Полиэтилен, полипропилен, каучуки, полиамиды, полиэфиры.
В зависимости от условий полимеризации различают три вида полиэтилена (-СН2-СН2-)n.
1. Полиэтилен высокого давления или низкой плотности, получаемый при давлении 1000-3000 атм и температуре около 180°С, инициатором служит кислород. Макромолекулы имеют разветвленное строение, что объясняет его невысокую плотность.
2. Полиэтилен среднего давления получаемый при 35-40 атм и 125-150°С на металлоксидных катализаторах.
3. Полиэтилен низкого давления или высокой плотности, получаемый в среде органического растворителя при давлении около 5 атм и температуре ниже 80°С. Катализаторами являются металлорганические комплексы.
Т.е., один мономер, дает различные материалы. Это объясняется различными геометрическими формами макромолекул и разной способностью к кристаллизации. Полиэтилен высокого давления состоит из разветвленных макромолекул и представляет собой мягкий и эластичный материал. Полиэтилены среднего и низкого давления, имеют линейное строение и высокую степень кристалличности (85-90%) – жесткие продукты. Все полиэтилены обладают высокой морозостойкостью и могут эксплуатироваться при температурах до -70°С и даже до -120°С. Полиэтилены, являясь предельными углеводородами, стойки по отношению ко многим агрессивным средам (кислотам, щелочам и т.д.) и органическим жидкостям, из него производят бесшовные коррозионно-стойкие трубки, изоляционные оболочки электропроводов и пленки, применяемые в качестве упаковочного материала, покрытий, перегородок и т.д. Существенным недостатком полиэтилена является его быстрое старение, которое можно резко замедлить при введении в полимер противостарителей (фенолы, амины, газовая сажа).
Полимеризация пропилена(-СН2-СН(CH3)-)n осуществляется в присутствии металлорганических комплексов. При этом образуется стереорегулярный полипропилен. Он легко кристаллизуется и обладает высокой температурой плавления (175°С). Отличается высокой прочностью на разрыв и твердостью, сохраняет форму и хорошие механические свойства вплоть до температуры плавления. По прочности превосходит полиэтилен, но уступает ему по морозостойкости (температура хрупкости от -5 до -15 °С). Что устраняется путем совместной полимеризации пропилена с небольшим количеством этилена. Обладает такими же диэлектическими свойствами, как и полиэтилен, и более химически устойчив при повышенных температурах. Полипропилен является экологически чистым материалом.
Полиамиды - пластмассы на основе линейных синтетических высокомолекулярных соединений, содержащих в основной цепи амидные группы -CONH-. Полиамиды используются в машиностроении, автомобильной промышленности, текстильной промышленности, медицине и других областях. Получают поликонденсацией амидов многоосновных кислот с альдегидами, поликонденсацией высших аминокислот с дикарбоновыми кислотами и др. Основная часть полиамидов отличается высокой прочностью, жесткостью и вязкостью, а также стойкостью к воздействию внешней среды. Большая часть свойств объясняется наличием амидных групп, которые связаны между собой с помощью водородных связей. Ряд свойств зависит от содержания воды. Полиамиды взаимодействуют с окружающей средой обратимо впитывая влагу, собирая ее в аморфных областях полиамида. Влагопоглощение полиамидов напрямую влияет на их долговечность. Среди марок полиамидов наиболее известны: полиамид-6 (капрон) и полиамид-6,6 (нейлон, найлон). Цифры в названии означают число атомов углерода между группами -NH- в структурном звене.
Капрон (полиамид-6) [-NH-(CH2)5-CO-]n – представитель полиамидов. Получают путем полимеризации производного аминокапроновой кислоты – капролактама, в присутствии воды, играющей роль активатора, при температуре 240-270°С и в атмосфере азота. Нейлон (полиамид-6,6) [-OC-(CH2)4-CO-NH-(CH2)6-NH-]n получают поликонденсацией двух мономеров: адипиновой кислоты HOOC-(CH2)4-COOH и гексаметилендиамина H2N-(CH2)6-NH2 при расплавленни в атмосфере азота.
Благодаря сильному межмолекулярному взаимодействию, обусловленному водородными связями между группами –CO-NH-, полиамиды представляют собой труднорастворимые высокоплавкие полимеры с температурой плавления 180-250°С. Полиамиды применяются прежде всего для получения синтетического волокна.
Полиэфиры или полиэстеры - высокомолекулярные соединения, получаемые поликонденсацией многоосновных кислот или их альдегидов с многоатомными спиртами. Известны природные (янтарь) и искусственные полиэфиры. Наиболее известный представитель - лавсан.
Лавсан (полиэтилентерефталат) - представитель полиэфиров:
Продукт поликонденсации двухатомного спирта этиленгликоля HO-CH2CH2-OH и двухосновной кислоты - терефталевой (1,4-бензолдикарбоновой) HOOC-C6H4-COOH (обычно используется не сама терефталевая кислота, а ее диметиловый эфир). Лавсан является линейным жесткоцепным полимером. Наличие регулярно расположенных в цепи макромолекулы полярных сложноэфирных групп -О-СО- приводит к усилению межмолекулярных взаимодействий, придавая полимеру жесткость и высокую механическую прочность. Обладает также устойчивостью к действию повышенных температур, света и окислителей. Формование волокон на основе лавсана осуществляется из расплава с последующей вытяжкой нитей при 80-120 °С.
Применяется в производстве волокон и нитей для изготовления трикотажа и тканей; пленок, бутылей, упаковочного материала, контейнеров и др.; приводных ремней, канатов, парусов, рыболовных сетей, щеток, застежек "молния", струн ракеток и т.п.; хирургических нитей и материалов для имплантации в сердечно-сосудистой системе (эндопротезы клапанов сердца и кровеносных сосудов), эндопротезирования связок и сухожилий.