Makromolekulární látky
Makromolekulární látky
Klasifikace podle: typu chemické reakce tvaru molekul chování za vyšší teploty
n HO
oligomer n≤10 monomer přírodní (biopolymery) polymer n>10 syntetické (umělé)
Stavební jednotka - pravidelně se opakující monomerní část molekuly Strukturní jednotka - uspořádání nejjednodušších stavebních jednotek v makromolekule CH2
OH CH2
+ n HOOC
ethan-1,2-diol
R
COOH
O
benzen-1,4-dikarboxylová kyselina
CH2 CH2 O
Klasifikace syntetických polymerů
C
C
O
O
R
n
stavební jednotky
strukturní jednotka
polyester
Tvar molekul
Lineární polymery R -uspořádány atomy za sebou -patří sem polymery vzniklé z alkenů → polyalkeny CF2
CH2 CH2
polyethylen
podle chování ↑ t - termoplasty (po zahřátí plastické, lze tvarovat) - termosety (zahřátím se chemicky mění podle tvaru molekul - lineární - rozvětvené - zesíťované - prostorově zesíťované podle typu chem. reakce - polymerací - polykondenzací - polyadicí
Rozvětvené polymery - připojením bočního řetězce na lineární řetězce
R
Zesíťované polymery - spojování lineárních útvarů do větších celků - spojení hl. pomoci vazeb polysulfidického charakteru -S-S-S- (tento děj se nazývá vulkanizace)
Prostorově zesíťované -stavební jednotky se vážou do trojrozměrné sítě např. fenolformaldehydové a močovinoformaldehydové pryskyřice
CF2 n
n
složené z velkého počtu atomů velká Mr
CH2 CH
teflon
n
X CH
Cl
CH2 n
vinylové polymery
CH
CH2 n
PVC
PST
1
Polymerace
Rozdělení podle typu reakce:
Polymerace Polykondenzace Polyadice
polyreakce, při které reagují monomery na polymer bez vzniku vedlejšího produktu
homopolymerace - jediný monomer kopolymerace - dva nebo více monomerů
Př.: polyalkeny vinylové polymery
Polymerací vznikají lineární termoplasty např. syntetické kaučuky n H2C
CH
CH
CH2
+
n
H2C
CH
CH2 CH CH CH2
Gumárenské výrobky
CH2 CH
n
buta-1,3-dien
styren
kopolymerace - dva monomery (různý poměr monomerů - různé pořadí spojení)
Polyethylen PE CH2 CH2
butadienstyrenový kaučuk (pneumatiky, latex)
syntetické přírodní (2-methylbuta-1,3-dien) kaučuk přísady - saze kaolín křída antioxidanty barevné pigmenty S směs se homogenizuje při 130°- 150°C → zesíťování atomů S - vulkanizace
Polypropylen PP CH3
n
vznik polymerací ethenu pevný, houževnatý, odolný vůči H2O, chem. a mrazu výborný elektroizolátor fólie pro obalovou techniku, vodoinstalační zařízení, potrubí, láhve na chemikálie, síta, cedníky, kelímky
CH
CH2 n
odolný vůči teplotě do 120°C, elektroizolátor vláknotvorný polymer obalová technika, zdravotní potřeby (lze ho sterilizovat)
2
Polyvinylchlorid PVC
Polystyren PS
Cl
CH2 CH n
CH
CH2 n
odolný vůči mrazu, kyselinám a zásadám, rozpustný v acetonu výroba lepidel a laků novodur - neměkčený nábytek, trubky, tyče novoplast - měkčený podlahoviny, fólie, pláštěnky, hračky, ubrusy
Polytetrafluorethylen – teflon PTFE
tvrdý, pevný, tepelný a zvukový izolátor užitkové předměty misky, kelímky, rádia, televizory, obkladačky pěnový - obalový a izolační materiál
Polyvinylacetát PVAC O C O
CF2 CF2
n
n
odolává vůči teplotám a chemikáliím povrchová úprava lyží, kuchyňské nádobí
Polymethylmethakrylát PMMA (plexisklo, organické sklo)
n
C O
O
průhledný, nárazuvzdorný, propouští UV doprava - kabiny dopravních prostředků, zubní protézy, konzervování biologických materiálů polyakryláty jiného druhu kontaktní čočky
nehořlavý, stálý na světle rozpustný v org. rozpouštědlech impregnace textilu, papíru emulzní nátěrové látky LATEX
