Dom > Inny > Równanie reakcji polikondensacji kwasu aminokapronowego. Związki wielkocząsteczkowe


Równanie reakcji polikondensacji kwasu aminokapronowego. Związki wielkocząsteczkowe




Zadanie 433
Jakie związki nazywane są aminami? Narysuj schemat polikondensacji kwasu adypinowego i heksametylenodiaminy. Nazwij otrzymany polimer.
Rozwiązanie:
Aminy nazywane są pochodnymi węglowodorów, utworzone przez podstawienie grup w ostatnich atomach wodoru -NH2, -NHR lub -NR" :

W zależności od liczby atomów wodoru przy atomie azotu, podstawionych rodnikami ( R ), aminy nazywane są pierwszorzędowymi, drugorzędowymi lub trzeciorzędowymi.

Grupa -NH2 , który jest częścią amin pierwszorzędowych, nazywa się grupą aminową. grupa atomów >NH w aminach drugorzędowych to tzw grupa imino.

Schemat polikondensacji kwas adypinowy oraz heksametylenodiamina:

Anid (nylon) jest produktem polikondensacji kwasu adypinowego i heksametylenodiamina.

Zadanie 442
Jakie związki nazywane są aminokwasami? Napisz wzór na najprostszy aminokwas. Narysuj schemat polikondensacji kwasu aminokapronowego. Jak nazywa się powstały polimer?
Rozwiązanie:
Aminokwasy nazywane są związki, których cząsteczka zawiera oba amina(-NH2) i grupy karboksylowe(-COOH). Ich najprostszym przedstawicielem jest kwas aminooctowy (glicyna): NH2-CH2-COOH.

Schemat polikondensacji kwasu aminokapronowego:

Produkt polikondensacji kwasu aminokapronowego to tzw kapron (perlon). Z kapron uzyskać włókna, które są mocniejsze niż włókna naturalne. Włókna te wykorzystywane są do produkcji kordów odzieżowych, opon samochodowych i lotniczych, do wyrobu trwałych i niegnijących sieci i narzędzi rybackich, wyrobów linowych itp.

Jest to substancja krystaliczna o Tmelt = 68,5 - 690 C. Rozpuśćmy dobrze w wodzie, alkoholu, eterze i innych rozpuszczalnikach organicznych. Wodne roztwory kwasów powodują hydrolizę do ε -ami-

kwas nokapronowy. Po podgrzaniu do 230 - 2600 C w obecności niewielkich ilości wody, alkoholu, amin, kwasów organicznych polimeryzuje tworząc żywicę poliamidową.

ly. Jest produktem produkcji wielkoseryjnej.

ω-Dodecalactam (laurinlactam) otrzymywany jest w drodze wieloetapowej syntezy z 1,3-butadienu.

3CH2

Laktam lauryny jest substancją krystaliczną o Tmelt = 153 - 1540 C, dobrze rozpuszczalną w alkoholu, benzenie, acetonie, słabo w wodzie. Po podgrzaniu polimeryzuje do poliamidu, jednak

polimeryzacja przebiega gorzej niż ε-kaprolaktamu. (Kwas laurynowy lub dodekanowy - CH3 (CH2) 10 COOH.)

4.2. Sposoby otrzymywania poliamidów Poliamidy zwykle określane są jako polimery polikondensacyjne, tj. polimery,

emitowane w wyniku reakcji polikondensacji. Takie przypisanie nie jest zbyt poprawne,

ponieważ polimery tego typu można otrzymać zarówno przez polikondensację, jak i polimeryzację

zacja monomerów. Polikondensacja wytwarza poliamidy z kwasów ω-aminokarboksylowych

(lub ich estrów), a także z kwasów dikarboksylowych (lub ich estrów) i diamin. Główne metody polimeryzacji to hydrolityczna i katalityczna polimeryzacja

mov ω-aminokwasy. O wyborze metody decydują możliwości bazy surowcowej oraz wymagania -

mi do właściwości odpowiedniego poliamidu.

W przemyśle poliamidy otrzymuje się na cztery główne sposoby:

Heteropolikondensacja kwasów dikarboksylowych lub ich estrów z diaminami organicznymi

n HOOCRCOOH + n H2 NR"NH2

NH2O

- heteropolikondensacja chlorków kwasów dikarboksylowych z organicznym dia-

- homopolikondensacja kwasy ω-aminokarboksylowe (aminokwasy) lub ich estry;

NH2O

- polimeryzacja laktamów aminokwasów.

katalizator

n (CH2 )n

HN(CH2)nCO

4.3. Oznakowanie poliamidu System znakowania poliamidu oparty jest na metodzie produkcji i chemii

Struktura. Szereg poliamidów, zwłaszcza aromatycznych, ma ustalone własne nazwy

dostarczanych przez firmy produkcyjne.

W przypadku poliamidów alifatycznych po słowie „poliamid” („nylon” w literaturze zagranicznej)

round), po którym następuje jedna lub dwie liczby oddzielone przecinkiem (lub kropką). Jeżeli poliamid jest syntetyzowany z jednego monomeru (aminokwasu lub laktamu), umieszcza się jedną liczbę,

odpowiadająca liczbie atomów węgla w monomerze. Na przykład poliamid otrzymany z

ε-kaprolaktam lub z kwasu ε-aminokapronowego, określanego jako „poliamid 6”; polimer z kwasu aminoenantowego – „poliamid 7”, polimer z kwasu aminoundekanowego –

„poliamid 11”. W literaturze technicznej słowo „poliamid” jest często zastępowane skrótem „PA” lub literą „P”. Następnie powyższe oznaczenia są przedstawiane jako „PA-6”, „PA-11”, „P-7”. Złożenie dwóch liczb oddzielonych przecinkiem wskazuje, że poliamid jest otrzymywany przez polikondensację diaminy z kwasem dikarboksylowym lub jego pochodnymi.

