Полиацителен, его свойства и особенности
Министерство образования
и науки РФ
Новосибирский
Государственный Технический Университет
Кафедра Химии и
химической технологии
Реферат по органической
химии
Выполнил: студент гр. ЭнБ-21
Кузнецова Ю.К.
Проверил: ст. преп. каф. ХХТ НГТУ
Найденко Е.С
Новосибирск- 2013г.
Оглавление
Введения
.
Формула полимера. Другие названия
.
Описание полимера
.1
История
.2
Место данного полимера в классификации полимеров
.3
Строение
.4
Получение
.
Свойства (физические и химические)
.
Приминение
Заключение
Высокомолекулярные соединения - химические вещества с большой
молекулярной массой, обладающие особыми свойствами. В молекулах, которых атомы
соединены между собой обычными ковалентными связями, такие молекулы называются
макромолекулами (мегамолекулами) - полимерами.
По происхождению и составу ВМС бывают следующих видов:
Элементорганические («полуорганические») ВМС являются
промежуточной группой между органическими и неорганическими.
По методам получения полимеры делятся: природные; синтетические;
искусственные, которые получены путем химической модификации природных
полимеров (например, эфиры целлюлозы).
По построению: линейные - с протяженной полимерной цепью;
разветвленные; сшитые - трехмерные.
По характеру построения полимерной цепи: карбоцепные - полимерная
цепь состоит из атомов углерода (полиэтилен, поливинилхлорид, поливинилацетат и
т.д.); гетероцепные- полимерная цепь содержит кроме атомов углерода другие
атомы- O,N,S и др. С органической цепью- полимеры содержат в цепи органогенные
элементы. С неорганической цепью - полимеры содержат в цепи « неорганические»
элементы и органические боковые группы.
Названия карбоцепных полимеров составляют из названий исходного
мономера и приставки поли- (полиэтилен, полистирол). Гетероцепные полимеры
называют, по названию класса соединений с приставкой поли - (полиэфиры,
полиамиды).
Методы получения полимеров и их превращений.
1) Реакция
полимеризации
) например,
реакция образования полиэтилена из этилена
СН2
= СН2 → (-СН2 - СН2-)n;
3) Реакция
поликонденсации
) например,
реакция образования фенол-формальдегидной смолы из фенола и формальдегида
n
С6Н5ОН + nСН2О → [- С6Н3
(ОН) - СН2 - С6Н3 (ОН) -]n + 2nН2О.
В
реакциях полимеризации рост полимерной цепи осуществляется за счет разрыва
двойных или тройных связей в молекуле мономера. В реакциях поликонденсации
образование макромолекулы происходит за счет взаимодействия функциональных
групп, при этом всегда образуются побочные продукты.
Реакции
сшивания. Это реакции образования поперечных химических связей между
макромолекулами с образованием пространственной сетки. В резиновой
промышленности эти реакции называются вулканизацией, в промышленности -
отверждением. При небольшом количестве поперечных связей (редкая сетка)
получаются мягкие эластичные продукты, т.е. если степень сшивки полимера
невысока, он сохраняет свою растворимость. Большое количество сшивок приводит к
формированию очень жесткой структуры. Поперечные связи могут образовываться
между атомами углерода без добавления каких-либо веществ или при помощи
вулканизаторов или отвердителей. Сера в каучуках - резина и эбонит (от 3 до 32%
масс.). Так как при высокой плотности поперечно-сшивающих связей образуется
нерастворимая трехмерная сетчатая структура, то такие сильно сшитые материалы
получают в результате термообработки, и они называются термореактивными или
термоотвержденными. Продукты - неплавкие и нерастворимые.
Полимеры, у которых при нагревании не образуется поперечных
связей, которые сохраняют свою растворимость и способность к плавлению,
называются термопластичными.
1. Формула полимера. Другие названия
ПОЛИАЦЕТИЛЕН
[-CH=CH-]n
Или (CH)n
полимер
ацетилена или купрен.
2.
Описание полимера
Твердый
реактопласт; в зависимости от метода получения - черный порошок, сероватый
пористый материал, серебристые или золотистые пленки.
.1
История
Впервые
получен Дж. Наттой в 1957 г.
.2
Место данного полимера в классификации полимеров
Полиацителен
относится к высокомолекулярным соединениям с сопряженной системой связей
.3
Строение
Полиацетилен
- полупроводник (уд. электропроводность 10-7 и 10-3 Ом-1·м-1 соотв. для цис- и
транс-форм). Электронная структура транс-формы полиацетилена характеризуется
наличием неспаренных электронов, что объясняется нарушением чередования
одинарных идвойных связей в цепи. Подвижность таких дефектов определяет
большинство электрофиз. характеристик полиацетилена.
полиацителен
полимер ацетилен
2.4
Получение
Получают
полиацетилен полимеризацией ацетилена или полимерана-логичными превращениями из
насыщенных полимеров.
Реакция
полимеризации:
nHC≡CH→
(HC=CH)n
Основные
методы:
)пропускание
ацетилена над реактором катализатора Al(C2H5)3-Ti(OC4H9)4
в органическом растворителе (напр., гептан, толуол) при т-рах от -800C
до 1800C. Полиацетилен формируется на поверхности раствора в виде
пленки, состоящей из фибрилл диаметром 20-50 нм; плотность 0,4-0,7 г/см3.
