Dom > ostalo > Jednadžba reakcije za polikondenzaciju aminokapronske kiseline. Makromolekulski spojevi


Jednadžba reakcije za polikondenzaciju aminokapronske kiseline. Makromolekulski spojevi




Zadatak 433
Koji se spojevi nazivaju aminima? Nacrtajte shemu polikondenzacije adipinske kiseline i heksametilendiamina. Imenuj dobiveni polimer.
Riješenje:
amini nazivaju se derivati ​​ugljikovodika, nastali supstitucijom u posljednjim atomima vodika za skupine -NH2, -NHR ili -NR" :

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

Skupina -NH2 , koji je dio primarnih amina, naziva se amino skupina. skupina atoma >NH kod sekundarnih amina naziva se imino skupina.

Shema polikondenzacije adipinska kiselina i heksametilendiamin:

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

442. zadatak
Koji se spojevi nazivaju aminokiselinama? Napiši formulu najjednostavnije aminokiseline. Nacrtajte shemu polikondenzacije aminokapronske kiseline. Kako se zove dobiveni polimer?
Riješenje:
Aminokiseline nazivaju se spojevi, čija molekula sadrži oboje amin(-NH2) i karboksilne skupine(-COOH). Njihov najjednostavniji predstavnik je aminooctena kiselina (glicin): NH2-CH2-COOH.

Shema polikondenzacije aminokapronske kiseline:

Produkt polikondenzacije aminokapronske kiseline naziva se kapron (perlon). Iz kapron dobiti vlakna koja su jača od prirodnih vlakana. Ova se vlakna koriste u proizvodnji odjeće, užadi za automobilske i zrakoplovne gume, za izradu trajnih i netrulećih ribarskih mreža i opreme, proizvoda od užadi itd.

Ovo je kristalna tvar s Ttal = 68,5 - 690 C. Dobro se otopi u vodi, alkoholu, eteru i drugim organskim otapalima. Vodene otopine kiselina uzrokuju hidrolizu do ε - ami-

nokaproinska kiselina. Zagrijavanjem na 230 - 2600 C uz prisutnost malih količina vode, alkohola, amina, organskih kiselina, polimerizira u poliamidnu smolu.

ly. To je proizvod velike proizvodnje.

ω-Dodekalaktam (laurinlaktam) dobiva se višestupanjskom sintezom iz 1,3-butadiena.

3CH2

Laurin laktam je kristalna tvar s Ttal = 153 - 1540 C, lako topljiva u alkoholu, benzenu, acetonu, slabo u vodi. Kada se zagrije, polimerizira u poliamid, međutim,

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

4.2. Postupci dobivanja poliamida Poliamide obično ubrajamo u skupinu polikondenzacijskih polimera, tj. polimeri,

emitiran kao rezultat reakcija polikondenzacije. Takav zadatak nije baš ispravan,

budući da se polimeri ove vrste mogu dobiti i polikondenzacijom i polimerizacijom

zacija monomera. Polikondenzacijom nastaju poliamidi iz ω-aminokarboksilnih kiselina

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

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

mi na svojstva odgovarajućeg poliamida.

U industriji se poliamidi dobivaju na četiri glavna načina:

Heteropolikondenzacija dikarboksilnih kiselina ili njihovih estera s organskim diaminima

n HOOCRCOOH + n H2 NR"NH2

N H2O

- heteropolikondenzacija klorida dikarboksilnih kiselina s organskim dija-

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

N H2O

- polimerizacija laktama aminokiselina.

katalizator

n (CH2)n

HN(CH2)n CO

4.3. Označavanje poliamidom Sustav označavanja poliamidom temelji se na metodi proizvodnje i kemikaliji

struktura. Brojni poliamidi, osobito aromatski, imaju svoja ustaljena imena

koje osiguravaju proizvodne tvrtke.