Liczba (liczba) przed przecinkiem wskazuje liczbę atomów węgla w diaminie; liczba (liczba) po przecinku to liczba atomów węgla w zastosowanym kwasie lub jego pochodnej. Na przykład „poliamid 6,6” pochodzi od heksametylenodiaminy i kwasu adypinowego; „Poliamid 6.10” -

z heksametylenodiaminy i kwasu sebacynowego. Zwróć uwagę, że przecinek (lub kropka)

może brakować oddzielania dwóch liczb. Tak więc norma stanowa 10539 - 87

zaleca się oznaczanie poliamidu otrzymanego z heksametylenodiaminy i kwasu sebacynowego w poli, jak w amidach „Poliamid otrzymany 610”. z amin alifatycznych i kwasów aromatycznych liniowy element strukturalny jest oznaczony liczbą pokazującą liczbę atomów węgla w cząsteczce

kule, a związek kwasów wskazuje pierwsza litera ich nazw. Na przykład poliamid

pochodzące z heksametylenodiaminy i kwasu tereftalowego, określane jako „poliamid

Nazwy kopolimerów poliamidowych składają się z nazw poszczególnych polimerów z oznaczeniem

skład procentowy w nawiasach (w literaturze występuje myślnik zamiast nawiasów). Pierwszym wskazanym jest poliamid, którego jest więcej w kopolimerze. Na przykład imię-

„Poliamid 6.10 / 6.6 (65:35)” lub „Poliamid 6.10 / 6.6 - 65/35” oznaczają, że kopolimer

wykonana z 65% poliamidu 6.10 i 35% poliamidu 6.6. W niektórych przypadkach stosowana jest notacja uproszczona. Przykładowo wpis P-AK-93/7 oznacza, że ​​kopolimer jest przygotowany z 93% soli AG i 7% ω-kaprolaktamu (tutaj „A” oznacza sól AG, „K” - kaprolaktam).

Oprócz tych oznaczeń znormalizowanych w Rosji, w literaturze technicznej i referencyjnej mogą występować nazwy własne poszczególnych typów i marek wprowadzanych przez firmy.

liamidy. Na przykład „Technamid”, „Zytel-1147” i inne.

4.4. Produkcja poliamidów alifatycznych Spośród wielu syntetyzowanych dotychczas poliamidów, najbardziej praktyczny

interesujące są:

Poliamid 6 (poli-ε-kaproamid, polikaproamid, kapron, żywica nylonowa, nylon-6,

kaprolon B, kaprolit),

Poliamid 12 (poli-ω-dodekanamid),

Poliamid 6.6 (poliheksametylenoadypamid, anid, nylon 6.6),

Poliamid 6.8 (poliheksametylensuberynamid),

Poliamid 6.10 (poliheksametylenosebacynamid),

Poliamidy 6 i 12 są otrzymywane w stanie techniki przez polimeryzację odpowiednich laktamów. Os-

poliamidy talowe powstają podczas polikondensacji heksametylenodiaminy i kwasów dwuzasadowych

4.4.1. Polimeryzacja laktamów W ten sposób otrzymuje się głównie poliamid 6 i poliamid 12.

4.4.1.1. Poliamid 6

Poliamid 6 lub polikaproamid otrzymuje się przez polimeryzację ε-kaprolaktamu w

brak środków hydrolitycznych lub katalizatorów sprzyjających otwarciu pierścienia laktamowego. Proces polimeryzacji pod działaniem wody nazywany jest polimeryzacją hydrolityczną.

cja. Katalityczna (anionowa lub kationowa) polimeryzacja ε-kaprolaktamu zachodzi w obecności katalizatorów alkalicznych lub kwaśnych.Główną ilość PA-6 otrzymuje się przez polimeryzację hydrolityczną kaprolaktamu.

Hydrolityczna polimeryzacja ε-kaprolaktamu płynie pod działaniem wody, roz-

odrzucić kwasy, sole lub inne związki powodujące hydrolizę cyklu laktamowego. Edukacja-

Redukcja poliamidu przebiega dwuetapowo. Chemię procesu można przedstawić za pomocą schematu:

H2N(CH2)5COOH

HN(CH2)5CO

Pierwszy etap procesu, hydroliza kaprolaktamu do kwasu aminokapronowego, jest najwolniejszym etapem procesu, co ogranicza jego ogólną szybkość. Dlatego w

W wodzie polimeryzację kaprolaktamu prowadzi się w obecności katalizatorów. Są to najczęściej sam kwas aminokapronowy lub sól AG (adypinian heksametylenu, sól kwasu adi-

kwas pinowy i heksametylenodiamina - HOOC (CH2)4 COOH H2 N(CH2)6 NH2), w których odczynniki występują w ściśle równocząsteczkowych stosunkach.

Makrocząsteczka powstałego poliamidu zawiera wolne końcowe grupy karboksylowe i aminowe, przez co jest podatna na reakcje destrukcyjne i dalszą polikondensację.

po podgrzaniu podczas przetwarzania. Aby uzyskać bardziej stabilny produkt, grupy te można zablokować, wprowadzając do masy reakcyjnej substancje jednofunkcyjne - alkohole, kwasy lub aminy. Takie związki, zwane stabilizatorami lub regulatorami

lepkości, reagują z grupami końcowymi i tym samym stabilizują polimer, ograniczając jego zdolność do wchodzenia w dalsze reakcje. Zapewnia to możliwość

otrzymać polimer o określonej masie cząsteczkowej i lepkości zmieniając ilość stabilizatora

przeludnienie. Kwasy octowy i benzoesowy są często stosowane jako stabilizatory.

