Napíšte reakčné rovnice pre polymerizáciu propylénu

CH2=CH–CH3 a izobutylén H2C=C–CH3.

194. Napíšte rovnicu pre polykondenzačnú reakciu kyseliny adipovej HOOC(СH2)4COOH a hexametyléndiamínu NH2(СH2)6NH2. Aký produkt vzniká, aké má vlastnosti a kde sa používa?

195. Aké uhľovodíky sa nazývajú diény? Uveďte príklady. Aký je všeobecný vzorec pre zloženie diénových uhľovodíkov? Nakreslite schému polymerizácie pre jeden z diénových uhľovodíkov.

196. Aké zlúčeniny sa nazývajú amíny? Nakreslite schému polykondenzácie kyseliny adipovej a hexametyléndiamínu. Aký je názov polyméru vytvoreného v dôsledku tejto reakcie?

197. Vypočítajte molekulovú hmotnosť PVC, ak je stupeň polymerizácie 200. Napíšte reakčnú rovnicu pre polymerizáciu vinylchloridu.

198. Aké zlúčeniny sa nazývajú aminokyseliny? Napíšte vzorec pre najjednoduchšiu aminokyselinu. Nakreslite schému polykondenzácie kyseliny aminokaprónovej. Aký je názov polyméru vytvoreného v dôsledku tejto reakcie?

199. Napíšte reakčné rovnice na výrobu kaprónu z kyseliny aminokaprónovej NH2(CH2)5COOH a nylonu z kyseliny adipovej COOH(CH2)4COOH a hexametyléndiamínu NH2(CH2)6NH2.

200. Ako sa nazývajú uhľovodíky reprezentované izoprénom? Nakreslite schému kopolymerizácie izoprénu a izobutylénu.