Поліаміди: характеристика та класифікація

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Херсонський національний технічний університет

Кафедра хімічного та біохімічного синтезу

РЕФЕРАТ

з дисципліни: «Хімія високомолекулярних сполук»

з теми: «Поліаміди»

Виконала: студентка групи 3ХО

Регеда В.С.

Перевірила: Логачова Л.І.

Херсон, 2011

Зміст

Вступ

1. Властивості і найважливіші характеристики полімерів

2. Характеристика та застосування поліамідів

Висновок

Список використаної літератури

Вступ

Полімери 

Полімери - хімічні сполуки з високої молекулярною. масою (від декількох тисяч до багатьох мільйонів), молекули яких (макромолекули) складаються з великого числа повторюваних угруповань (мономер них ланок). Атоми, що входять до складу макромолекул, з'єднані один з одним силами головних і (чи) координаційних валентностей. 

Класифікація полімерів

За походженням полімери діляться на природні (біополімери), наприклад білки, нуклеїнові кислоти, смоли природні, і синтетичні, наприклад поліетилен, поліпропілен, феноло-формальдегідні смоли. Чи атоми атомні групи можуть розташовуватися в макромолекулі у виді: відкритого чи ланцюга витягнутої в лінію послідовності циклів (лінійні полімери, наприклад каучук натуральний); ланцюга з розгалуженням (розгалужені полімери, наприклад амілопектин), тривимірної сітки (зшиті полімери, наприклад затверділі епоксидні смоли) . Полімери, молекули яких складаються з однакових мономірних ланок, називаються гомополімерами (наприклад полівінілхлорид, полікапроамід, целюлоза). 

Макромолекули того самого хімічного складу можуть бути побудовані з ланок різної просторової конфігурації. Якщо макромолекули складаються з однакових стереоізомерів з різних стереоізомерів, що чергуються в ланцюзі у визначеній періодичності, полімери називаються стереорегулярними. 

Полімери, макромолекули яких містять кілька типів моно мірних ланок, називаються сополімерами. Сополімери, в яких ланки кожного типу утворять досить довгі безперервні послідовності, які змінюють одне одного в межах макромолекули, називаються блоксополімерами. До внутрішніх (некінцевим) ланкам макромолекули однієї хімічної будівлі можуть бути приєднані одна чи кілька ланцюгів іншої будівлі. Такі сополімери називаються щепленими. 

Полімери, у яких кожен чи деякий стереоізомери ланки утворять досить довгі безперервні послідовності, які змінюють одне одного в межах однієї макромолекули, називаються стереоблоксополімерами. В залежності від складу основної (головної) ланцюга полімери, поділяють на: гетероцепні, в основному ланцюзі яких містяться атоми різних елементів, найчастіше вуглецю, азоту, кремнію, фосфору, і гомоцепні, основні ланцюги яких побудовані з однакових атомів. З гомоцепні полімерів найбільш поширені карбоцепні полімери, головні ланцюги яких складаються тільки з атомів вуглецю, наприклад поліетилен, поліметилметакрилат, политетрафторзтілен. Приклади гетероцепних полімерів - поліефіри (поліетилентерефталат, полікарбонати), поліаміди, сечовини-формальдегідні смоли, білки, деякі силіцієорганічний полімери. Полімери, макромолекули яких поряд з вуглеводневим групами містять атоми неорганогенних елементів, називаються елементоорганіческімі. Окрему групу полімерів утворять неорганічні полімери, наприклад пластична сірка, поліфосфонітрілхлорід. 

полімер синтез поліамід пластмаса

1. Властивості і найважливіші характеристики полімерів

Лінійні полімери мають специфічний комплексом фізико-хімічних і механічних властивостей.

Найважливіші з цих властивостей:

- здатність утворювати високоміцні анізотропні високо оріентірованние волокна і плівки, здатність до великих, що довгостроково розвиваються оборотним деформацій;

- здатність в високо еластичного стану набухати перед розчиненням;

- висока в'язкість розчинів.