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

okrugli) iza kojeg slijede jedan ili dva broja odvojena zarezom (ili točkom). Ako je poliamid sintetiziran iz jednog monomera (aminokiseline ili laktama), stavlja se jedan broj,

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

ε-kaprolaktam ili iz ε-aminokapronske kiseline, koji se navodi kao "poliamid 6"; polimer iz aminoenantne kiseline - "poliamid 7", polimer iz aminoundekanske kiseline -

"poliamid 11". U stručnoj literaturi riječ "poliamid" često se zamjenjuje kraticom "PA" ili slovom "P". Zatim se gornje oznake predstavljaju kao "PA-6", "PA-11", "P-7". Sastav dvaju brojeva odvojenih zarezom označava da je poliamid dobiven polikondenzacijom diamina s dikarboksilnom kiselinom ili njezinim derivatima.

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

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

odvajanje dvaju brojeva može nedostajati. Dakle, državni standard 10539 - 87

propisano je označavanje poliamida dobivenog iz heksametilendiamina i sebacinske kiseline u poli, kao u amidima "Poliamid dobiven610". od alifatskih amina i aromatskih kiselina, linearni strukturni element označen je brojem koji pokazuje broj ugljikovih atoma u molekuli

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

dobiven iz heksametilendiamina i tere-ftalne kiseline, poznat kao "poliamid

Nazivi poliamidnih kopolimera sastavljeni su od naziva pojedinih polimera s naznakom

postotni sastav u zagradama (u literaturi se umjesto zagrada upotrebljava crtica). Prvi naznačeni je poliamid, kojeg ima više u kopolimeru. Na primjer, ime-

"Poliamid 6.10 / 6.6 (65:35)" ili "Poliamid 6.10 / 6.6 - 65/35" znači da kopolimerni ko-

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

Osim ovih oznaka standardiziranih u Rusiji, u tehničkoj i referentnoj literaturi mogu postojati vlastita imena pojedinih vrsta i marki koje su uvele tvrtke.

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

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

od interesa su:

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

kaprolon B, kaprolit),

poliamid 12 (poli-ω-dodekanamid),

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

poliamid 6.8 (poliheksametilensuberinamid),

poliamid 6.10 (poliheksametilen sebacinamid),

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

talni poliamidi nastaju tijekom polikondenzacije heksametilendiamina i dibazičnih kiselina

4.4.1. Polimerizacija laktama Poliamid 6 i poliamid 12 uglavnom se dobivaju na ovaj način.

4.4.1.1. poliamid 6

Poliamid 6 ili polikaproamid se dobiva polimerizacijom ε-kaprolaktama u

odsutnost hidrolitičkih sredstava ili katalizatora koji potiču otvaranje laktamskog prstena. Proces polimerizacije pod djelovanjem vode naziva se hidrolitička polimerizacija.

cija. Katalitička (anionska ili kationska) polimerizacija ε-kaprolaktama odvija se u prisutnosti alkalnih ili kiselih katalizatora.Glavna količina PA-6 dobiva se hidrolitičkom polimerizacijom kaprolaktama.

Hidrolitička polimerizacija ε-kaprolaktama teče pod djelovanjem vode, sol-

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

Redukcija poliamida odvija se u dvije faze. Kemija procesa može se prikazati shemom:

H2N(CH2)5COOH

HN(CH2)5CO

Prva faza procesa, hidroliza kaprolaktama do aminokapronske kiseline, najsporija je faza procesa, što ograničava njegovu ukupnu brzinu. Stoga, u

U vodi se polimerizacija kaprolaktama provodi u prisutnosti katalizatora. To su najčešće sama aminokapronska kiselina ili sol AG (heksametilen adipat, sol adi-

pininska kiselina i heksametilendiamin - HOOC (CH2)4 COOH H2 N(CH2)6 NH2), u kojima su reagensi u strogo ekvimolekularnim omjerima.

Makromolekula dobivenog poliamida sadrži slobodne terminalne karboksilne i amino skupine, zbog čega je sklona destruktivnim reakcijama i daljnjoj polikondenzaciji.

cija kada se zagrijava tijekom obrade. Da bi se dobio stabilniji proizvod, ove skupine se mogu blokirati uvođenjem monofunkcionalnih tvari u reakcijsku masu - alkohole, kiseline ili amine. Takvi spojevi, koji se nazivaju stabilizatori ili regulatori

viskoznosti, reagiraju s krajnjim skupinama i time stabiliziraju polimer, ograničavajući njegovu sposobnost ulaska u daljnje reakcije. Time se osigurava mogućnost

dobiti polimer zadane molekulske mase i viskoznosti promjenom količine stabilizatora

zagušenja. Kao stabilizator često se koriste octena i benzojeva kiselina.