Polykondenzace
CH3 C CH2
H3C
CH3
CH CH2
polyreakce, při níž ze dvou různých monomerů (s dvěma reaktivními skupinami) vzniká polymer, uvolňuje se vedlejší produkt vedlejší produkt- nízkomolekulová sloučenina - H2O, NH3, HCl polykondenzáty- polymery vzniklé polykondenzací polykondenzace- adičně- eliminační charakter
3
Polykondenzace stupňovitý charakter lze kdykoliv izolovat makromolekuly s různou délkou řetězce vedlejší produkt je třeba neustále odstraňovat, aby se neustanovila rovnováha (endotermický děj) n HO
CH2
OH CH2
+ n HOOC
COOH
O
CH2 CH2 O
O
O
H3C O C
C
kyselina tereftalová
+H+ H2SO4
C
C
O
O
H3C
O
O
OH
C
C
+
O CH3
dimethyltereftalát pomocí min. kyseliny se vytvoří kladný náboj na C, následuje eliminace n H3C
ethylenglykol
O CH3
O
O
OH
C
C
+
O CH3
+ HO CH2
CH2 OH
-H+ -CH3OH
- O CH2 CH2 O
O
O
C
C
polyester + H2O
polyetylenglykoltereftalát
polyethylenglykoltereftalát (PET)
Polymery vzniklé polykondenzací Polyestery PES: např. polyethylenglykoltereftalát diol + dikarboxylová kyselina k výrobě textilních vláken, nátěrových hmot a pryskyřic, tesilové (terylenové) vlákno zvlákňováním a spřádáním s vlnou (polyethylenglykoltereftálát) sklolamináty - elektroizolační vlastnosti automobilové karosérie, letadel, krytiny např. polyethylenglykolteraftalát
Nylon 66 Polyamidy PAD: obsahují peptidickou vazbu -CO-NH diamin + dikarboxylová kyselina
n H 2 N − [CH 2 ]6 − NH 2 + n HOOC − [CH 2 ]4 − COOH − → (2 n −1)H 2O hexan-1,6-diamin
kyselina hexandiová
HN CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 NH CO-CH2CH2CH2CH2-COn
polyamid nylon 6 6
4
Silon O H2N
CH2
CH2
COOH CH2 CH2 CH2
(H2C)5 -H2O
C N H
6 - aminohexanová kyselina
6 – kaprolaktan
O C
(H2C)5
NH (CH2) 5
N H
CO
syntetická vlákna mají některé přednosti před přírodními vlákny nemačkají se, pevné, elastické, hydrofobní odolávají plísním, molům negativní z hygienického hlediska nedostatečná propustnost vodní páry hořlavé
n
polyamid 6 silon
Fenolformaldehydové pryskyřice
fenoplasty nebo bakelity (nejdéle známé plasty – 1907 Baekeland) CH2
OH
n
H
O
+
OH H
OH
OH kys. prostředí H
CH2
+
n H 2O
n
fenol formaldehyd
novolak
novolak – termoplast – použití k výrobě laků – nátěrové hmoty a lepidla
v zásaditém prostředí vzniká zesiťovaná struktura – resol za ↑t vznikají prostorově zesíťované struktury – rezity (termosety) resoly + dřevěné piliny, BaSO4→ lisování → výlisky pro elektrotechniku, chemický a stavební průmysl
5
CH2H
resol
CH2
CH2
OH
OH
OH
-H2C
CH2-
H2C
CH2
-H2C
CH2-
OH OH
OH CH2
CH2
CH2-
Močovinoformaldehydové pryskyřice
močovina (její deriváty) + formaldehyd bezbarvé, na rozdíl od fenoplastů jsou bez zápachu dekorační, izolační, nátěrové látky výroba kelímků, talířů, misek, použití k obkladům – umakart
Epoxidové pryskyřice O
n
CH2
H
n H
N
H
C
O
N
H
+ CH2 O
H
N
O
C
H
N
H
H
N C
H
H
N
O
CH2 N
H
C
O
CH2 N
H
polyethery fenoly (vícesytné) + sloučeniny s epoxidovou skupinou laky, lepidla
n
O HC
CH2
6
Polyadice
nevzniká vedlejší produkt probíhá přesun H atomu v řetězci
průběh
Polymery vzniklé polyadicí Polyuretany
stupňový
řetězový
vznikají stupňovitou polyadicí glykol + diisokyanáty použití na syntetická vlákna a kůže, pěnové látky (molitan) a lepidla butan-1,4-diol + hexamethylendiisokyanát → polyuretan
n HO − (CH 2 )4 − OH + n O = C = N − (CH 2 )6 − N = C = O → − [O − (CH 2 )4 − O − CO − NH − (CH 2 )6 − NH − CO ]n −
7