Цей комплекс властивостей обумовлений високою молекулярною масою, ланцюговим будовою, а також гнучкістю макромолекул. При переході від лінійних ланцюгів до розгалужених, рідкісним тривимірним сіток і, нарешті, до густих сітчастих структур цей комплекс властивостей стає усе менш вираженим. Сильно зшиті полімери нерозчинні, неплавким і нездатні до високоеластичний деформацій. 

Полімери можуть існувати в кристалічному і аморфному станах. Необхідна умова кристалізації - регулярність досить довгих ділянок макромолекули. У кристалічних полімерах можливе виникнення різноманітних надмолекулярних структур (фібрил, сферолітов, монокристалів, тип яких багато в чому визначає властивості полімерного матеріалу. Надмолекулярних структури в незакрісталлізованних (аморфних) полімерах менш виражені, ніж у кристалічних. 

Незакрісталлізованние полімери можуть знаходитися в трьох фізичних станах: склоподібного, високо еластичне і в'язко текучий. Полімери з низкою (нижче кімнатної) температурою переходу з склоподібного у високо еластичний стан називаються еластомеру, з високою - пластиками. Залежно від хімічного складу, будівлі і взаємного розташування макромолекул властивості полімери можуть мінятися в дуже широких межах. Так, 1,4- цисполібутадіен, побудований із гнучких вуглеводневих ланцюгів, при температурі близько 20°С - еластичний матеріал, який при температурі -60°С переходить у склоподібного стану; поліметилметакрилат, побудований з більш твердих ланцюгів, при температурі близько 20 °С - твердий склоподібних продукт, що переходить у високо еластичний стан лише при 100 °С. Целюлоза - полімер з дуже твердими ланцюгами, з'єднаними міжмолекулярними водневими зв'язками, взагалі не може існувати у високо еластичний стані до температури її розкладання. Великі розходження у властивостях полімерів можуть спостерігатися навіть у тому випадку, якщо відмінності в будові макромолекул на перший погляд і невеликі. Так, стереорегулярними полістирол - кристалічна речовина з температурою плавлення близько 235°С, а не стереорегулярний взагалі не здатний кристалізуватися і розм'якшується при температурі близько 80°С. 

Полімери можуть вступати в наступні основні типи реакцій:

- утворення хімічних зв'язків між макромолекулами (так називане зшивання), наприклад при вулканізації каучуків, дубленні шкіри;

- розпад макромолекул на окремі, більш короткі фрагменти, реакції бічних функціональних груп полімерів з низькомолекулярними речовинами, що не торкаються основний ланцюг (так звані полімераналогічние перетворення);

- внутрішньо-молекулярні реакції, що протікають між функціональними групами однієї макромолекули, наприклад внутрішньо молекулярних циклізація.

Зшивання часто протікає одночасно з деструкцією. Прикладом полімер аналогічних перетворень може служити омилення полівтілацетата, що приводить до утворення полівінілового спирту. Швидкість реакцій полімерів з низькомолекулярними речовинами часто лімітується швидкістю дифузії останніх у фазу полімеру. Найбільш явно це виявляється у випадку зшитих полімерів. Швидкість взаємодії макромолекул з низькомолекулярними речовинами часто істотно залежить від природи і розташування сусідніх ланок щодо реагує ланки. Це ж стосується і внутрішньо реакцій між функціональними групами, що належать одного ланцюга. 

Деякі властивості полімерів, наприклад розчинність, здатність до грузлому течією, стабільність, дуже чутливі до дії невеликих кількостей чи домішок добавок, що реагують з макромолекулами. Так, щоб перетворити лінійний полімер з розчинного в цілком нерозчинний, досить утворити на одну макромолекул 1-2 поперечні зв'язки. 

Найважливіші характеристики полімерів - хімічний склад, молекулярна маса і молекулярно-масовий розподіл, ступінь розгалуженості і гнучкості макромолекул, стереорегулярними та інші. Властивості полімерів істотно залежать від цих характеристик. 