Hidrolitička polimerizacija je reverzibilan proces, a ravnotežno stanje ovisi o temperaturi. Pri izvođenju reakcije u temperaturnom području od 230 - 2600 C sadržaj mo-

broj i oligomera u dobivenom poliamidu je 8 - 10%. Na takvim temperaturama, svi reagensi i poliamid mogu se aktivno oksidirati atmosferskim kisikom. Stoga se proces provodi u inertnoj atmosferi suhog dušika s visokim stupnjem pročišćavanja.

Proces polimerizacije može se provoditi prema periodičnim ili kontinuiranim shemama pomoću opreme različitih izvedbi. Na sl. Slika 3 prikazuje shemu proizvodnje PA 6 kontinuiranom metodom u reaktoru stupnog tipa. Tehnološki proces savijanja

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

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

stupanj 3 uz miješanje. U aparaturi 6 priprema se 50% vodena otopina soli AG. Pripremiti-

Pripremljene tekućine kontinuirano se opskrbljuju pumpama za doziranje 1 i 4 kroz filtere 2 i 5

u gornji dio reaktora 7 (stup visine oko 6 m s horizontalnim perforacijama

mi metalne pregrade koje doprinose turbulenciji toka reagensa kada se kreću od vrha prema dolje). Reaktor se zagrijava kroz dijelove plašta s dinilom (eutektička smjesa difenila i difenil etera). Temperatura u srednjem dijelu kolone je oko 2500 C,

u donjem - do 2700 C. Tlak u koloni (1,5 - 2,5 MPa) osigurava se dovodom dušika i pa-

ramije dobivene vode.

Polimerizacija počinje odmah nakon miješanja komponenti. oslobađaju tijekom reakcije

cija i voda uvedena s AG soli isparava. Njegove pare, dižući se duž stupca, pridonose turbulenciji i miješanju reakcijske mase i povlače sa sobom pare kaprolaktama.

Nakon izlaska iz kolone, smjesa pare sekvencijalno ulazi u refluksne kondenzatore 8

i 9. U prvom se kaprolaktam kondenzira vraćajući se u kolonu. Kondenzovan-

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

Kaprolaktam

za čišćenje

Riža. 3. Shema proizvodnje poliamida 6 (polikaproamida) kontinuiranom metodom:

1, 4 - pumpe za doziranje; 2, 5 - filtri; 3 - kaprolaktam talilo; 6 - aparat za otapanje soli AG; 7 - kolona-reaktor; 8, 9, - hladnjaci; 10 - stroj za rezanje; 11 - perilica-izvlakač; 12 - filtar; 13 - vakuumska sušilica; 14 - rotirajući bubanj za zalijevanje.

Rezultirajući rastaljeni polimer se istiskuje kroz matricu s prorezima u ko-

donji dio stupa u obliku trake na hladnoj površini rotirajućeg

precizna voda bubnja za navodnjavanje 14, hladi se i uz pomoć vodećih i poteznih valjaka ulazi u stroj za rezanje 10 na mljevenje.

ekstraktor 11. Sadržaj niskomolekularnih spojeva nakon pranja manji je od

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

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

Anionska polimerizacijaε-kaprolaktam se može izvesti u otopini ili otopini mo-

brojeva na temperaturama ispod tališta polimera.

katalizator

n (CH2)5

HN(CH2)5CO

Polimerizacija se provodi u prisutnosti katalitičkog sustava koji se sastoji od mješavine

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

karbonati, drugi spojevi. U tehnici se uglavnom koristi natrijeva sol ε - kapro-

laktam nastao interakcijom natrija s laktamom.

