ZÁKLADY MAKROMOLEKULÁRNÍ CHEMIE POLYMERY ZÁKLADY MAKROMOLEKULÁRNÍ CHEMIE

ZÁKLADNÍ POJMY MAKROMOLEKULÁRNÍ SLOUČENINA – (organická nebo anorganická) – jednotlivé atomy jsou spojeny kovalentní vazbou a Mr je 103 1. Přírodní makromolekulární látky – proteiny, nukleové kyseliny, rostlinná a živočišná vlákna, zásobní látky (glykogen, škrob), stavební látky (celulosa), přírodní kaučuk

ZÁKLADNÍ POJMY 2. Syntetické makromolekulární látky – plasty, syntetická vlákna, nátěrové hmoty, syntetické kaučuky a pryskyřice, ... V molekule se pravidelně opakuje určité seskupení atomů Stavební jednotka – část molekula, ze které makromolekula vzniká Strukturní jednotka – nejmenší seskupení atomů, které se neustále opakuje

ZÁKLADNÍ POJMY Monomer – jednoduchá chemická sloučenina, ze které vzniká polymer, sled reakcí – POLYREAKCE Polymer – makromolekulární sloučenina složená z monomerů Dle druhů základních stavebních jednotek: homopolymery – spojení jednoho druhu základních jednotek kopolymery – spojení nejméně dvou druhů základních jednotek

ZÁKLADNÍ POJMY Velikost polymerního řetězce vyjadřujeme: jeho relativní molekulovou hmotností polymeračním stupněm P, který udává počet monomerních jednotek zapojených do molekuly polymeru

ROZDĚLENÍ POLYMERU Podle společných vlastností polymerů rozlišujeme: Pryskyřice – polymery v nevytvrzeném stavu, které samovolně nebo v kombinaci s jinými látkami přecházejí v zesítěnou strukturu Termoplasty – polymery, které můžeme opakovaně roztavit

ROZDĚLENÍ POLYMERU 3. Termosety (reaktoplasty) – zesítěné polymery, které se netaví, ale teplem se vytvrzují 4. Elastomery (kaučuky) – po mechanickém působení se vrací rychle do původního stavu, jsou schopné vulkanizace

PŘÍPRAVA POLYMERU 1. POLYMERACE – řetězová polyreakce monomer obsahuje násobnou vazbu nebo se jedná o heterocyklickou sloučeninu, při reakci kromě makromolekuly žádný další produkt nevzniká 2. POLYKONDENZACE –stupňovitá polyreakce, do reakce vstupují minimálně dva monomery, vedle makromolekuly vzniká vedlejší nízkomolekulární produkt (většinou voda) Příklady: polyesterifikace, polyamidace, reakce s močovinou a další

PŘÍPRAVA POLYMERU 3. POLYADICE – stupňovitá polyreakce do reakce vstupují dva monomery, z nichž jeden obsahuje dvojnou vazbu mezi uhlíkem a jiným atomem kromě makromolekuly žádný vedlejší produkt nevzniká Mechanismy jednotlivých polymerací: Schejbalová, H., Stibor, I. : Úvod do studia organické a makromolekulární chemie, TUL v Liberci, 2004.

VÝZNAMNÉ POLYMERY Polyethylen (PE) [CH2 – CH2]n- Příprava: radikálové polymerace Dle podmínek polymerace: vysokotlaký PE, nízkotlaký PE a středotlaký PE

VÝZNAMNÉ POLYMERY Polypropylen (PP) -[CH2 – CH]-n Výroba: koordinační polymerací, výsledný PP má vyšší bod tání a větší mechanickou odolnost v porovnání s PE, je vláknotvorný – použití do pletenin (ponožky, sportovní ošacení)

VÝZNAMNÉ POLYMERY Polyvinylchlorid (PVC) -[CH2 – CH]n – Cl Příprava: radikálová polymerace, nejdůležitější termoplast, měkčený PVC – lepší zpracovatelské vlastnosti, ale horší chemickou odolnost Použití: podlahové krytiny, fólie, pláštěnky, koženky, …

VÝZNAMNÉ POLYMERY Polystyren (PS) -[CH2-CH]-n C6H5 Příprava: radikálová polymerace

VÝZNAMNÉ POLYMERY Polyvinylacetát (PVAc) -[CH2-CH]n- OCOCH3 Příprava: radikálová polymerace vinylacetátu Produkty : lepidla a pojiva pro nátěrové hmoty

VINYLOVÉ POLYMERY Polyvinylalkohol (PVA) -[CH2-CH]n- OH Příprava: hydrolýza polyvinylacetátu Použití: stabilizátor disperzí, lepidla, šlichty, je vláknotvorný – vlákna jsou pružná a odolná – chirurgické nitě, sítě, lana

AKRYLOVÉ POLYMERY Polyakrylonitril (PAN) -[CH2-CH]n– CN Příprava: radikálová polymerace Použití: vlákna – podobná svými vlastnostmi vlně, špatně se barví, odolává běžným rozpouštědlům, má nízkou tepelnou odolnost, vyrábějí se proto kopolymery – důvodem je zlepšení barvitelnosti a elastických vlastností

AKRYLOVÉ POLYMERY Polymethylmethakrylát (PMMA) CH3 [CH2 – C-] n – COOH3 Příprava: radikálová polymerace, vzniklý polymer je průzračný(organické sklo, plexisklo), nejdůležitější průmyslově vyráběný polymer Polymerací 2-hydroxyethylmethakrylátu se připravují optické, měkké kontaktní čočky. Tento polymer je ve vodě nerozpustný, ale botná a živé tkáně jej dobře snášejí.

FLUOROPLASTY Polytetrafluorethylen (PTFE) -[CF2-CF2]n- Lineární řetězce obsahují pouze velmi stálé C-C a C-F vazby. Nevýhodou je nízká odolnost povrchu vůči mechanické,u poškození o obtížnější zpracovatelnost. Použití: membrány, těsnění, samomazná ložiska, tepelně odolné povlaky na nádobí nebo žehličkách, vlákna pro speciální účely.

FLUOROPLASTY Polytrifluorchlorethylen (PTFCE) -[CClF-CF2]n- Vazba C-Cl má menší disociační energii než vazba C-F. Má výborné elektroizolační vlastnosti. Použití obdobné jako PTFE.

SYNTETICKÉ KAUCUKY Butadienový kaučuk -[CH2-CH=CH-CH2]n- Výroba: aniontovou polymerací (s katalyzátory) , produktem je cis-1,4-butadien. Použití: pneumatiky

SYNTETICKÉ KAUCUKY Isoprenový kaučuk -[CH2-CH=C-CH2]n- CH3 Jeho struktura je totožná s přírodním kaučukem.

SYNTETICKÉ KAUCUKY Chloroprenový kaučuk (Neopren) -[CH2-CH=C-CH2]n- Cl Výroba: radikálová polymerace Vlastnosti: vysoká odolnost proti oxidaci, dobrá tepelná odolnost, nízká hořlavost a navlhavost

TEXTILNÍ POLYMERY (VLÁKNA) Polyester Polyamid Polyether PA 6 (Silon) PA 6,6 (Nylon) PA 6,10 – hexamethylendiamin a kyselina sebaková Polyuretan Nomex, Kevlar

Další okruhy (polymery) ke zkoušce Sférické (prostorové) uspořádání polymerních řetězců Nadmolekulární struktura a fyzikální stavy polymerů Síťování polymerů