XIV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2022

Привитые сополимеры

Привитые сополимеры- разветвленные высокомолекулярные соединения, макромолекулы которых состоят из основной цепи и боковых ответвлений, различающихся по составу и/или строению. Схематично привитые сополимеры можно изобразить так:

(А и В - мономерные звенья различного типа, Х – промежуточная группа, k, n и l показывают число мономерных звеньев в последовательностях). Основная и боковые цепи могут быть гомо- (показаны на схеме) и сополимерами.

Для получения блок- и привитых сополимеров не подходят методы прямой сополимеризации и используются реакции химических превращений полимеров, которые осуществляются двумя основными способами:

1) реакциями в системе полимер – мономер,

2) реакциями в системе полимер-полимер.

Реакции в системе полимер – мономер

Для получения привитых сополимеров необходимо в макромолекуле создать реакционные центры, на которых происходит полимеризация. Для этих целей используется радикальная полимеризация и реже – ионная полимеризация.

1 Радикальная полимеризация (одностадийный метод)

1) В мономере В растворяют гомополимер, состоящий из звеньев А, и добавляют радикальный инициатор.

2) Под действием радикала, образовавшегося при распаде инициатора, происходит радикальная полимеризация мономера В.

3) Затем осуществляется передача цепи от макрорадикала цепи из звеньев В на полимер из звеньев А путём отрыва подвижного атома водорода.

В результате в основной цепи полимера из звеньев А образуется радикал и происходит привитая полимеризация мономера В.

Например, прививка стирола к полибутадиену идёт по схеме:

Полученный привитой сополимер называется полибутадиен-пр- стирол, где первым в названии указывается мономер, образующий основную полимерную цепь, а вторым – прививаемый мономер.

В результате рассмотренного одностадийного метода образуется смесь продуктов, состоящая из привитого сополимера, гомополимера из звеньев мономера А и гомополимера из звеньев мономера В.

Эффективность такого метода получения привитого сополимера зависит от скорости передачи цепи на полимер, которая определяется температурой, соотношением полимера и мономера, концентрацией инициатора, подвижностью отрываемого от цепи атома, реакционной способностью мономера В и полимера . Метод характеризуется технологической простотой и широко применяется в промышленности.

В общем виде прививку путем передачи цепи можно изобразить схемой:

 

2 Радикальная полимеризация (двухстадийный метод)

Получить привитой сополимер без примесей гомополимеров можно путем проведения реакции в две стадии. На первой стадии на гомополимер действуют свободными радикалами (R•) или γ−облучением, а затем на второй стадии реакции вводят мономер В. Реакция осуществляется по схеме:

Рассматриваемый метод позволяет получить чистый привитой сополимер, однако скорость реакции в этом случае меньше, чем при облучении смеси гомополимера и мономера.

Получение макрорадикалов :

Для получения привитых сополимеров генерирование макрорадикалов может быть осуществлено разными путями:

1) При УФ-облучении полимера:

 

2) При окислении полимеров на воздухе с последующим разложением гидропероксидных групп при нагреве:

Разложение гидропероксидных групп в макромолекуле возможно в присутствии восстановителя:

Прививку методом передачи цепи проводят в массе, растворе, суспензии и эмульсии. Этим методом в промышленности получают ударопрочный ПС, сополимеры акрилонитрила, бутадиена и стирола (АВС-пластик)

Реакции в системе полимер – полимер

Основой этого метода получения привитых сополимеров является взаимодействие полимеров или олигомеров путем конденсации функциональных групп или путем рекомбинации макрорадикалов различных полимеров.

3 Конденсационный метод

Получение привитых сополимеров возможно реакциями функциональных групп различных гомополимеров, когда функциональные группы одного гомополимера способны реагировать с функциональными группами другого гомополимера.

Если функциональные группы у одного гомополимера рапределены вдоль цепи, а у другого гомополимера являются концевыми, то при их взаимодействии получаются привитые сополимеры:

Пример получения привитого сополимера путём конденсации функциональных групп различных гопополимеров:

Образование привитых сополимеров возможно и с помощью низкомолекулярных бифункциональных сшивающих агентов (диизоцианатов, диаминов, дихлорангидридов и др.)

Пример:

Преимуществом такого способа получения привитых сополимеров является возможность использования в качестве боковых цепей готовых полимеров с требуемыми свойствами, а недостатками является низкая скорость конденсации и небольшие выходы привитых сополимеров вследствие трудности проведения реакции до полного превращения реагентов.

4 Радиационные методы синтеза привитых сополимеров

а) облучение полимера в присутствии мономера

б) предварительное облучение полимера с последующей обработкой его мономером.

Скорость радиационной привитой сополимеризацией определяется дозой и интенсивностью облучения, температурой, природой полимера, средой, наличием ингибиторов, кислорода и.т.д.

В результате облучения полимера возникают свободнорадикальные центры в результате распада связей С-Н или других. Эти центры инициирует свободнорадикальную полимеризацию добавленного мономера.

Радиационная привитая сополимеризация позволяет получать полимеры с улучшенными свойствами:

Взаимодействие мономеров с функциональными группами полимера (NH,OH,COOH, -C=C-)

5 Миграционная полимеризация

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Привитые сополимеры [Электронный ресурс]  https://studfile.net/preview/1825282/page:19/

2.Привитые  сополимеры   [Электронный  ресурс]  http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2/3675.html

3. Методы получения блок и привитых сополимеров [Электронный ресурс] https://studbooks.net/2285688/matematika_himiya_fizika/metody_polucheniya_blok_privityh_sopolimerov

Код для цитирования: Скопировать