2. Характеристика та застосування поліамідів

Поліамімди -- полімер на основі синтетичних високомолекулярних сполук, що містять в основному ланцюзі амідні групи -CONH-. Поліаміди одержують поліконденсацією амідів багатоосновних кислот альдегідами, поліконденсацією вищих амінокислот або диамінів з дикарбоновими кислотами, конденсацією капролактаму і солей диамінів дикарбонових кислот і ін. Поліаміди застосовують у вигляді волокон типу капрон, нейлон, плівок, клеїв і покриттів, як антикорозійні матеріали для захисту металів і бетонів, в медицині (для хірургічних швів, в очній хірургії, для штучних кровоносних судин, як замінники кісток), як замінники шкіри.

Поліаміди - високомолекулярні сполуки, пов'язані з гетеро цепних полімерів, в основному ланцюзі яких містяться амідні зв'язки, за допомогою яких з'єднані між собою моно мірні залишки. Прикладом поліамідів є найлон. Тому розглянемо поліаміди на прикладах полімерах і найлона. 

Більшість ароматичних поліамідів розчиняється в обмеженому числі розчинників, що помітно звужує області їхнього застосування і ускладнює технологію переробки. Введення в поліамідні ланцюг сульфогруп позначається на розчинності полімерів. При певному змісті сульфогруп ароматичні поліаміди набувають здатність розчинятися у воді. Для розглянутих нами поліамідів цей перехід відповідає діапазону обмінної ємності 2,6-3,2 г-екв/м. У амідних розчинниках при значеннях обмінної ємності 2,6 г-екв/г і нижче вони утворюють стабільні розчини з концентрацією 5-15% мас. Слід зазначити, що всі представлені поліаміди незалежно від будови і кількості сульфогруп розчинні у 96%-ної сірчаної кислоти. 

Найлон (анид, поліамід-6, 6) отримують поліконденсацією двох мономерів: 

-Адипінової кислоти HOOC-()4-COOH ;

-Гексаметілендіаміна -() 6-.

Цифри в назві "поліамід-6, 6" означають число атомів вуглецю між амідних групами-NH-CO-в структурному ланці. Для забезпечення суворої еквівалентності адипінової кислоти і діамін спочатку готують їх сіль (сіль АГ) шляхом змішування реагуючих речовин в розчині метанолу: 

() 6 + HOOC () 4COOH?

[ ()6-]+[OOC-()4COOH]

Потім нагрівають водний розчин або суспензію (60-80%) очищеної солі в автоклаві. Після закінчення реакції розплавлений поліамід видавлюється з автоклава у вигляді безперервної стрічки, яка потім робиться на "крихту". Весь процес поліконденсації та подальші операції з розплавленим полімером проводять в атмосфері азоту, ретельно звільненого від кисню, щоб уникнути окислення і потемніння полімеру. 

Області застосування найлона, як і інших поліамідів, - отримання синтетичного волокна та деяких конструкційних деталей. 

Характеристики деяких поліамідів 

Поліамід ПА6-ЛТ-СВУ4 

Склонаповнені термостабілізовані, ударопрочная поліамідна композиція, стійка до дії масел та бензину. ПА6-ЛТ-СВУ4 рекомендується для виготовлення корпусних деталей електро-і пневмоінструментів, будівельно-оздоблювальних та інших машин, що працюють в умовах ударних навантажень і вібрацій. 

ТЕХНІЧНА ХАРАКТЕРИСТИКА 

Ударна в'язкість по Шарпі, КДж/м2, не менше 60 

Згинаючих напруга при руйнуванні, МПа, не менше 190 

Температура вигину під навантаженням при напрузі 1,8 МПа, 'С, не менше 180 

Електрична міцність,. КВ/мм, не менше 

- В початковому стані 22 

- Після витримки у воді 24 години 22 

Питомий об'ємний опір, ОМ см, не менше 

- В початковому стані 1 * 10 4 

- Після витримки у воді 24 години 1 * 10 4 

Поліамід ПА6-ЛПО-Т18 

Тальконаполненний пофарбований пластифікований композиційний матеріал ПА6-ЛПО-Т18 відрізняється підвищеною стабільністю розмірів, стійкістю до деформації, зносостійкість. Рекомендується для виготовлення деталей конструкційного, антифрикційного і електротехнічного призначення, що вимагають підвищеної розмірної точності. При переробці забезпечує низький знос ливарних машин і оснащення. 