Polimeryzacja hydrolityczna jest procesem odwracalnym, a stan równowagi zależy od temperatury. Przy prowadzeniu reakcji w zakresie temperatur 230 - 2600 C zawartość mo-

liczba i oligomery w otrzymanym poliamidzie wynosi 8 - 10%. W takich temperaturach wszystkie odczynniki i poliamid mogą być aktywnie utleniane przez tlen atmosferyczny. Dlatego proces prowadzi się w obojętnej atmosferze suchego azotu o wysokim stopniu oczyszczenia.

Proces polimeryzacji można prowadzić według schematów okresowych lub ciągłych przy użyciu urządzeń o różnej konstrukcji. na ryc. Figura 3 przedstawia schemat wytwarzania PA 6 metodą ciągłą w reaktorze kolumnowym. Proces technologiczny składania

Składa się z etapów przygotowania surowców, polimeryzacji ε-kaprolaktamu, schłodzenia polimeru, jego mielenia, mycia i suszenia.

Przygotowanie surowców polega na stopieniu kaprolaktamu w temperaturze 90 - 1000 C w oddzielnej aparaturze

stopień 3 z mieszaniem. W aparacie 6 przygotowuje się 50% wodny roztwór soli AG. Przygotować-

Przygotowane płyny podawane są w sposób ciągły pompami dozującymi 1 i 4 przez filtry 2 i 5

do górnej części reaktora 7 (kolumna o wysokości około 6 m z poziomą perforacją

mi metalowe przegrody, które przyczyniają się do turbulencji przepływu odczynników, gdy poruszają się one od góry do dołu). Reaktor jest ogrzewany przez sekcje z płaszczem dinilem (eutektyczna mieszanina difenylu i eteru difenylu). Temperatura w środkowej części kolumny wynosi około 2500 C,

w dolnej - do 2700 C. Ciśnienie w kolumnie (1,5 - 2,5 MPa) zapewnia doprowadzenie azotu i pa-

ramia powstałej wody.

Polimeryzacja rozpoczyna się natychmiast po wymieszaniu składników. uwalniane podczas reakcji

a woda wprowadzona wraz z solą AG odparowuje. Jego opary, unosząc się wzdłuż kolumny, przyczyniają się do turbulencji i mieszania masy reakcyjnej oraz porywają ze sobą opary kaprolaktamu.

Po opuszczeniu kolumny mieszanina par kolejno wchodzi do chłodnic zwrotnych 8

i 9. W pierwszym kaprolaktam skrapla się, zawracając do kolumny. Skondensowany-

W drugim para wodna jest usuwana w celu czyszczenia. Konwersja monomeru w kolumnie wynosi około 90%.

Kaprolaktam

do czyszczenia

Ryż. 3. Schemat produkcji poliamidu 6 (polikaproamidu) metodą ciągłą:

1, 4 - pompy dozujące; 2, 5 - filtry; 3 - topielnik kaprolaktamu; 6 - aparat do rozpuszczania soli AG; 7 - reaktor kolumnowy; 8, 9, - lodówki; 10 - maszyna do cięcia; 11 - pralkowirówka; 12 - filtr; 13 - suszarka próżniowa; 14 - obracający się bęben nawadniający.

Otrzymany stopiony polimer jest wyciskany przez szczelinową matrycę do

dolna część kolumny w postaci taśmy na zimnej powierzchni obrotowej

precyzyjna woda bębna nawadniającego 14 jest schładzana i za pomocą rolek prowadzących i ciągnących wchodzi do maszyny tnącej 10 w celu rozdrobnienia.

ekstraktor 11. Zawartość związków niskocząsteczkowych po przemyciu jest mniejsza niż

1,5%. Przemyty miękisz oddziela się od wody na filtrze 12 i suszy w suszarce próżniowej

13 w temperaturze 125 - 1300 C do wilgotności nie większej niż 0,2%.

Polimeryzacja anionowaε-kaprolaktam można przeprowadzić w roztworze lub w stanie stopionym

liczby w temperaturach poniżej temperatury topnienia polimeru.

katalizator

n (CH2)5

HN(CH2)5CO

Polimeryzację prowadzi się w obecności układu katalitycznego składającego się z mieszaniny

talizator i aktywator. Metale alkaliczne i ich wodorotlenki mogą służyć jako katalizatory.

węglany, inne związki. W technologii stosuje się głównie sól sodową ε - kapro-

laktam powstały w wyniku interakcji sodu z laktamem.

(CH2)5

1/2 H2

N-Na+

Sól ta łatwo reaguje z laktamem tworząc pochodną N-acylową, którą dodaje się

łączy się z laktamem, dając początek łańcuchowi poliamidowemu i pozostając na jego końcu aż do zakończenia

zużycie monomeru.