(CH2)5

1/2 H2

N-Na+

Ova sol lako reagira s laktamom u obliku N-acil derivata, koji se dodaje

povezuje se s laktamom, stvarajući poliamidni lanac i ostaje na njegovom kraju dok ne završi

potrošnja monomera.

(CH2)5

(CH2)5

(CH2)5

N-Na+

N-CO-(CH2)5-NH

Aktivatori (kokatalizatori) pomažu ubrzati reakciju. U njihovoj kvaliteti

Koriste se N-acil derivati ​​laktama ili spojevi koji mogu acilirati laktam

tamo u uvjetima polimerizacije (anhidridi karboksilnih kiselina, esteri, izocijanati itd.). Pod, ispod

pod utjecajem takvog sustava, polimerizacija ε-kaprolaktama se odvija bez indukcijskog perioda

atmosferskom tlaku i završava na 140 -

1800 C tijekom 1 - 1,5 sati uz konverziju monomera od 97 - 99%.

Kaprolaktam

Takvi "meki" uvjeti i brzina polimerizacije

dopustiti da se ne provodi u reaktorima, već u oblicima,

imajući konfiguraciju i dimenzije budućih proizvoda.

Još jedna prednost anionske polimerizacije je

mogućnost dobivanja poliamida s ravnomjerno raspoređenim

kaprolaktam

upletena sferolitna struktura, bez ljuski skupljanja

vina, pore, pukotine i druge nedostatke.

Metoda anionske polimerizacije ε-kaprolaktama u

rastopiti u prisutnosti natrijeve soli ε-kaprolaktama

a aktivator je nazvan "polimer velike brzine

zation”, a dobiveni polimer je dobio ime po

U ormaru za grijanje

proliven ili kaprolon B. Koristi se i na-

proizvodnja kaprolita:

1 - pumpa za doziranje; 2 - reaktor

naziv "poliamidni blok" Ustupanje vl

proizvodnja natrijeve soli kaprolaktama; 3-

filtar; 4 - talilo; 5 - mješalica kapro

naziv poli-ε-

laktam s N-acetilkaprolaktamom; 6 - prije-

zirovochny pumpa; 7 - miješalica; 8 - obrazac

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

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

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

Ovo je objašnjeno, u

nešto veću molekularnu težinu kaprolita, a drugo, uređeniji

struktura. Dobivanje kaprolona B uključuje (slika 4)

faze pripreme sirovina, mješovite

komponente i polimerizacija.

U fazi pripreme sirovina, kaprolaktam se topi i

temeljito osušen pod negativnim tlakom u atmosferi dušika u posudi

vrsta s miješalicom 4.

Polovica ove taline nakon filtracije se miješa u aparatu.

s izračunatom količinom metalnog natrija za pripravu natrijeve soli

ε-kaprolaktam, a druga polovica - u aparatu 5 se miješa s kokatalizatorom (N - ace-

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

mi 1 i 6 u traženom omjeru u brzu mješalicu 7, odakle smjesa ulazi u kalupe za lijevanje, čiji kapacitet može doseći 0,4 - 0,6 m3. Napunjeni kalupi postavljaju se 1,0 - 1,5 sati u grijaće ormare za polimerizaciju uz postupno povećanje

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

temperatura i s njih se skidaju polimerni odljevci. U ispiranju monomera potrebno je -

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

Polimerizacija ε-kaprolaktama velike brzine koristi se za dobivanje velikih i debelih stijenki ili nestandardnih gotovih proizvoda, kao i odljevaka od kojih se proizvodi pripremaju mehaničkom obradom.

4.4.1.2. poliamid 12

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

hidrolitička i anionska polimerizacija ω-dodekalaktama.

N H2O

Hidrolitička polimerizacija se provodi u prisutnosti vode i kiseline (adipinska,

ortofosforna). Tehnologija dobivanja najlona 12 ovom metodom slična je tehnologiji sinteze poliamida 6. Svojstva poliamida 12 prikazana su u tablici 5.

Anionska polimerizacija ω-dodekalaktama također je slična polimerizaciji ε-kaprolaktama.

Na nižim temperaturama nastaje polimer veće molekularne težine, ravnomjernije razvijene sferulitske strukture i, kao rezultat toga, povećane fizikalne

mehanička svojstva.

