Поликонденсация
Поликонденсация, так же как и полимеризация, является широко распространенным методом синтеза полимеров.
Поликонденсация — химическая реакция образования полимера за счет взаимодействия функциональных групп мономеров, сопровождающаяся выделением побочного продукта (воды, хлористого водорода, аммиака и др.).
В общем виде реакция поликонденсации может быть представлена уравнением
на—М—b —►- (—М— )„ + {п— 1)аЬ мономер с полимер побочный функциональными • продукт
группами а и b
Процесс протекает ступенчато путем последовательного присоединения молекул мономера с образованием устойчивых промежуточных продуктов — димеров, тримеров и т. д., которые могут быть выделены в свободном виде.
Поликонденсация, в которой участвуют одинаковые молекулы мономера с двумя различными функциональными группами, называется гомополиконденсацией.
Примером такого процесса является реакция получения полиамидов:
лИНа—R—СООН —{-NH-R—СО—) „+ (н—1)Н20
Поликонденсация, в которой участвуют различные молекулы мономеров, называется гетерополиконденсацией. Примером может служить реакция получения сложных полиэфиров:
«НО—R—ОН+«НООС—R'—СООН —- —(—О—R—ООС—R'—СО—) „ + (2л— 1) HsO
Реакция поликонденсации является обратимой. Ее направление, строение образующегося полимера, молекулярная масса зависят от многих факторов: природы мономеров,- числа функциональных групп, соотношения исходных компонентов, типа катализатора, скорости удаления образующегося кизкомолеку - лярного продукта реакции и др,
Б промышленности пол «конденсацию проводят в расплаве, в растворе, на границе раздела двух фаз (межфазная поликонденсация), в газовой и твердой фазах.
Выбор способа определяется особенностями процесса, свойствами мономеров и полимеров. Наибольшее распространение получила поликонденсация в расплаве и растворе.
19 |
Поликонденсация в расплаве проводится при высоких температурах (200—300°С), т. е. при температурах, превышающих
2*
температуры плавления образующегося полимера. Реакцию начинают в атмосфере инертного газа, а заканчивают под вакуумом для более полного удаления побочных продуктов из сферы реакции.
Достоинством данного способа является получение полимеров высокого качества, а также сравнительная простота технологической схемы, состоящей из стадий поликонденсации, охлаждения и измельчения полимера. Поликонденсацией и расплаве получают полиэфиры, полиамиды, полиуретаны и другие полимеры.
Поликонденсация в растворе проводится в растворителе при относительно низких температурах (20—50°С), что обеспечивает более мягкие условиях процесса, исключающие местные перегревы, и сравнительно простое аппаратурное оформление.
Недостатком процесса является его многостадийность. По - ликопденсацию в растворе применяют при получении высокоплавких полимеров, например при поликонденсации хлорангил- ридов карбоновых кислот с аминами, спиртами (фенолами), а также фенолоформальдегидных олигомеров.
Межфазкая поликонденсация протекает на границе раздела двух несмешивающихся фаз. При этом исходные мономеры растворяют раздельно в двух несмешивающихся жидкостях. Обычно одной из них является вода, другой — несмешивающий* ся с водой растворитель, инертный к мономерам.
ДостойFJctBaми процесса являются большие скорости прп низких температурах и атмосферном давлении и возможность получения высокоплавких полимеров. Однако применение этого ■способа ограничивается необходимостью использования мономеров с высокой реакционной способностью, а также большие ■объемы растворов исходных реагентов вследствие применения довольно разбавленных растворов. Межфазной поликонденсацией получают полиамиды, поликарбонаты и другие полимеры.
При твердофазной поликонденсации первая стадия протекает в растворе или в расплаве, Образовавшийся олигомер или полимер подвергается термической обработке, которая протекает в твердой фазе. При этом полимер приобретает трехмерную сетчатую структуру. Твердофазной воликонденсациен получают феколоальдегндные олигомеры', глифталевые полимеры и другие.
При газофазной поликонденсации один из мономеров Eiaxo - дится в газообразном виде, а другой обычно растворен в жидкой фазе. Этим способом могут быть получены полиамиды из газообразных дихлорангидридов и водных растворов диаминов. Использование газофазной поликонденсации целесообразно в том случае, когда мономеры легко гидролизуются.