(CH2)5

(CH2)5

(CH2)5

N-Na+

N-CO-(CH2)5 - NH

Aktywatory (kokatalizatory) pomagają przyspieszyć reakcję. W ich jakości

Stosuje się N-acylowe pochodne laktamu lub związki zdolne do acylowania laktamu

tam w warunkach polimeryzacji (bezwodniki kwasów karboksylowych, estry, izocyjaniany itp.). Pod

pod wpływem takiego układu polimeryzacja ε-kaprolaktamu przebiega bez okresu indukcji

pod ciśnieniem atmosferycznym i kończy się na 140 -

1800 C przez 1 - 1,5 godziny z konwersją monomeru 97 - 99%.

Kaprolaktam

Takie „miękkie” warunki i szybkość polimeryzacji

pozwolić, aby odbywało się to nie w reaktorach, ale w formach,

posiadanie konfiguracji i wymiarów przyszłych produktów.

Inną zaletą polimeryzacji anionowej jest

możliwość uzyskania poliamidów o równomiernym rozkładzie

kaprolaktam

skręcona struktura sferolitu, bez skorup skurczowych

wina, pory, pęknięcia i inne wady.

Metoda anionowej polimeryzacji ε-kaprolaktamu w

stopić w obecności soli sodowej ε-kaprolaktamu

a aktywator nazwano „szybkim polimerem

zation”, a powstały polimer nosi nazwę

W szafie grzewczej

rozlany lub caprolon B. Stosowany jest również na-

produkcja kaprolitu:

1 - pompa dozująca; 2 - reaktor

tytuł "blok poliamidowy" Cesja własna

produkcja soli sodowej kaprolaktamu; 3-

filtr; 4 - topielnik; 5 - mikser capro

nazwa poli-ε-

laktam z N-acetylokaprolaktamem; 6 - przed-

pompa cyrkulacyjna; 7 - mikser; 8 - formularz

kaproamidu tłumaczy się tym, że kaprolon B, mający taką samą budowę chemiczną jak poli-

amid 6 znacznie różni się od niego właściwościami. Wykazuje (tab. 5) wyższą wytrzymałość

ness, twardość, odporność na ciepło, ma mniejszą absorpcję wody itp.

Wyjaśnia to m.in

nieco większy ciężar cząsteczkowy kaprolitu, a po drugie bardziej uporządkowany

Struktura. Pozyskiwanie kaprolonu B obejmuje (ryc. 4)

etapy przygotowania surowców, mieszane

składniki i polimeryzacja.

Na etapie przygotowania surowców kaprolaktam jest topiony i

dokładnie wysuszone pod podciśnieniem w atmosferze azotu w pojemniku

typ z mieszadłem 4.

Połowę tego stopu po filtracji miesza się w

z obliczoną ilością sodu metalicznego do przygotowania soli sodowej

ε-kaprolaktamu, a drugą połowę - w aparacie 5 miesza się z kokatalizatorem (N - ace-

tylkaprolaktam). Oba wytopy (roztwory) o temperaturze 135 - 140 0 C dozowane są pompą

mi 1 i 6 w wymaganych proporcjach do mieszalnika szybkiego 7, skąd mieszanina trafia do form odlewniczych, których pojemność może sięgać 0,4 - 0,6 m3. Wypełnione formy instaluje się na 1,0 - 1,5 godziny w komorach grzewczych do polimeryzacji ze stopniowym wzrostem

od 140 do 1800 C. Następnie formy z polimerem powoli schładza się do temperatury pokojowej.

temperatura i odlewy polimerowe są z nich usuwane. W zmywaniu monomeru konieczne jest -

nie ma tu zainteresowania, gdyż jego zawartość nie przekracza 1,5–2,5%.

Szybka polimeryzacja ε-kaprolaktamu służy do otrzymywania wielkogabarytowych i grubościennych lub niestandardowych wyrobów gotowych, a także odlewów, z których wytwarza się wyroby poprzez obróbkę mechaniczną.

4.4.1.2. Poliamid 12

Poliamid 12 (poli-ω-dodekanamid lub nylon 12) jest otrzymywany w przemyśle metodami

hydrolityczna i anionowa polimeryzacja ω-dodekalaktamu.

NH2O

Polimeryzację hydrolityczną prowadzi się w obecności wody i kwasu (adypinowego,

ortofosforowy). Technologia otrzymywania nylonu 12 tą metodą jest podobna do technologii syntezy poliamidu 6. Właściwości poliamidu 12 przedstawiono w tabeli 5.

Polimeryzacja anionowa ω-dodekalaktamu jest również podobna do polimeryzacji ε-kaprolaktamu.

W niższych temperaturach powstaje polimer o większej masie cząsteczkowej, bardziej jednorodnie rozwiniętej strukturze sferolitycznej, a co za tym idzie o zwiększonej wytrzymałości fizycznej.

właściwości mechaniczne.

4.4.2. Polikondensacja heksametylenodiaminy i kwasów dikarboksylowych Poliamidy z kwasów dikarboksylowych i diamin lub z aminokwasów otrzymuje się metodą

równowagowa polikondensacja. Do syntezy polimeru o dużej masie cząsteczkowej jest to konieczne

dimo spełniają kilka głównych warunków. Jednym z nich jest odwracalność reakcji polikondensacji. Z tego powodu tworzenie polimeru o wystarczająco dużej masie cząsteczkowej

jest możliwe tylko przy terminowym i całkowitym usunięciu wody, co osiąga się poprzez przeprowadzenie

proces w próżni lub prądem ciągłym przez masę reakcyjną suchego gazu obojętnego.