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

ravnotežna polikondenzacija. Za sintezu polimera velike molekulske mase potrebno je

dimo ispuniti nekoliko glavnih uvjeta. Jedan od njih je zbog reverzibilnosti polikondenzacijskih reakcija. Zbog toga se formira polimer dovoljno visoke molekularne težine

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

proces u vakuumu ili kontinuiranom strujom kroz reakcijsku masu suhog inertnog plina.

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

psovati. Dakle, da bi se postigla dovoljna konverzija, potrebno je povećati trajanje

kontaktna čvrstoća reagensa. Dakle, molekularna težina dobivenih poliamida može se kontrolirati tijekom njihovog formiranja trajanjem procesa.

Osim čimbenika temperature i vremena, za postizanje visoke molekularne težine

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

identične funkcionalne skupine viška reagensa. Uz suvišak diamina krajnje skupine bit će NH2 skupine, a s viškom kiseline COOH skupine. Ovo će zaustaviti lančanu reakciju širenja. Ekvimolekularnost se postiže korištenjem

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

To je samostalna faza u procesima sinteze poliamida polikondenzacijom. korišteno

ion za polikondenzaciju soli ima brojne prednosti: soli su netoksične, lako kristaliziraju

se liziraju, praktički ne mijenjaju, za razliku od diamina, svojstva tijekom dugotrajnog skladištenja

nii, ne zahtijevaju posebne uvjete skladištenja.

Osiguravanje ekvimolekularnosti reagensa teoretski bi trebalo dovesti do

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

funkcionalne skupine mogu ući, molekularna težina polimera je u rasponu od 10.000 - 50.000.

4.4.2.1. Poliamid 6.6

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

kondenzacija heksametilendiamina i adipinske kiseline.

HN(CH) NHCO(CH) CO

N H2O

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

... .

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

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

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

..... ..

...... .

..... ....

hladna

Poliamid

sl.5. Shema za proizvodnju poliheksametilendiadimamida (poliamid 6.6):

1 - centrifuga; 2 - aparat za odvajanje soli iz otopine; 3 - aparat za dobivanje soli; 4 - reaktor autoklava; 5 - hladnjak; 6 - sakupljač kondenzata; 7 - stroj za rezanje; 8 - sušilica; 9 - kupka za hlađenje

Prva faza procesa je sinteza soli adipinske kiseline i heksametilendiami-

na (AG soli). Otopina soli nastaje u grijanom aparatu 3 miješanjem 20% me-

tanolna otopina adipinske kiseline s 50 - 60% otopinom heksametilendiamina u metanolu. U aparaturi 2, kada se masa ohladi, iz otopine se oslobađa AG sol, koja je slabo topljiva u metanolu. Njegovi kristali se odvajaju od matične tekućine u centrifugi 1, suše i koriste

koristi se za polikondenzaciju. Sol - bijeli kristalni prah s T taljenja = 190 - 1910 C,

lako topljiv u vodi, stabilan u suhom stanju iu obliku vodenih otopina.

Proces sinteze poliamida 6,6 iz AG soli ne razlikuje se puno od procesa polimerizacije

ε-kaprolaktam. Najznačajnija značajka je povišena temperatura polikonusa

denzacije. Optimalna brzina reakcije postiže se na 270 - 2800 C. U tom slučaju reakcija teče gotovo do kraja, a nakon postizanja ravnoteže nastaje polimer koji sadrži manje od 1% monomera i spojeva niske molekulske mase. Distribucija molekularne težine je prilično uska. Razlog nepostojanja značajne polidisperznosti je bočna de-

strukturni procesi koji se odvijaju pod utjecajem temperature i frakcija niske molekulske mase. Prije svega, visokomolekularne frakcije su podvrgnute uništenju. Za više-

aktivnije ograničavanje njihove prisutnosti u komercijalnom polimeru, dodaju se u reakcijsku masu -

svi monofunkcionalni spojevi koji mogu reagirati s terminalnim skupinama poliamino-

Da. Kao u sintezi poliamida 6, takvi spojevi stabilizatora (regulator viskoznosti)

kosti) može biti octena, benzojeva kiselina. Ovi spojevi ne samo da ograničavaju molekularne

molekularne mase polimera tijekom njegovog formiranja, ali također doprinose postojanosti viskoznosti

taline polimera tijekom njegove obrade, tj. nakon ponovnog taljenja, što može uzrokovati daljnju polikondenzaciju.

