Вулканізація каучуків

Каучуки внаслідок нагрівання розм’якшуються, стають липкими, а внаслідок охолодження – крихкими і жорсткими, Ці недоліки усувають вулканізацією. Вулканізацією називають процес перетворення каучуку на гуму під час його нагрівання з сіркою. Сірка приєднується до полімеру в місцях розриву подвійних зв’язків, “зшиваючи” молекули каучуку:

Гума – наповнений полімер, що має просторову будову. Гума більш еластична і стійка до зміни температури і дії розчинників (нерозчинна в бензині), ніж невулканізований каучук. Це пояснюється тим, що в гумі між лінійними макромолекулами крім міжмолекулярних сил існують також сили хімічних зв’язків. Каучук з масовою часткою сірки до 32% називають ебонітом. Ебоніт – тверда речовина з властивостями ізолятора.

Формальдегід полімеризується, утворюючи поліформальдегід – полімер лінійної структури:

Формаьлдегід Поліформальдегід

З поліформальдегіду виготовляють оптичні деталі та деталі, якими замінюють металічні.

Реакція поліконденсації

З іншими поліфункціональними сполуками (що містять дві і більше функціональних групи) формальдегід вступає у реакцію полі­конден­сації Під час нагрівання суміші альдегідів і фенолів за наявності каталізаторів (кислот або лугів) відбувається реакція поліконденсації – утворюється вода та фенолформальдегідна смола, яка має велике промислове значення.

Реакцією поліконденсації називається реакція утворення високомолекулярної сполуки, в процесі якої виділяються побічні низькомолекулярні продукти – вода, аміак, хлороводень тощо. Щоб зрозуміти зміст реакції, згадаємо, що у бензольному ядрі молекули фенолу атоми водню дуже рухливі (в положеннях 2, 4, 6), а формальдегід здатний до реакції приєднання за місцем подвійного зв’язку С=О:

Сполука, що утворюється, є одночасно фенолом і ароматичним спиртом. Вона вступає в реакцію з другою молекулою фенолу:

Утворена молекула містить два бензольних ядра і знову сполучається з наступною молеку­лою формальдегіду. Крім того, молекула формальдегіду може приєднуватись і в пара-положення

Потім знову відбувається взаємодія з молекулою фенолу і т.д. Будову утворених молекул можна зобразити такою формулою:

Утворюються резольні смоли, що мають лінійну будову і здатні розчинятися в органічних розчинниках. При подальшій поліконденсації утворюються резитоли, які при підвищеній температурі тільки розм’якшуються. А при подальшому нагріванні останні переходять у неплавкі резити, що мають просторову будову:

Фенолформальдегідні смоли відносяться до термореактивних. З фенолфор­маль­дегідних смол виробляють термостійкі пластмаси – фенопласти, текстоліт, які застосовують як теплозахисні, теплоізоляційні, антикорозійні матеріали.

До поліфункціональних сполук (що містять дві і більше функціональних групи) відносяться також двохатомні спирти, двохосновні карбонові кислоти, амінокислоти, вуглеводи та інші. Вони також здатні вступати у реакції поліконденсації, внаслідок яких утворюються полімери з високими технічними якостями.

Поліконденсацією терефталевої – двохосновної ароматичної карбонової кислоти з етилен­гліколем – двохатомним спиртом одержують поліетилентерефталат

Поліетилентерефталат має високу механічну міцність, термостійкість, відмінні електроізоляційні властивості і знаходить застосування в металоплівкових конденсаторах, для виготовлення синтетичного волокна (лавсан), тари (РЕТ-пляшки) тощо.

Амінокислоти містять дві фунціональні групи – карбоксильну і аміногрупу. Для амінокислот характерна реакція поліконденсації з утворенням поліпептидів. В результаті цієї реакції утворюється група атомів , яка називається пептидною, або амідною, а зв’язок між атомами карбону та нітрогену в ній – пептидним . Речовини, які містять пептидні групи – поліпептиди. За допомогою пептидних зв’язків залишки α–амінокислот сполу­чаються і утворюють молекули білків.

Під час конденсації -амінокапронової кислоти утворюється капрон:

Молекули капрону мають лінійну структуру. Молекулярна маса макромолекул становить 16000–22000. У промисловості капрон одержують полімеризацією капролактаму (внутрішній циклічний амід ε-амінокапро­нової кислоти) у автоклаві (270 С, 1,5 – 2 МПа) у присутності невеликої кількості води. Одержаний продукт плавиться при 215ºС. Капрон витягують у волокно, яке не поглинає воду, не втрачає міцність, не гниє у вологому стані і не псується міллю. Воно більш стійке до стирання, ніж усі натуральні волокна. З капрону виготовляють механічні деталі, що замінюють металеві. Висока міцність капрону обумовлена утворенням численних водневих зв’язків між його макромолекулами в результаті взаємодії груп –NH– та –СО–. Але капрон має також істотні недоліки – його молекули гідролізуються під дією кислот в місцях амідних зв’язків, за температури 215 ^оС він плавиться.

Взаємодією гексаметилендиаміну з адипіновою кислотою одержують інший поліамід – найлон. Реакція поліконденсації :