 |
Характеристика методов получения ВМС.
|
|
|
|
К ВМС относятся вещества сложного химического строения с большой молекулярной массой (порядка 104 – 106 а.е.м.). ВМС, или полимеры, представляют из себя длинные цепи, состоящие из одинаковых, многократно повторяющихся звеньев. Число звеньев в цепи называется степенью полимеризации и обозначается буквой n. Величина степени полимеризации может варьироваться в широких пределах: от нескольких единиц до 5000–10000 и более. Полимеры с высокой степенью полимеризации называются высокополимерами, с низкой – олигомерами.
Для получения полимеров используют низкомолекулярные соединения, называемые мономерами. Для удобства запоминания все мономеры можно разбить на три группы:
¨ мономеры для получения пластмасс;
¨ мономеры для получения каучуков;
¨ мономеры для получения волокон.
ВМС можно получить методами полимеризации и поликонденсации.
Получение ВМС (полимеров) из мономеров, осуществляемое за счёт разрыва кратных связей и протекающее без выделения побочных продуктов, называется полимеризацией. Реакция полимеризации, как правило, протекает в две стадии. В зависимости от характера первой стадии процесса различают радикальную и ионную полимеризацию. Радикальная полимеризация протекает в присутствии инициаторов – веществ, у которых энергия активизации появления свободных радикалов значительно меньше, чем у самих веществ, подвергающихся полимеризации. В качестве инициаторов чаще используются органические перекиси.
Важнейшие мономеры для получения полимерных соединений
| ФОРМУЛА | НАЗВАНИЕ | ФОРМУЛА | НАЗВАНИЕ |
| Для получения пластмасс | (NH2)2CO | Карбамид | |
| СН2 = СН2 | Этилен | Для получения каучуков и волокон | |
| СН2 = СН2Cl | Хлорвинил | CH2 = CH–CH=CH2 | Бутадиен |
| CH2 = CH–CH3 | Пропилен | CH2 = CH–CCl=CH2 | Хлоропрен |
| CH2 = CH–C6H5 | Стирол | CH2 = CH–C(CH3)=CH2 | Изопрен |
| CH2 = CH–CN | Акрилонитрил | H2N(CH2)5COOH | Аминокапроновая кислота |
| CH2 = C(CH3)COOCH3 | Метилметакрилат | H2N(CH2)6COOH | Аминоэнантовая кислота |
| CF2 = CF2 | Тетрафторэтилен | H2N(CH2)6NH2 | Гексаметилендиамин |
| HCOH | Формальдегид | HOOC–(CH2)4–COOH | Адипиновая кислота |
| C6H5OH | Фенол | HOOC–C6H4–COOH | Терефталевая кислота |
| C6H5NH2 | Анилин | HO–(CH2)2–OH | Этиленгликоль |
Примером реакции полимеризации является также получение каучуков. Надо иметь в виду, что при этом происходит перегруппировка связей. Одна p–связь разрывается и идёт на присоединение последующих молекул мономера, а вторая смещается в центр элементарного звена. Таким образом, двойная связь в макромолекуле полимера сохраняется. Так, при получении полибутадиена:
|
|
|
n CH2 = CH–CH=СH2 ® (–СH2 – CH=CH–CH2 –)n
Получение ВМС (полимеров) за счёт взаимодействия различных функциональных групп, протекающее с выделением низкомолекулярных побочных продуктов, называется реакцией поликонденсации.
Взаимодействие карбамида (мочевины) с формальдегидом протекает также в две стадии: сначала образование спирта, затем взаимодействие образовавшегося спирта со следующей молекулой карбамида.
(NH2)2C=O + CH2O ® NH2–C(O)–NH–CH2–OH;
NH2–C(O)–NH–CH2–OH + (NH2)2CO ® NH–CH2 –NH
ï ï
C=O C=O
ï ï
NH2 NH2
Характеристика методов промышленного производства олефиновых углеводородов
Олефины (от лат. oleum-масло) (алкены, этиленовые углеводороды., ненасыщенные ациклические углеводороды, содержащие одну двойную связь С=С; общая формула С n Н2 n . Атомы углерода при двойной связи имеют sp 2-гибридизацию и образуют s- и p-связи. Последняя состоит из двух базисных орбиталей - связывающей и разрыхляющей, образующихся за счет р -орбиталей атомов С. Энергия связи ~615 кДж/моль. Простейший олефин - этилен, валентные углы которого практически равны 120°. Для олефинов, начиная с С4Н8, наряду с изомерией углеродного скелета и различного положения двойной связи, возможна геометрическая (цис-, транс-)изомерия, обусловленная большим барьером вращения вокруг двойной связи.
|
|
|
Первое место по масштабам промышленного потребления среди олефинов занимает этилен; во всё возрастающих количествах применяют пропилен и бутены. Из высших олефинов основное значение имеют a-олефины с прямой цепью, получаемые термическим крекингомтвёрдого или мягкого парафина при температуре около 550 °С и каталитической олигомеризацией этилена с помощью алюминийорганическихкатализаторов. Полимеризацией олефинов получают высокомолекулярные продукты — полиэтилен, полипропилен и др. полиолефины. Полиэтилен— самый массовый вид пластмасс. Его производство растет очень быстро, и он широко используется во всех отраслях промышленности. Быстро прогрессирует синтез винилхлорида окислительным хлорированием этилена или смеси этилена с ацетиленом. Винилхлорид широко используется для производства многих полимерных материалов. Из поливинилхлорида изготавливают плёнки, трубы и прочие.
Большое значение в нефтехимическом синтезе приобрели окись этилена и окись пропилена; из них синтезируют гликоли, поверхностно-активные вещества, этаноламины и др. Значительное количество этилена расходуется на алкилирование бензола для производства стирола, окисление вацетальдегид и уксусную кислоту, для производства винилацетата и этилового спирта. Для получения спиртов, альдегидов и некоторых др. соединений используется оксосинтез. Хлорированием олефинов производят многие ценные растворители, инсектициды и др. вещества. Из высшихолефинов синтезируют алкилсульфаты, присадки к нефтепродуктам.
Характеристика процессов ОО и НХС.
|
|
|