Polikondenzacija se provodi u autoklavu pri tlaku od 1,5 - 1,9 MPa u atmosferi dušika.

Autoklav 4 je napunjen AG soli, dodatkom octene kiseline (0,1 - 0,2 mol po molu soli) i

aparat se kroz košulju grije dinilom na 2200 C. Dalje se 1,5 - 2 sata tamna

Temperatura postupno raste do 270 - 2800 C. Zatim se tlak snižava na atmosferski tlak i nakon kratkog izlaganja ponovno raste. Takve se promjene tlaka ponavljaju

nekoliko puta. Sa smanjenjem tlaka, voda nastala tijekom polikondenzacije vrije

tali i njegove pare dodatno miješaju talinu polimera. Vodena para koja napušta autoklav se kondenzira u hladnjaku 5, skuplja u kolektoru 6 i ispušta u sustave za pročišćavanje.

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

a talina poliamida iz aparata kroz predionicu se istiskuje u obliku trake u kadu 9 s

4.4.2.2. Poliamidi 6.8 i 6.10

Ovi poliamidi se dobivaju polikondenzacijom heksametilendiamina i odgovarajućeg ki-

utor (suberic i sebacic) koristeći tehnologije slične proizvodnoj tehnologiji

diamid 6.6.

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

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

budući da je proizvodnja suberinske kiseline ograničena njezinom složenošću.

Svojstva poliamida 6.8 i 6.10 prikazana su u tablici 5.

Mješoviti poliamidi se proizvode na sličan način kada se u polikondenzaciju uvode različite komponente, npr. soli AG i kaprolaktama, soli AG, SG i kaprolaka.

4.4.3. Polikondenzacija diamina i klorida dikarboksilnih kiselina

Ova metoda nije naširoko korištena u industriji za alifatske poliamide zbog povećane cijene klorida karboksilne kiseline. svejedno,

jedini je za sintezu većine aromatskih poliamida, posebice fenilona i kevlara.

4.5. Svojstva i primjena alifatskih poliamida Alifatski poliamidi su tvrdi, rožnati proizvodi bijele do svijetlo krem ​​boje.

pokretna boja koja se topi u uskom temperaturnom rasponu (tablica 5). Uski intervali

vrijednosti tališta ukazuju na nisku polidisperznost i visoku koncentraciju

Trakcije u polimerima kristalne faze. Njegov sadržaj može doseći 60 - 80% i ovisi

sita na građu makromolekula. Redoviti alifati-

cal homopoliamidi, čija je posebnost sadržaj u makro-

molekula radikala samo jedne kiseline i jednog diamina. To su npr. poliamid 6,

poliamid 6.6, poliamid 6.10. Na stupanj kristalnosti materijala u proizvodima utječu uvjeti

ovisno o njegovoj obradi, načinu toplinske obrade, sadržaju vlage i posebnim dodacima. Ste-

Stupanj kristalnosti miješanih (dobivenih od dva ili više monomera) poliamida je manji. Oni su manje izdržljivi, ali imaju povećanu elastičnost, prozirni.

Visoka tališta poliamida objašnjavaju se jakim vodikovim vezama između makromolekula. Broj ovih veza izravno ovisi o broju amidnih skupina u makromolekuli i stoga je obrnuto proporcionalan broju metilenskih skupina. Vodikove veze u velikoj mjeri određuju sva ostala svojstva. Iz-

ovdje: omjer metilenskih i amidnih skupina utječe i na topljivost i otpornost na vodu

kosti, te na fizikalne i mehaničke, te na druge pokazatelje.

