• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Polimeryzacja

    Przeczytaj także...
    Micele to cząstki występujące w trwałych emulsjach. Tworzą je związki chemiczne o własnościach amfifilowych. Micele są kulistymi tworami zawierającymi od kilkudziesięciu do kilkuset cząsteczek.Lateks – koloidalny roztwór kauczuku naturalnego (lateks naturalny) lub syntetycznego (lateks syntetyczny) w substancji płynnej. W nomenklaturze przemysłu chemicznego termin "lateks" oznacza wszelkie emulsje polimerów, w tym gumy syntetyczne i plastiki.
    Stanisław Penczek (ur. 24 stycznia 1934 w Warszawie) – polski chemik specjalizujący się w chemii polimerów oraz w chemii organicznej, profesor nauk chemicznych.
    Polimeryzacja etylenu

    Polimeryzacja – reakcja, w wyniku której związki chemiczne o małej masie cząsteczkowej zwane monomerami lub mieszanina kilku takich związków reagują same ze sobą, aż do wyczerpania wolnych grup funkcyjnych, w wyniku czego powstają cząsteczki o wielokrotnie większej masie cząsteczkowej od substratów, tworząc polimer.

    Grupa funkcyjna (podstawnik) – szczególnie aktywna część cząsteczki, która jest odpowiedzialna za jej sposób reagowania w danej reakcji.Kopolimeryzacja – polimeryzacja z udziałem co najmniej dwóch różnych monomerów, która prowadzi do otrzymania kopolimerów. W zależności od wzajemnej reaktywności względnej monomerów reakcja ta prowadzi do otrzymania polimerów o różnym składzie i dystrybucji merów w końcowym polimerze. Mechanizm kopolimeryzacji zależy od stężenia i reaktywności poszczególnych monomerów.

    Reakcje polimeryzacji można podzielić na:

  • polimeryzacje stopniowe (polikondensacje) – w których reakcja następuje "krok po kroku", tj. najpierw reagują z sobą dwa monomery tworząc dimer, a następnie dimery reagują z sobą tworząc tetramery itd. ; w stopniowej polimeryzacji masa cząsteczkowa produktu bardzo silnie zależy od stopnia przereagowania monomerów zgodnie z równaniem Carothersa; aby uzyskać polimer o dużej masie cząsteczkowej należy osiągnąć wysoki stopień przereagowania monomerów
  • polimeryzacje łańcuchowe – w których reakcja następuje "lawinowo", zaczyna się ona od reakcji inicjowania aktywnej formy monomeru, która jest w stanie przyłączać do siebie kolejne monomery w reakcji propagacji pozostając aktywna aż do momentu "śmierci" w wyniku reakcji terminacji; reakcje terminacji i inicjacji przebiegają stosunkowo wolno, natomiast reakcja propagacji przebiega błyskawicznie, dzięki czemu można w tym procesie uzyskać polimery o dużych masach cząsteczkowych; w polimeryzacji łańcuchowej nie potrzeba osiągać wysokiego stopnia przereagowania monomerów; masa cząsteczkowa uzyskiwanego polimeru zależy głównie od stosunku szybkości reakcji inicjacji i terminacji do szybkości reakcji propagacji; szczególnym przypadkiem polimeryzacji łańcuchowej jest polimeryzacja żyjąca.
  • Począwszy od lat 30. XX w. wiele reakcji polimeryzacji wykorzystanych jest w przemyśle. Szybkość polimeryzacji uzależniona jest od temperatury, ciśnienia, ilości i rodzaju inicjatora lub katalizatora.

    Temperatura – jedna z podstawowych wielkości fizycznych (parametrów stanu) w termodynamice. Temperatura jest związana ze średnią energią kinetyczną ruchu i drgań wszystkich cząsteczek tworzących dany układ i jest miarą tej energii.Polimeryzacja stopniowa zwana też sekwencyjną lub polikondensacją, to rodzaj reakcji polimeryzacji, która charakteryzuje się stopniowym wzrostem stopnia polimeryzacji w trakcie jej postępu, w odróżnieniu od polimeryzacji łańcuchowej w której wzrost stopnia polimeryzacji nie jest bezpośrednio zależny od postępu reakcji.