Ponadto należy wziąć pod uwagę, że w miarę postępu reakcji zmniejszają się stężenia reagentów i szybkość procesu. Typowym sposobem na zwiększenie szybkości reakcji jest podwyższenie temperatury. Jednak powyżej 3000 C poliamidy zaczynają zauważalnie się rozkładać.

przeklinać. Dlatego, aby osiągnąć wystarczającą konwersję, konieczne jest zwiększenie czasu trwania

siła kontaktu odczynników. W ten sposób masę cząsteczkową otrzymanych poliamidów można kontrolować podczas ich wytwarzania przez czas trwania procesu.

Oprócz czynników temperatury i czasu, w celu uzyskania wysokiej masy cząsteczkowej

Liamid wymaga ścisłej równocząsteczkowości odczynników. Nadmiar jednego z nich, nawet w granicach 1%, prowadzi do powstania łańcuchów polimerowych, na końcach których

identycznych grup funkcyjnych nadmiaru odczynnika. Przy nadmiarze diaminy grupami końcowymi będą grupy NH2, a przy nadmiarze kwasu grupy COOH. To zatrzyma reakcję propagacji łańcucha. Równocząsteczkowość uzyskuje się za pomocą

likondensacja nie samych kwasów i diamin, ale ich kwaśnych soli. Przygotowanie takich soli jest

Jest to niezależny etap w procesach syntezy poliamidu na drodze polikondensacji. Używany

jon do polikondensacji soli ma szereg zalet: sole są nietoksyczne, łatwo krystaliczne

ulegają lizie, praktycznie nie zmieniają, w przeciwieństwie do diamin, właściwości podczas długotrwałego przechowywania

nii, nie wymagają specjalnych warunków przechowywania.

Zapewnienie równocząsteczkowości odczynników teoretycznie powinno prowadzić do

tworzenie polimeru o nieskończenie dużej masie cząsteczkowej. Jednak w praktyce przemysłowej, ze względu na nieuchronną utratę części odczynników i zachodzenie reakcji ubocznych, w których

grupy funkcyjne mogą wchodzić, masa cząsteczkowa polimerów mieści się w zakresie 10 000 - 50 000.

4.4.2.1. Poliamid 6.6

Poliamid 6.6 (poliheksametylenoadypamid, P-66, nylon 6.6, anid) powstaje podczas poli-

kondensacja heksametylenodiaminy i kwasu adypinowego.

HN(CH) NHCO(CH) CO

NH2O

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

... .

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

gorący... .. .. ...... ..... . .... ...............

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

..... ..

...... .

..... ....

przeziębienie

Poliamid

Ryc.5. Schemat produkcji poliheksametylenodiamidu (poliamid 6.6):

1 - wirówka; 2 - aparat do oddzielania soli od roztworu; 3 - aparatura do otrzymywania soli; 4 - reaktor autoklawowy; 5 - lodówka; 6 - kolektor kondensatu; 7 - maszyna do cięcia; 8 - suszarka; 9 - kąpiel chłodząca

Pierwszym etapem procesu jest synteza soli kwasu adypinowego i heksametylenodiami-

na (sole AG). Roztwór soli powstaje w ogrzewanym aparacie 3 przez zmieszanie 20% me-

tanolowy roztwór kwasu adypinowego z 50 - 60% roztworem heksametylenodiaminy w metanolu. W aparacie 2 podczas schładzania masy uwalnia się z roztworu sól AG, która jest słabo rozpuszczalna w metanolu. Jego kryształy są oddzielane od cieczy macierzystej w wirówce 1, suszone i używane

stosowany do polikondensacji. Sól - biały krystaliczny proszek o Tmelt = 190 - 1910 C,

łatwo rozpuszczalny w wodzie, stabilny przy przechowywaniu w stanie suchym oraz w postaci roztworów wodnych.

Proces syntezy poliamidu 6,6 z soli AG niewiele różni się od procesu polimeryzacji

ε-kaprolaktam. Najważniejszą cechą jest podwyższona temperatura polycone

zagęszczenia. Optymalną szybkość reakcji osiąga się w temperaturze 270 - 2800 C. W tym przypadku reakcja przebiega prawie do końca, a po osiągnięciu równowagi powstaje polimer zawierający mniej niż 1% monomerów i związków niskocząsteczkowych. Rozkład masy cząsteczkowej jest raczej wąski. Powodem braku znacznej polidyspersyjności jest

procesy strukturalne zachodzące pod wpływem temperatury i frakcji niskocząsteczkowych. Przede wszystkim niszczeniu ulegają frakcje wysokocząsteczkowe. po więcej-

bardziej aktywne ograniczenie ich obecności w komercyjnym polimerze, dodaje się je do masy reakcyjnej -

wszystkie związki jednofunkcyjne zdolne do reagowania z końcowymi grupami poliamino-

TAk. Podobnie jak w syntezie poliamidu 6, takie związki stabilizujące (regulatory lepkości)

kości) może być kwas octowy, benzoesowy. Związki te nie tylko ograniczają molekularnie

masy cząsteczkowej polimeru podczas jego tworzenia, ale także przyczyniają się do stałości lepkości polimeru

stopiony polimer podczas jego przetwarzania, tj. podczas przetapiania, co może powodować dalszą polikondensację.

Polikondensację prowadzi się w autoklawie pod ciśnieniem 1,5 - 1,9 MPa w atmosferze azotu.