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

CH3-H2O CH3

glicin alanin glicilalanin peptidna veza

(gli-ala)

Di-, tri-, .... polipeptidi se nazivaju po imenu aminokiselina koje čine polipeptid, u kojem sve ulazne aminokiseline kao radikali završavaju na - mulj, a zadnja aminokiselina u nazivu zvuči nepromijenjeno.

Smola se dobiva polikondenzacijom ε – aminokapronske kiseline ili polimerizacijom kaprolaktama (laktam ε – kapronska kiselina) kapron:

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

kaprolaktam polikaprolaktam (kapron)

Ova smola se koristi u proizvodnji sintetičkih najlonskih vlakana.

Drugi primjer sintetičkog vlakna je enant.

Enant je poliamid enantinske kiseline. Enant se dobiva polikondenzacijom 7-aminoheptanske kiseline, koja je u reakciji u obliku unutarnje soli:

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

Enanth se koristi za izradu sintetičkih vlakana, u proizvodnji "umjetnog" krzna, kože, plastike itd. Enanth vlakna se odlikuju velikom čvrstoćom, lakoćom i elastičnošću.

Testovi za samokontrolu znanja na temu: "Aminokiseline"

1. Imenujte spoj prema sustavnoj nomenklaturi

CH 3 - CH - COOH

A) 2-aminopropanska kiselina

B) a-aminopropionska kiselina

C) a-alanin

D) 2-aminopropionska kiselina

2. Imenujte spoj prema povijesnoj nomenklaturi

CH 3 - CH - CH - COOH

A) a-amino - b- metilmaslačna kiselina

B) a-metil - b- aminomaslačna kiselina

C) 2-amino-3-metilbutanska kiselina

D) 2-metil-3-aminobutanska kiselina

3. Alanin H NH 2 pripada nizu

4. Produkti reakcije su

CH2 - 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: CH 2 - CONH 4

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

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

NH2N + H3Cl - NH2

5. Produkti reakcije su

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 + H3Cl - NHCH3NH - COCH3OH

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

NH2NH2NH-COCH3; Oh

C) A: CH2-COCl2; B: CH2-COOH; C:CH2-COOH; D: CH2-COOH

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

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

NH2NH2NH - COCH3OH

6. zagrijavanjem nastaju a-aminokiseline

A) laktami

B) ketopiperazini

C) laktoni

D) laktidi

7. zagrijavanjem nastaju b-aminokiseline

A) nezasićene kiseline

B) ketopiperazini

C) laktami

D) laktoni

8. zagrijavanjem nastaju g-aminokiseline

A) laktami

B) nezasićene kiseline

C) laktidi

D) laktoni

9. Tijekom polikondenzacije aminokiselina,

A) peptidi

C) piperazini

D) polieni

10. Peptidna veza u proteinskim molekulama je

11. Polikondenzacija se razlikuje od polimerizacije:

A) Nema stvaranja nusproizvoda niske molekularne težine

B) Nastajanje nusproizvoda niske molekulske mase

C) Oksidacija

D) Propadanje

12. Kvalitativna reakcija na a-aminokiseline je reakcija c:

A) ninhidrin

B) a-naftol

13. Produkti reakcije u Strecker-Zelinsky sintezi nazivaju se:

CH 3 HCN NH 3 2 HOH (HCl)

CH = O A B C

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

D,L-alanin;

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

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

C-D, L - treonin;

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

D, L - alanin.

14. Navedite tvari u lancu pretvorbi:

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

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

malonski eter

Cl-CH2-CH (CH3) 2 H 2 O (HCl) t 0

–NaCl E - CH3COOH, I - CO2 W

–2C2H5OH

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

C) A-nitrosomalonski ester; B - iminomalonski eter; C-N-acetiliminomalonski ester; D-Na-N-acetiliminomalonski ester; E-izobutil-N-acetiliminomalonski ester; G-izobutiliminomalonski eter; 3-treonin;

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

D) A-oksimalonski ester; B - nitrosomalonski eter; C-N-acetilnitrosomalonski ester; D-Na-N-acetilnitrosomalonski ester; E-izobutil-N-acetilnitrosomalonski eter; G-izobutilnitrosomalon eter; Z-valin.

