Syntetické makromolekulární látky
barviva a léčiva
Klasifikace makromolekulárních látek, jejich složení a struktura, obecné vlastnosti.
Způsoby výroby makromolekulárních látek a jejich přehled. Barviva a léčiva.
Syntetické makromolekulární látky se skládají ze základní jednotky nazývanou “mer” – jsou to téměř výhradně uhlíkaté řetězce s dvojnou vazbou, na kterých je často navázaná nějaká jiná funkční skupina, nebo skupiny.
Různýmy metodami můžeme docílit toho, že se dvojná vazba rozdělí na jednoduchou a na uhlících vzniknou další dva volné elektrony, na které se může navázat stejně připravená molekula jiného meru, vzniká tak uhlíkatý řetězec, u ktérého se periodicky opakují funkční skupiny. Podle délky rozdělujeme na oligomery(do 10 merů(10 až 10).
Dělíme je podle chemické reakce při které vznikly, jsou to
- Polymerace
- (Zaniká dvojná vazba C=C, nevznikají vedlejši produkty, reakce probíhá za vysokého tlaku (20 – 50 MPa), vzniká takto například polyethylen)
- Polykondenzace
- (2 typy monomerů, spojení přes funkční skupiny (COOH, NH2, OH), ne přes uhlíky, vznikají peptidické vazby, ale ne způsobem bězným z organismu – z aminokyselin, vznikají vedlejší produkty – voda, methanol, magnetofonové pásky, skelná vlákna, silon, fenolformaldehydová pryskyřice, bakelit, umakard, nízký tlak, energeticky nenáročné)
- Polyadice (2 typy monomerů, málo používaný způsob výroby, spojení do polymeru přes karbonilovou skupinu C=O – polyuretany, vznikají reakcí dvojsytných alkoholů s diizokyanáty , molitany, umělá kůže)Podle typu řetězce
- lineární – např. Polyethylen
- Izotaktický – fční skupiny se opakují na každém uhlíku ve stejné rovině
- Syndiotaktický – periodická záměna
- Ataktický – nepravidelně rozmístěné zbytky na řetězci
- plošně zesíťované – vedlejšími vazbami se spojují lineární řetězce, amylopektiny, PVC, Tesil, Silon, textilní vlákna, kaučuk
- prostorově zesíťované – polyuretanyPodle chování za zvýšené teploty
- termoplasty – po zahřátí na určitou teplotu se stávají tvárnými, tvoří vzájemně nepropojené řetězce (PVC – vznikají nebezpečné látky)
- termosety – vůči teplotám jsou stálé (teflon)elastomery – syntetické polymery, které lze natahovat někdy až na desetinásobek původní délkyplasty – vhodnými příměsemi upravené syntetické polymery
Způsob přípravy
Radikálová polymerace
Pomocí UV záření se rozdělí organický peroxid tak, že vazba mezi dvěma kyslíky ze rozdělí přesně napůl. Vzniknou tedy dva velice reaktivní radikály R-O+, které donutí zreagovat jiné molekuly. Vzniká takto například polyethylen, polypropylen.
- Iniciace – narušení dvojné vazby monomeru vznikne radikál na konci vznikajícího řetězce
- Propagace – tento radikál donutí další monomery aby se na něj navázaly a řetězec se prodlužuje.
- Terminace – spojení dvou dlouhých řetězců, odštěpení R-O skupiny.Vznikla makromolekula, rapidně se změnilo látkové množství v soustavě.
Katalyzovaná (Iontová) polymerace
Cigler-Nettovy katalyzátory dávají kladné částice – Lewisovské kys (AlCl3, BF3)
(výroba polyesterů, kaučuky – není třeba vysokých tlaků)
Trialkyl hliníku (C2 H5)Al3 tvoří záporně nabité částice (takto vzniká polyvinylchlorid – PVC)
Elastomery
Elastická vlákna
Základem je přírodní kaučuk – izopren (butadien)
Latex, šťáva pro výrobu laků a barev
Vulkanizace – získávání pruznosti, v místech kde zůstala dvojná vazba se naváže síra.
Kaučuk se dnes vyrábí převážně uměle – Butadien-styrenovy kaučuk
Kaučuk + saze, výroba pneumatik
Neopren – potapěčský neopren
Polykondenzované makromolekuly
Peptidická vazba, textilní vlákna
PAN – umělé hedvábí
Vznik nylonu
Hexamethylendiamin + kys. Adipová
H2N-(CH2)6-N2H + COOH-(CH2)4-COOH
Polyestery – PET lahve – polyethylentereftalát (při výrobě se uvolňuje methanol),
Tesil -> neznačkový=terylen (neabsorbuje vodu)
PES – polyester – obalová fólie – struktura sítě
Epoxydové pryskyřice – aromatické jádro, složité a variabilní látky, lepidla
Fenolformaldehydové pryskyřice – bakelit (první plast, černošedý, špatně obarvitelný, prostorové vlákno)
Aminoformaldehydová prys. Močovina s formaldehydem = Umakard
Polysiloxany – Silikony, tetralkyl křemíku se dehydrolyzuje a polykondenzuje
Používají se jako tmely
Jsou hydrofobní
Polyadované makromolekuly
Polyuretany, vazba není C=C ale C-X
Také zde se uplatňuje peptidická vazba
Molitan – používá se na matrace,podrážky bot,jádra lyží, plošně větvený polymer
Přehled
Polyethylen PE
Nejvyráběnější plast
Získává se crackováním z ropy nebo dehydratace ethanolu, hydrogenace ethynu, dehydrogenace ethanu
PE-HD vysokohustotní za vysokého tlaku, PE-LD nízkohustotní za nízkého tlaku
Obalový materiál, folie, hračky, interiéry aut, mikrotenové sáčky, ozubená kola,izolace
Popypropylen PP
při zpracování ropy, dehydrogenací propanu
elektroizolační materiál, zdravotnické potřeby (lze
sterilizovat), textilní vlákna, obalová technika
Polyvinylchlorid PVC
termicky labilní, termoplast
hračky, změkčuje se ftaláty
výroba HCl + ethyn (acetylen)
Polystyren PS
Monomer Vinylbenzen
2 způsoby výroby (pěnový – ochrana elektroniky, obalový materiál, nejlehčí plast; blokový – podobý jiným plastům)
Polytetrafluorethylen PTFE
Teflon
Termoset, tepelně odolný, mechanicky odolný, nádobí, drahý na výrobu
Povrch lyží, oblečení
Polyvinylacetát PVAC
Kapalný a přilnavý, lepidla
Polyakrylonitril PAN
Textilní vlákna
Indukuje statickou elektřinu
Mísí se s jinýmy textilnímy vlákny nebo bavlnou
Polymethylmetakrylát PMMA
organické sklo, plexisklo
zubní protézy