Химия и физика полимеров - Тугов И.И.
ISBN 5—7245—0243—7
Скачать (прямая ссылка):
Органические полимеры содержат в главной цепи атомы углерода, а также кислорода, азота и серы. В боковые группы могут входить водород, галогены, соединенные непосредственно с углеродом, или атомы других элементов, непосредственно не соединенных с углеродом основной цепи.
Неорганические полимеры состоят из неорганических атомов и не содержат органических боковых радикалов.
Элементоорганические полимеры — это соединения, макромолекулы которых наряду с атомами углерода содержат неорганические фрагменты. По составу главных цепей их делят на три группы:
соединения с неорганическими цепями, обрамленные боковыми органическими группами;
соединения, в главной цепи которых находятся атомы углерода, а боковые группы содержат любые другие атомы, за исключением азота, серы, кислорода и галогенов, соединенных непосредственно с атомом углерода;
соединения с органонеорганическими цепями.
Соединения каждого класса можно разделить на гомоцепные и гетероцепные. У гомоцепных соединений цепи построены из атомов одного элемента, у гетероцепных — на разных.
При делении на гомоцепные и гетероцепные полимеры состав боковых групп не учитывают. Например, в поливинилаце-тате группы —СО—О— находятся в боковых ответвлениях
<^СН-А—СН^
о—со—сн3
а главная цепь макромолекулы полимера образована только из атомов углерода, и поэтому это соединение относится к гомо-цепным производным предельных углеводородов, имеющим боковые сложноэфирные группы. В полиэтилентерефталате труп-
лы —СО—О— входят в состав главной цепи, которая состоит из атомов углерода и кислорода
~0-СО-^^--СО-СН2-СНя~
поэтому его относят к кислородсодержащим гетероцепным соединениям.
Органические гомоцепные полимеры —это обычно карбоцепные соединения, главные цепи которых построены из атомов углерода. Они делятся на алифатические (предельные н непредельные) и ароматические углеводороды, галогенпроизводиые, спирты, кислоты, эфиры н т.д.:
Алифатические предельные
Полиэтилен Полипропилен
Полнвннилхлорнд Полнвиннлфторнд Поливиниловый спирт
Поливниилацетат
Полиакролеин
Поливниилметилкетои
Поливннвламии
Полииитроэтилеи
Полиакриловая кислота
Полиметнлакрилат
Полиакрнламид
Полнакрнлоннтрнл
—С Н2—С н$—
—сн2—сн— I
сн,
—СН2—СНС1 —
—СНг—СНГ—
—СН2—СН— I
ОН
—сн2-сн—
I
о—со—сн, —сн2-сн—
о=сн
—СНг—СН— I
о=с—сн,
—сн2-сн— I
ын2
—сн2-сн—
Аоа
—сн,—сн
I
о=с—он
—СНг—СН— о=с—О-СН,
—СНг—СН— I
о=с—ш2
—СНг—СН— I
С—N
10
Алифатические непредельные
Полибутадиен —СН2—СН=СН—СН2-
СНз I
Полинзолреи —СН2—С=-СН—СНг—
С1 I
Полихлоропрен —СН2—С=СН—СН2—
-о-
Ароматические
Полнфенвлеи
Жнрноароматнческие Полнэтнленфеинлен —СНг—СН2—^ Л
Неорганические гомоцепные полимеры получены только из элементов III—VI групп Периодической системы, наибольшее практическое значение имеют полимеры, состоящие из элементов IV н VI групп. С увеличением номера ряда внутри каждой группы возрастает степень делокализации и обобщения электронов, резко снижается энергия о-связей между атомами одного к того же элемента, т. е. способность элементов к образованию прочных связей.
Отсутствие органических обрамляющих боковых групп также оказывает существенное влияние на свойства неорганических макромолекул. В органических полимерах электронные орбнтали атомов боковых групп защищают главную цепь от атаки нуклеофильиых или электрофильных агентов, определяют характер межмолекулярных взаимодействий. В неорганических высокомолекулярных соединениях этот эффект ие проявляется.
Ниже приведены названия и формулы некоторых гомоцепиых неорганических полимеров:
Карбии ~С=С—С"С
Кумулеи =С=С=С=
Н Н I. I.
Полисилаи —51 ~
А А
н н
I I
Полигерм ан ~ йе—йе ~
I I Н Н
Полисера ~ Э—Б—Б ~
Число гомоцепиых неорганических полимеров довольно ограничено, большее распространение получили гомоцепные элементоорганические полимеры, состоящие из неорганических цепей, обрамленных органическими радикалами,
11
или из органических цепей (карбоцепиые) с боковыми элементооргаиически-мн группами:
I
Полноргаиосиланы ~ Бі
I
Полнвинилалкилснланы ~ СН2—СН ~
БИ^з И^СН*
Борсодержащие полимеры ~В~
I
И — алкнл или арил
Органические гетероцепные полимеры делят на классы в зависимости от природы функциональной группы, повторяющейся в главной цепи; соответственно различают кислород-, азот-, серусодержащие соединения и др. Они могут быть алифатическими или ароматическими в зависимости от того, алифатические или ароматические группировки находятся между функциональными группами. В табл. 1.1 приведены представители органических гетеро-цепных полимеров.
Неорганические гетероцепные полимеры построены из атомов элементов групп III (В, А1), IV (Бц Се, Те, РЬ, Бп), V (Р, Аб, БЬ) и VI (Б, Бе, Те), а также кислорода и азота; возможны также сочетания элементов III группы с Р, а V — с В. Ниже приведены некоторые представители этих полимеров:
N1? ]
\ В—
Полиборазол | | I? — алкнл
N1? или арил
V
Ж
ООО Полнкремнневая кислота ~ Бі—О—Бі—О—Бі—ОН
6н О О
С!
Пол ифосфоннтри л- ~р=И~
хлорид |
С1
Большую группу гетероцепных полимеров образуют элементоорганические соединения, из которых наибольшее практическое значение имеют полимеры, состоящие из неорганических цепей с органическими боковыми группами. К ним относятся кремнийсодержащие полимеры, главные цепи которых состоят из чередующихся атомов кремния и кислорода, азота, серы, металлов и т.д.