Autoklaw 4 jest załadowany solą AG, dodatkiem kwasu octowego (0,1 - 0,2 mola na mol soli) i

aparat przez koszulę ogrzewa się dinilem do 2200 C. Ponadto przez 1,5 - 2 godziny ciemność

Temperatura stopniowo wzrasta do 270 - 2800 C. Następnie ciśnienie spada do ciśnienia atmosferycznego i po krótkiej ekspozycji ponownie wzrasta. Takie zmiany ciśnienia powtarzają się

kilka razy. Wraz ze spadkiem ciśnienia woda powstająca podczas polikondensacji wrze

topi się, a jego opary dodatkowo mieszają stopiony polimer. Para wodna opuszczająca autoklaw jest skraplana w lodówce 5, zbierana w kolektorze 6 i odprowadzana do układów oczyszczania.

kanały ściekowe. Pod koniec procesu (6 - 8 godzin) pozostałą wodę usuwa się pod próżnią,

a stopiony poliamid z aparatu przez dyszę przędzalniczą jest wyciskany w postaci taśmy do kąpieli 9 z

4.4.2.2. Poliamidy 6.8 i 6.10

Te poliamidy są otrzymywane przez polikondensację heksametylenodiaminy i odpowiednich ki-

slot (suberic i sebacic) z wykorzystaniem technologii zbliżonych do technologii produkcji

diamid 6.6.

Kwasy i diamina są wprowadzane do reakcji w postaci ich soli.

Spośród tych poliamidów tylko poliamid 610 ma jak dotąd znaczenie praktyczne,

ponieważ produkcja kwasu suberynowego jest ograniczona przez jego złożoność.

Właściwości poliamidów 6.8 i 6.10 przedstawiono w tabeli 5.

Mieszane poliamidy wytwarza się w podobny sposób, wprowadzając do polikondensacji różne składniki, np. sole AG i kaprolaktamu, sole AG, SG i kaprolaktamu.

4.4.3. Polikondensacja diamin i chlorków kwasów dikarboksylowych

Ta metoda nie była szeroko stosowana w przemyśle do poliamidów alifatycznych ze względu na wzrost kosztów chlorków kwasów karboksylowych. Niemniej jednak,

jako jedyny do syntezy większości poliamidów aromatycznych, w szczególności fenylonu i kevlaru.

4.5. Właściwości i zastosowanie poliamidów alifatycznych Poliamidy alifatyczne to twarde, rogowate wyroby o barwie od białej do jasnokremowej.

ruchoma barwa, topiąca się w wąskim zakresie temperatur (tab. 5). Wąskie interwały

wartości temperatury topnienia wskazują na niską polidyspersyjność i wysokie stężenie

Trakcje w polimerach fazy krystalicznej. Jego zawartość może osiągnąć 60 - 80% i zależy

sita dotyczące struktury makrocząsteczek. regularne alifaty-

cale homopoliamidy, których cechą charakterystyczną jest zawartość w makro-

cząsteczka rodników tylko jednego kwasu i jednej diaminy. Są to na przykład poliamid 6,

poliamid 6.6, poliamid 6.10. Na stopień krystaliczności materiału w produktach mają wpływ warunki

w zależności od jego przetwarzania, trybu obróbki cieplnej, zawartości wilgoci i specjalnych dodatków. Ste-

kikut krystaliczności mieszanych (otrzymanych z dwóch lub więcej monomerów) poliamidów jest mniejszy. Są mniej trwałe, ale mają zwiększoną elastyczność, są przezroczyste.

Wysokie temperatury topnienia poliamidów tłumaczy się silnymi wiązaniami wodorowymi między makrocząsteczkami. Liczba tych wiązań zależy bezpośrednio od liczby grup amidowych w makrocząsteczce, a zatem jest odwrotnie proporcjonalna do liczby grup metylenowych. Wiązania wodorowe determinują w dużej mierze wszystkie inne właściwości. Z-

tutaj: stosunek grup metylenowych i amidowych wpływa zarówno na rozpuszczalność, jak i wodoodporność

kości oraz na fizyczne i mechaniczne oraz na inne wskaźniki.

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

CH 3-H 2 O CH 3

wiązanie peptydowe glicynoalaniny glicyloalaniny

(gli-ala)

Di-, tri-, .... polipeptydy nazywane są nazwami aminokwasów tworzących polipeptyd, w którym wszystkie przychodzące aminokwasy jako rodniki kończą się na - muł, a ostatni aminokwas brzmi niezmiennie w nazwie.

Żywica otrzymywana jest poprzez polikondensację ε - kwasu aminokapronowego lub polimeryzację kaprolaktamu (laktam ε - kwas kapronowy) kapron:

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

kaprolaktam polikaprolaktam (kapron)

Żywica ta jest wykorzystywana do produkcji syntetycznego włókna nylonowego.

Innym przykładem włókna syntetycznego jest enant.

Enanth to poliamid kwasu enantowego. Enant otrzymuje się przez polikondensację kwasu 7-aminoheptanowego, który w reakcji występuje w postaci soli wewnętrznej:

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

Enanth wykorzystywany jest do produkcji włókien syntetycznych, przy produkcji „sztucznych” futer, skór, tworzyw sztucznych itp. Włókna Enanth charakteryzują się dużą wytrzymałością, lekkością i elastycznością.