)
Пропускание ацетилена в р-р катализатора Со (NO 3)2-NaBH4
в C2H5OH при т-рах от -700C до -400C.
Полиацетилен образуется в виде геля или суспензии, из которых можно формовать
пленки поливом, напылением, фильтрованием и др. способами. Пленки состоят из
фибрилл, близких по структуре к полученным по первому методу; плотн. 0,3-0,7
г/см3. Обоими методами пленки полиацетилен можно получать на
поверхностях различных материалов, нанося на них тонкие слои раствора катализатора,
над которыми пропускают ацетилен. Первый метод предложен Ш. Ширакавой с
сотрудниками в 1971, второй-Jl. Латинжером в 1960.
)
Двустадийный метод, предложенный Дж. Эдуардсом и В. Фестом из г. Дарем в 1980.
Вначале получают форполимер полимеризацией
6,8-бис-(трифторметил)три-цикло[4.2.2.0]дека-7,9-триена в присутствие WCl6-(CH3)4Sn
в хлорбензоле. Из форполимера поливом формуют пленки, к-рые подвергают
нагреванию; при 40-1000C от форполимера отщепляется
1,2-бис-(трифторметил)бензол и образуется полиацетилен. Пленки полиацетилена
имеют низкую кристалличность, не-фибриллярную морфологию; плотность= 1,05 г/см3.
Все
три метода были многократно модифицированы, однако в литературе полиацетилены,
полученные этими методами, принято называть ширакавским, латинжеровски м и
дурхемовским.
3.
Свойства (физические и химические)
Плотность
полиацетилена = 0,04-1,1 г/см, степень кристалличности 0-95%. Известны цис- и
транс-формы полиацетилена; цис-форма при нагр. до 100-1500C
переходит в транс-форму. Полиацетилен не растворим ни в одном из известных
органических растворителей.
Электрофиз.
и хим. св-ва зависят от метода получения и морфологии полиацетилена. Наиб.
подробно изучены пленки. Последние (полиацетилен цис-формы)могут вытягиваться
под нагрузкой 15-20 МПа (макс. удлинение в 8 раз). Прочность пленок 
до 38 МПа. Полиацетилен
- полупроводник (уд. электропроводность 10-7 и 10-3 Ом-1·м-1
соотв. для цис- и транс-форм). Электронная структура транс-формы полиацетилена
характеризуется наличием неспаренных электронов, что объясняется нарушением
чередования одинарных и двойных связей в цепи. Подвижность таких дефектов
определяет большинство электрофизических характеристик полиацетилена.
Допирование
полиацетилена (введение небольших кол-в примесей) осуществляется при его
взаимодействие с сильными донорами или акцепторами электронов. В результате
изменяется структура полиацетилена и его электропроводность приближается к
электропроводности металла
Применяют в основном химические и электрохимические методы
допирования. По первому из них пленки полиацетилена обычно обрабатывают парами
допирующего агента или погружают в него раствор. Допирующими агентами служат
щелочные металлы, галогены, кислоты Льюиса. По второму методу через растворы
солей пропускают постоянный электрический ток, используя в качестве электродов
пленки полиацетилена.
В обоих случаях протекают окислительно.-восстановительные
реакции, например:
Электрохимические ячейки с электродами из пленок
полиацетилена обладают большой электрохимической емкостью и плотностью тока.
Например, для ячейки полиацетилен - Li с электролитом LiClO4 в
пропиленкарбонате электрохимическая емкость в пересчете на полимерный электрод
составляет 250 (Вт · ч)/кг, плотн. тока 50-200 мА/см2.
Параметры кристаллической структуры допированного
полиацетилена зависят от типа допирующего агента, но в большинстве случаев они
близки соед. включения графита Электропроводность допированного полиацетилена
также зависит от типа допирующего агента и увеличивается с глубиной
допирования. Макс. электропроводность, равная 1,5· 107 Oм-1м-1,
получена у полиацетилена, допированного I2.
4. Применение
Полиацетилен
можно применять для создания источников тока и ионных конденсаторов, работающих
на принципе электрохимического допирования, как фотопреобразователи и солнечные
батареи, заменители цветных металлов. Однако из-за трудностей переработки и в
связи с изменением свойств со временем полиацетилены пока не нашли широкого
практического применения. Создание перерабатываемых полиацетиленов связано в
основном с получением привитых и блок-сополимеров полиацетиленов и композиций
полиацетиленов с насыщеными полимерами.
Заключение
Полимер
образуется из мономеров в результате реакций полимеризации или поликонденсации.
К полимерам относятся многочисленные природные соединения: белки, нуклеиновые
кислоты, полисахариды, каучук и другие органические вещества. В большинстве
случаев понятие относят к органическим соединениям, однако существует и
множество неорганических полимеров. Большое число полимеров получают
синтетическим путем, но основе простейших соединений элементов природного
происхождения путём реакции полимеризации, поликонденсации и химических
превращений. Название полимер образуются из названия мономера с приставкой поли
-: полиэтилен, полипропилен, полиацетилен и т.п.
Полиацетилен интересен тем, что введением в него определенных
добавок (допирование) можно получить электропроводящий полимер с металлическими
свойствами. Преимущество полиацетилена в том что его прочность составляет 38
МПа, что превышает нормальное атмосферное давление в 380 раз. Полиацетилен
можно использовать в фотопреобразователях и солнечных батареях, но из за
трудностей его получения, широкого применения он не имеет.