ТЕХНІЧНА ХАРАКТЕРИСТИКА 

Ударна в'язкість по Шарпі, КДж/м2, не менше 30 

Температура вигину під навантаженням 'З 

- При напрузі 1,8 МПа, 80 

- При напрузі 0, 45 МПа, 179-200 

Міцність при розриві, МПа, не менше 77 

Електрична міцність, КВ/мм, не менше 25,0 

Згинаючих напруга при заданій величині прогину, МПа, не менше 90 

Поліамід ПА66-1А 

Конструкційний поліамід ПА66-1А - термостабілізовані продукт поліконденсації гексаметілендіаміда і адипінової кислоти. Відрізняється високими властивостями міцності, теплостійкістю, деформаційної стабільністю. Стійкий до дії лугів, масел, бензину. Використовується для виготовлення деталей, що працюють при підвищених механічних навантаженнях (шестерні, вкладиші підшипників, корпуси і т. д.) 

ТЕХНІЧНА ХАРАКТЕРИСТИКА 

Температура плавлення, 'С 254-260 

Ударна в'язкість по Шарпі, КДж/м2 

- На зразках без надрізу не руйнується 

- На зразках з надрізом, не менше 7,5 

Згинаючих напруга при заданій величині прогину, МПа, не менше 78 

Електрична міцність, КВ/мм 20-25 

Поліамід ПА66-2 

Конструкційний поліамід ПА66-2 - термостабілізовані продукт поліконденсації гексаметілендіаміда і адипінової кислоти. Відрізняється високими властивостями міцності, теплостійкістю, деформаційної стабільністю. Стійкий до дії лугів, масел, бензину. Використовується для виготовлення деталей, що працюють при підвищених механічних і теплових навантажень в електротехнічної промисловості. 

ТЕХНІЧНА ХАРАКТЕРИСТИКА 

Температура плавлення, С 254-260 

Ударна в'язкість по Шарпі, КДж/м2 

- На зразках без надрізу Чи не руйнується 

- На зразках з надрізом, не менше 7,2 

Згинаючих напруга при заданій величині прогину, МПа, не менше 81 

Електрична міцність,. КВ/мм, не менше 20 

Поліамід ПА66-1-Л-СВ30 

ПА66-1-Л-СВЗО - склонаповнені композиція на основі полімідной смоли. Рекомендується для виготовлення виробів конструкційного, електроізоляційного призначення, що застосовуються в машинобудуванні, електроніці, автомобілебудуванні, приладобудуванні, що працюють в умовах підвищених температур. 

ТЕХНІЧНА ХАРАКТЕРИСТИКА 

Згинаючих напруга при руйнуванні, МПа, не менше 200 

Ударна в'язкість по Шарпі, КДж/м2, не менше 40 

Температура вигину під навантаженням при напрузі 1,8 МПа, 'С, не менше 200 

Електрична міцність,. КВ/мм, не менше 20 

Питомий об'ємний електричний опір, ОМ см, не менше 2 * 10 4 

Поліамід ПА66-ЛТО-СВ30 

Поліамід ПА66-ЛТО-СВ30 - термостабілізовані склонаповнені композиція, що відрізняється стійкістю до дії антифризів, мінеральних масел, бензину. Має високі фізико-механічні показники. Рекомендується для виготовлення деталей в автомобілебудуванні. 

ТЕХНІЧНА ХАРАКТЕРИСТИКА 

Ударна в'язкість по Шарпі, КДж/м2, не менш 

- В початковому стані 40 

- Після витримки в антифризі протягом 20 годин при температурі 150'С 40 

Міцність при розтягу після витримки в етиленгліколь протягом 72 годин при температурі 135 'С, МПа, не менше 50 

Згинаючих напруга при руйнуванні, МПа, не менше 200 

Температура вигину під навантаженням 1,8 МПа, С, не менше 200 

Модуль пружності при розтягу, МПа 8000-11000 

Поліамід ПА610-Л 

Поліамід ПА610-Л - литтєвий термопласт, одержуваний поліконденсацією гексаметілендіаміда і себаціновой кислоти. Має високі фізико-механічні і електроізоляційні властивості, підвищеної розмірної стабільністю, низьким влагопоглощенієм. Матеріал масло-, бензіностоек. Застосовується для виготовлення деталей конструкційного, антифрикційного призначення, прецизійних деталей точної механіки (мілкомодульних шестерні, златники, манжети і т.д.). Дозволений для виготовлення виробів, що контактують з харчовими продуктами, та іграшок. 