Testy samokontroli wiedzy na temat: „Aminokwasy”

1. Nazwij związek według nomenklatury systematycznej

CH 3 - CH - COOH

A) Kwas 2-aminopropanowy

B) kwas a-aminopropionowy

C) a-alanina

D) Kwas 2-aminopropionowy

2. Nazwij związek zgodnie z nomenklaturą historyczną

CH 3 - CH - CH - COOH

A) Kwas a-amino-b-metylomasłowy

B) kwas a-metylo-b-aminomasłowy

C) Kwas 2-amino-3-metylobutanowy

D) Kwas 2-metylo-3-aminobutanowy

3. Alanina H NH 2 należy do serii

4. Produkty reakcji to

CH 2 - COOH PCl 5 B

NH2 NH3 C

A) A: CH2 - COONa; B: CH2-COCI; C: CH 2 - CONH 2

B) A: CH2 - COONa; B: CH2-COCI2; C: CH 2 - CONH 4

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

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

NH2N + H3Cl - NH2

5. Produkty reakcji to

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

NH2NH2NH-COCH3OH

6. Po podgrzaniu tworzą się aminokwasy

A) laktamy

B) ketopiperazyny

C) laktony

D) laktydy

7. Po podgrzaniu tworzą się b-aminokwasy

A) kwasy nienasycone

B) ketopiperazyny

C) laktamy

D) laktony

8. G-aminokwasy tworzą się po podgrzaniu

A) laktamy

B) kwasy nienasycone

C) laktydy

D) laktony

9. Podczas polikondensacji aminokwasów,

A) peptydy

C) piperazyny

D) polieny

10. Wiązanie peptydowe w cząsteczkach białka to

11. Polikondensacja różni się od polimeryzacji:

A) Brak tworzenia produktów ubocznych o niskiej masie cząsteczkowej

B) Powstawanie produktów ubocznych o małej masie cząsteczkowej

C) Utlenianie

D) Rozpad

12. Jakościową reakcją na a-aminokwasy jest reakcja c:

A) ninhydryna

B) a-naftol

13. Produkty reakcji w syntezie Streckera-Zelinsky'ego noszą nazwy:

CH 3 HCN NH3 2 HOH (HCl)

CH = O A B C

A) Kwas A-α-oksynitrylomasłowy; B-α-aminonitryl kwasu masłowego; C-

D, L-alanina;

B) Kwas A-α-oksynitrylo-propionowy; B-α-aminonitryl kwasu aminopropionowego, CD, L-alanina;

C) A-α-hydroksynitryl kwasu walerianowego; B-α-aminonitryl kwasu walerianowego;

C-D, L - treonina;

D) kwas A-α-oksynitrylo-propionowy; B-α-aminonitryl kwasu propionowego; C-

D, L - alanina.

14. Wymień substancje w łańcuchu przemian:

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

CH 2 - H2O ALE - H2O W - CH3COOH Z - C2H5OH D

eter malonowy

Cl-CH 2-CH (CH 3) 2 H 2 O (HCl) t 0

–NaCl E- CH3COOH, ORAZ - CO2 W

–2C2H5OH

A) ester A-nitrosomalonu; B - ester oksymmalonowy; ester C-N-acetyloksymalonowy; Ester D-Na-N-acetyloksymalonowy; ester E-izobutylo-N-acetyloksymalonowy; eter G-izobutylooksymmalonowy; 3-izoleucyna;

C) ester A-nitrosomalonu; B - eter iminomalonowy; ester C-N-acetyloiminomalonu; ester D-Na-N-acetyloiminomalonu; ester E-izobutylo-N-acetyloiminomalonu; eter G-izobutyloiminomalonowy; 3-treonina;

C) ester A-nitrosomalonu; eter B-aminomalonowy; ester C-N-acetyloaminomalonu; Ester D-Na-N-acetyloaminomalonu; ester E-izobutylo-N-acetyloaminomalonu; eter G-izobutyloaminomalonu; Z-leucyna;

D) ester A-oksymmalonowy; B - eter nitrosomalonu; ester C-N-acetylonitrosomalonu; Ester D-Na-N-acetylonitrosomalonu; eter E-izobutylo-N-acetylonitrosomalonu; eter G-izobutylonitrosomalonu; Z-walina.

WĘGLOWODANY

Węglowodany to duża grupa substancji organicznych szeroko rozpowszechnionych w przyrodzie. Są to glukoza, sacharoza, skrobia, celuloza i tak dalej.

Każdego roku rośliny na naszej planecie wytwarzają ogromną masę węglowodanów, którą szacuje się na zawartość węgla 4 * 10 10 ton. Około 80% suchej masy roślin to węglowodany, a 20-30% to organizmy zwierzęce.

Termin „węglowodany” został zaproponowany w 1844 r. przez K. Schmidta, ponieważ większość tych substancji odpowiada formule Cn (H2O) m. Na przykład cząsteczka glukozy ma wzór C 6 H 12 O 6 i jest równa 6 atomom węgla i 6 cząsteczkom wody. Później odkryto węglowodany, które nie odpowiadały temu składowi, na przykład deoksyheksoza (C 6 H 10 O 5), ale termin ten przetrwał do dziś.

Węglowodany dzielą się na dwie duże grupy - są to węglowodany proste lub monosacharydy (monozy), substancje, które nie ulegają hydrolizie, na przykład glukoza, fruktoza. W naturze częściej występują pentozy i heksozy. Druga grupa to węglowodany złożone, które po hydrolizie dają monosacharydy. Z kolei węglowodany złożone dzielą się na oligosacharydy i polisacharydy. Oligosacharydy składają się z dwóch do dziesięciu reszt monozowych. „Oligos” oznacza w tłumaczeniu „niewielu”. Najprostszymi oligosacharydami są disacharydy (biozy), składające się z dwóch reszt monozowych. Na przykład sacharoza C 6 H 12 O 6 składa się z reszt dwóch monoz: glukozy i fruktozy. Oligosacharydy składające się z reszt trzech monoz nazywane są triozami, te z czterech to tetraozy i tak dalej. Polisacharydy (poliozy) powstają z monoz w wyniku ich polikondensacji, tzn. poliozy to heterołańcuchowe polimery lub biopolimery, których monomerami są monozy. Polimery heterołańcuchowe zawierają w swoim łańcuchu nie tylko atomy węgla, ale także atomy tlenu, np.:

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

Węglowodany

Przykłady rozwiązywania problemów

Istnieją dwa główne sposoby otrzymywania związków makrocząsteczkowych: polimeryzacja oraz polikondensacja.