    Ze względu na techniczny sposób przeprowadzania polimeryzacji rozróżnia się:

    1. Polimeryzację w roztworze (tzw. polimeryzacja rozpuszczalnikowa) – w której środowiskiem polimeryzacji jest odpowiedni rozpuszczalnik, w którym rozpuszcza się zarówno monomery jak i inicjator. Natomiast powstający polimer może się rozpuszczać (potem jest oddzielany od rozpuszczalnika lub też wykorzystywany w postaci roztworu), lub może się wytrącać (jest to tzw. polimeryzacja rozpuszczalnikowo-wytrąceniowa). W przypadku ciekłych monomerów może się zdarzyć, że monomer jest jednocześnie rozpuszczalnikiem dla "swojego" powstającego polimeru, wówczas przyjmujemy, że jest to polimeryzacja blokowa.
    2. Polimeryzację emulsyjną – w której monomery tworzą micele, zaś inicjator znajduje się w roztworze właściwym. Dla utrzymania odpowiedniej struktury miceli, do środowiska reakcji dodaje się związków pomocniczych, które regulują pH środowiska reakcji oraz napięcie powierzchniowe. Produktem polimeryzacji emulsyjnej jest lateks, który może stanowić gotowy produkt końcowy albo z którego wyodrębnia się polimer poprzez proces koagulacji emulsji.
    3. Polimeryzację w zawiesinie (inne nazwy: polimeryzacja suspensyjna, perełkowa, mikroblokowa) – w której monomer tworzy dość spore krople zawieszone w roztworze a inicjator znajduje się w tych kroplach. Zawiesinę uzyskuje się poprzez intensywne mieszanie monomeru w substancji, w której monomer i inicjator są całkowicie nierozpuszczalne. W praktyce przemysłowej jest to zwykle woda. Polimeryzacja odbywa się wewnątrz kropel monomeru. W jej wyniku powstaje gotowy granulat polimeru.
    4. Polimeryzację w bloku – w którym do ciekłego monomeru dodaje się wprost inicjator. W wyniku polimeryzacji powstaje lity blok polimeru, który może stanowić produkt końcowy, lub który należy poddać granulacji. Podobnie jak przy polimeryzacji w roztworze polimer w miarę postępu reakcji może tworzyć jednolity roztwór i stopniowo się "zagęszczać" aż do litego bloku, lub może się wytrącać z mieszaniny reakcyjnej (wówczas trzeba go oddzielać od monomeru).
    5. Polimeryzację w fazie gazowej – w której monomerami są gazy o niskiej temperaturze krytycznej. Proces polimeryzacji prowadzony jest w adiabatycznych reaktorach rurowych lub autoklawach pod zwiększonym ciśnieniem. W wyniku tego rodzaju polimeryzacji powstaje zwykle pył polimeru, który odfiltrowuje się, a następnie stapia i granuluje.
    6. Polimeryzacja na granicy faz – w której monomer znajduje się w jednej fazie ciekłej, zaś inicjator w drugiej. W przypadku polikondensacji każda z dwóch faz zawiera inny monomer (lub kilka monomerów w przypadku kopolikondensacji). Polimeryzacja odbywa się w punkcie styku obu faz. Powstający polimer jest natychmiast "wyciągany" z układu reakcji tak aby utrzymywać cały czas dużą powierzchnię styku faz. W wyniku tej polimeryzacji otrzymuje się włókna lub bardzo cienkie folie.
    7. Polimeryzacja radiacyjna (radiopolimeryzacja), reakcja chemiczna inicjowana promieniowaniem jonizującym, prowadząca do zwiększenia średniej masy cząsteczkowej napromieniowanego substratu; może zachodzić w każdym stanie skupienia, nawet stałym (np. w masie zestalonego w niskiej temperaturze monomeru). Polimeryzacja radiacyjna jest najczęściej reakcją łańcuchową, inicjowaną wolnymi rodnikami wytworzonymi w wyniku oddziaływania promieniowania z obecnymi w układzie cząsteczkami. W przeciwieństwie do polimeryzacji klasycznej, w radiopolimeryzacji do zainicjowania nie jest konieczne dodawanie do monomeru lub mieszaniny monomerów katalizatorów, preparatów inicjujących ani podwyższonej temperatury.