ТЕХНІЧНА ХАРАКТЕРИСТИКА 

Ударна в'язкість по Шарпі, КДж/м2 

- На зразках без надрізу не руйнується 

- На зразках з надрізом, не менше 4,9 

Згинаючих напруга при заданій величині прогину, МПа, не менше 44,1 

Водопоглинання за 24 години,%, не більше 0,5 

Електрична міцність, КВ/мм, не менше 20 

Поліамід ПА610-Л-СВ30 

ПА610-Л-СВЗО - склонаповнені композиція на основі полімідной смоли ПА610. Відрізняється підвищеною міцністю, теплостійкістю, зносостійкість, малим коефіцієнтом теплового розширення. Вироби можуть працювати при температурі до 150'С і короткочасно до 180'С. Рекомендується для конструкційних деталей, що працюють в умовах підвищених навантажень і температури. 

ТЕХНІЧНА ХАРАКТЕРИСТИКА 

Ударна в'язкість по Шарпі, КДж/м2, не менше 29,4 

Модуль пружності при згині, МПа 7000-9000 

Температура вигину під навантаженням при напрузі 

- 1,8 МПа, 'С 190-200 

-0, 45 МПа, 'С 200-205 

Електрична міцність, КВ/мм, не менше 25 

Поліамід ПА610-Л-Т20 

Тальконаполненний пофарбований пластифікований композиційний матеріал ПА610-ЛПО-Т20 відрізняється підвищеною стабільністю розмірів, стійкістю до деформації, зносостійкість. Рекомендується для виготовлення деталей конструкційного, антифрикційного і електроізоляційного призначення, що вимагають підвищеної розмірної точності. При переробці забезпечує низький знос ливарних машин і оснащення. 

ТЕХНІЧНА ХАРАКТЕРИСТИКА 

Ударна в'язкість по Шарпі, КДж/м2, не менше 30 

Модуль пружності при згині, МПа 2000-3000 

Водопоглинання за 24 години,%, не більше 1 

Електрична міцність,. КВ/мм 20-30 

Усадка,% 0,8-1,7 

Приклади отримання поліамідів 

Аналоги поліпептидів можна отримати синтетично з w-амінокислот, причому практичне застосування знаходять сполуки цього типу, починаючи з «поліпептиду» w-амінокапронової кислоти. Ці поліпептиди (поліаміди) виходять нагріванням циклічних лактомов, що утворюють за допомогою бекмановской перегрупування оксидів циклічних кетонів. 

З цього розплаву полімеру капронової смоли витягуванням формують волокно капрон. У принципі, цей метод можна застосовувати для отримання гомологів капрону. 

Поліаміди можна отримувати і поліконденсацією самих амінокислот (з відщеплення води): 

Поліаміди зазначеного типу йдуть для виготовлення синтетичного волокна, штучного хутра, шкіри та пластмасових виробів, що володіють великою міцністю і пружністю (типу слонової кістки). Найбільше поширення отримав капрон, в наслідок доступності сировини та наявність давно розробленого шляхи синтезу. Ентант і рільсан мають перевагу великої міцності і легкості. 

Список використаної літератури

1. Несмеянов А.Н., Несмеянов Н.А. Органічна хімія. - М.: Хімія, 1974. 

2. Оганесян Е.Т. Найважливіші поняття та терміни в хімії. - М. «Вища школа», 1993. 

3. http://www.chem.msu.su/ 

4. http://www.chimmed.ru/ 

5. http://plc.cwru.edu

Размещено на Allbest.ru