Polimeryzacja- reakcja łączenia cząsteczek monomeru, która zachodzi w wyniku zerwania wiązań wielokrotnych.

Polimeryzację można przedstawić za pomocą ogólnego schematu:

gdzie R jest podstawnikiem, na przykład R \u003d H, - CH 3, Cl, C 6 H 5 itd.

n to stopień polimeryzacji.

Polimeryzacja alkadienów ze sprzężonymi wiązaniami podwójnymi (alkadieny-1,3) przebiega poprzez otwarcie wiązań podwójnych w pozycjach 1,4 lub 1,2, na przykład:

Najcenniejsze polimery (gumy) otrzymuje się przez polimeryzację stereoregularną w pozycji 1,4 w obecności katalizatorów Zieglera-Natty:

W celu poprawy właściwości kauczuków przeprowadza się polimeryzację 1,3-butadienu i izoprenu razem ze styrenem, akrylonitrylem i izobutylenem. Takie reakcje nazywane są kopolimeryzacjami. Na przykład,

gdzie R = - (butadien - kauczuk styrenowy),

R \u003d -C º N (butadien - kauczuk nitrylowy).

Polikondensacja jest reakcją tworzenia makrocząsteczek ze związków dwu- lub wielofunkcyjnych, której towarzyszy eliminacja produktów o małej masie cząsteczkowej (woda, amoniak, chlorowodór itp.).

Polikondensacja obejmująca tylko jeden monomer nazywana jest homopolikondensacją. Na przykład,

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

Polimer 7-hydroksyheptanu

kwas (monomer)

W wyniku homopolikondensacji kwasu 6-aminoheksanowego

(kwas e-aminokapronowy) otrzymuje się polimer kapronowy.

Polikondensacja obejmująca dwa monomery zawierające różne grupy funkcyjne nazywana jest heteropolikondensacją. Na przykład polikondensacja między kwasami dwuzasadowymi i alkoholami dwuwodorotlenowymi prowadzi do produkcji poliestrów:

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

W wyniku heteropolikondensacji kwasu adypinowego i heksametylenodiaminy otrzymuje się poliamid (nylon)

Przykład 1

Ile jednostek strukturalnych (n) zawiera makrocząsteczka PVC o masie cząsteczkowej 350 000?



Mm polimer = 350000

Określ liczbę połączeń strukturalnych - (n).

1. Schemat reakcji:

2. Znajdź masę cząsteczkową jednostki elementarnej

dodając masy atomowe pierwiastków składających się na jego skład - 62,5.

3. Znajdź (n). Masę cząsteczkową jednostki elementarnej dzielimy: 3500: 62,5 = 5600

Odpowiedź: n = 5600

Przykład 2

Napisz schemat powstawania dimeru i trimeru izobutylenu pod działaniem kwasu siarkowego, uwzględniając mechanizm tej reakcji (polimeryzacja kationowa).

Taki proces polimeryzacji po raz pierwszy zaobserwował A.M. Butlerova pod działaniem kwasu siarkowego na izobutylen.

Zakończenie łańcucha w tym przypadku następuje w wyniku eliminacji protonu (H+).

Reakcja zachodzi w obecności wody, która wychwytuje proton, tworząc kation hydroniowy.

Zadania kontrolne

191. Jakie polimery nazywane są termoplastycznymi, termoutwardzalnymi?

192. Napisz równanie reakcji kopolimeryzacji styrenu

C6H5–CH=CH2 i butadien CH2=CH–CH=CH2. Jakie właściwości ma produkt kopolimeryzacji i gdzie jest stosowany?

193. Napisz równania reakcji polimeryzacji propylenu

CH2=CH–CH3 i izobutylen H2C=C–CH3.

194. Napisz równanie reakcji polikondensacji kwasu adypinowego HOOC(СH2)4COOH i heksametylenodiaminy NH2(СH2)6NH2. Jaki produkt powstaje, jakie ma właściwości i gdzie jest stosowany?

195. Jakie węglowodory nazywamy dienami? Daj przykłady. Jaki jest ogólny wzór składu węglowodorów dienowych? Narysuj schemat polimeryzacji jednego z węglowodorów dienowych.

196. Jakie związki nazywane są aminami? Narysuj schemat polikondensacji kwasu adypinowego i heksametylenodiaminy. Jak nazywa się polimer powstały w wyniku tej reakcji?

197. Oblicz masę cząsteczkową PVC, jeśli stopień polimeryzacji wynosi 200. Napisz równanie reakcji polimeryzacji chlorku winylu.

198. Jakie związki nazywane są aminokwasami? Napisz wzór na najprostszy aminokwas. Narysuj schemat polikondensacji kwasu aminokapronowego. Jak nazywa się polimer powstały w wyniku tej reakcji?

199. Napisz równania reakcji dla produkcji kapronu z kwasu aminokapronowego NH2(CH2)5COOH i nylonu z kwasu adypinowego COOH(CH2)4COOH i heksametylenodiaminy NH2(CH2)6NH2.

200. Jak nazywają się węglowodory reprezentowane przez izopren? Narysuj schemat kopolimeryzacji izoprenu i izobutylenu.