    Przypisy

    1. Jerzy Chodkowski: Mały słownik chemiczny. Wyd. VI uzupełnione. Warszawa: Wiedza Powszechna, 1982, s. 665. ISBN 83-214-0323-9.

    Bibliografia[]

  • Praca zbiorowa, „Chemia polimerów”, red. Zbigniew Florjańczyk, Stanisław Penczek, Wydawnictwo Politechniki Warszawskiej, 2002, tom 1, ISBN 83-7207-368-6
  • Promieniowanie jonizujące - wszystkie rodzaje promieniowania, które wywołują jonizację ośrodka materialnego, tj. oderwanie przynajmniej jednego elektronu od atomu lub cząsteczki albo wybicie go ze struktury krystalicznej. Za promieniowanie elektromagnetyczne jonizujące uznaje się promieniowanie, którego fotony mają energię większą od energii fotonów światła widzialnego.Dimery – najprostsze oligomery. Składają się tylko z dwóch merów (elementów łańcucha). Są efektem dimeryzacji, tj. połączenia dwóch jednakowych cząsteczek.



    w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)

    Warto wiedzieć że... beta

    Monomery – cząsteczki tego samego lub kilku różnych związków chemicznych o stosunkowo niedużej masie cząsteczkowej, z których w wyniku reakcji polimeryzacji, mogą powstawać różnej długości polimery. Fragmenty monomerów w strukturze polimeru noszą nazwę merów.
    Polimeryzacja łańcuchowa to rodzaj chemicznej reakcji polimeryzacji. Podstawową cechą tej reakcji odróżniającą ją od polimeryzacji stopniowej jest brak bezpośredniej zależności między stopniem polimeryzacji a stopniem przereagowania grup funkcyjnych pochodzących od monomeru.
    Woda (tlenek wodoru; nazwa systematyczna IUPAC: oksydan) – związek chemiczny o wzorze H2O, występujący w warunkach standardowych w stanie ciekłym. W stanie gazowym wodę określa się mianem pary wodnej, a w stałym stanie skupienia – lodem. Słowo woda jako nazwa związku chemicznego może się odnosić do każdego stanu skupienia.
    Napięcie powierzchniowe – zjawisko fizyczne występujące na styku powierzchni cieczy z ciałem stałym, gazowym lub inną cieczą, dzięki któremu powierzchnia ta zachowuje się jak sprężysta błona. Napięciem powierzchniowym nazywa się również wielkość fizyczną ujmującą to zjawisko ilościowo: jest to energia przypadająca na jednostkę powierzchni, lub praca potrzebna do rozciągnięcia powierzchni o tę jednostkę.
    Koagulacja to proces polegający na łączeniu się cząstek fazy rozproszonej koloidu w większe agregaty tworzące fazę ciągłą o nieregularnej strukturze. Istnieje koagulacja odwracalna i nieodwracalna, a także spontaniczna i wymuszona. W wyniku koagulacji może następować zjawisko żelowania, tworzenia się past i materiałów stałych, sedymentacji lub pokrywania powierzchni mieszaniny warstwą fazy rozproszonej.
    Równanie Carothersa – zależność wiążąca stopień przereagowania grup funkcyjnych pochodzących od monomerów z stopniem polimeryzacji w reakcjach polimeryzacji stopniowej.
    Związek chemiczny – jednorodne połączenie co najmniej dwóch różnych pierwiastków chemicznych za pomocą dowolnego wiązania.

    Reklama