UGLJIKOHIDRATI

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

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

Pojam "ugljikohidrati" predložio je 1844. K. Schmidt, budući da većina tih tvari odgovara formuli Cn (H20) m. Na primjer, molekula glukoze ima formulu C 6 H 12 O 6 i jednaka je 6 atoma ugljika i 6 molekula vode. Kasnije su pronađeni ugljikohidrati koji nisu odgovarali ovom sastavu, na primjer, deoksiheksoza (C 6 H 10 O 5), ali izraz je preživio do danas.

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

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

Ugljikohidrati

Primjeri rješavanja problema

Postoje dva glavna načina za dobivanje makromolekularnih spojeva: polimerizacija i polikondenzacija.

Polimerizacija- reakcija povezivanja molekula monomera, koja se odvija zbog kidanja višestrukih veza.

Polimerizacija se može prikazati općom shemom:

gdje je R supstituent, na primjer, R \u003d H, - CH3, Cl, C6H5, itd.

n je stupanj polimerizacije.

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

Najvrjedniji polimeri (kaučuci) dobivaju se stereopravilnom polimerizacijom u 1,4-poziciji u prisutnosti Ziegler-Natta katalizatora:

Da bi se poboljšala svojstva guma, polimerizacija 1,3-butadiena i izoprena provodi se zajedno sa stirenom, akrilonitrilom i izobutilenom. Takve reakcije nazivaju se kopolimerizacijama. Na primjer,

gdje je R = - (butadien-stiren kaučuk),

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

Polikondenzacija je reakcija stvaranja makromolekula iz di ili polifunkcionalnih spojeva, praćena eliminacijom produkata niske molekulske mase (voda, amonijak, klorovodik itd.).

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

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

7-hidroksiheptan polimer

kiselina (monomer)

Kao rezultat homopolikondenzacije 6-aminoheksanske kiseline

(e-aminokapronska kiselina), dobiva se kapronski polimer.

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

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

Kao rezultat heteropolikondenzacije adipinske kiseline i heksametilendiamina dobiva se poliamid (najlon).

Primjer 1

Koliko je strukturnih jedinica (n) uključeno u makromolekulu PVC-a molekulske mase 350 000?



M m polimer = 350000

Odrediti broj strukturnih veza - (n).

1. Shema reakcije:

2. Odredite molekulsku težinu elementarne jedinice

zbrajanjem atomskih masa elemenata koji čine njegov sastav – 62,5.

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

Odgovor: n = 5600

Primjer 2

Napišite shemu nastanka dimera i trimera izobutilena pod djelovanjem sumporne kiseline, uzimajući u obzir mehanizam te reakcije (kationska polimerizacija).

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

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

Reakcija se odvija u prisutnosti vode, koja hvata proton, stvarajući hidronijev kation.

Kontrolni zadaci

191. Koji se polimeri nazivaju termoplastičnim, duroplastičnim?

192. Napišite jednadžbu reakcije kopolimerizacije stirena

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

193. Napišite jednadžbe reakcije polimerizacije propilena

CH2=CH–CH3 i izobutilen H2C=C–CH3.

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

195. Koji se ugljikovodici nazivaju dieni? Navedite primjere. Koja je opća formula za sastav dienskih ugljikovodika? Nacrtajte polimerizacijsku shemu za jedan od dienskih ugljikovodika.

196. Koji se spojevi nazivaju aminima? Nacrtajte shemu polikondenzacije adipinske kiseline i heksametilendiamina. Kako se zove polimer koji nastaje kao rezultat ove reakcije?

197. Izračunajte molekulsku masu PVC-a ako je stupanj polimerizacije 200. Napišite jednadžbu reakcije polimerizacije vinil klorida.

198. Koji se spojevi nazivaju aminokiselinama? Napiši formulu najjednostavnije aminokiseline. Nacrtajte shemu polikondenzacije aminokapronske kiseline. Kako se zove polimer koji nastaje kao rezultat ove reakcije?

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

200. Kako se zovu ugljikovodici predstavljeni izoprenom? Nacrtajte shemu kopolimerizacije izoprena i izobutilena.