Хімія полімерів
Хі́мія поліме́рів (хі́мія високомолекуля́рних сполу́к) — галузь науки, яка вивчає хімічні та фізико-хімічні властивості, методи та закономірності реакцій синтезу і перетворень високомолекулярних сполук, а також вихідних реагентів (мономерів, олігомерів), які застосовуються для їх одержання. Галузь досліджує як штучні (поліолефіни, поліестери, поліаміди та ін.), так і природні полімери (крохмаль, целюлоза, лігнін).
Предмет вивчення[ред. | ред. код]
Вивчає кінетику, каталіз, механізм реакції полімеризації, поліконденсації, поліприєднання, полімераналогічних перетворень, деструкції і зшивання полімерів, процесів їх стабілізації та інших хімічних перетворень.
Встановлює взаємозв'язок між хімічною будовою та умовами синтезу із структурою та властивостями високомолекулярних сполук. Досліджує, у зв'язку із хімічною будовою, фізичні перетворення у полімерах і їх розчинах, а також структуру, фізичні, фізико-механічні властивості полімерів, поверхневі, міжфазні й інші явища, що відбуваються у полімерних системах і композитах.
Основні напрямки досліджень[ред. | ред. код]
- Синтез мономерів, нових ініціюючих та каталітичних систем, олігомерів для одержання на їх основі лінійних, розгалужених і сітчастих полімерів.
- Вивчення реакцій полімеризації, поліконденсації, поліприєднання, полігетероциклізації механізму і кінетики цих реакцій, впливу будови вихідних реагентів та умов синтезу на закономірності реакцій і властивості полімерів.
- Вивчення механізмів реакцій синтезу та хімічних перетворень у високомолекулярних сполуках під дією УФ, лазерного, радіаційного та іншого опромінювання, встановлення взаємозв'язків між механізмом реакцій і властивостями.
- Дослідження хімічних перетворень у полімерах і полімерних системах, їх механізму та закономірностей.
- Вивчення процесів термічної, термоокислювальної, світлової, механічної та біологічної деструкції і стабілізації полімерів; створення нових стабілізаторів, вивчення їх дії.
- Вивчення закономірностей синтезу блок-кополімерів, прищеплених і сітчастих полімерів, взаємопроникних полімерних сіток, механізму їх формування, встановлення взаємозв'язку їх властивостей зі структурою.
- Вивчення структури і фізико-хімічних властивостей полімерів, їх розчинів та гетерогенних полімерних систем.
- Дослідження поверхневих і міжфазних явищ у багатокомпонентних полімерних системах, їх структури та властивостей.
- Вивчення фізичних процесів у полімерах і полімерних системах у зв'язку із їх складом та хімічною будовою полімерної матриці.
- Хімічні та фізико-хімічні основи формування композиційних та мембранних полімерних матеріалів.
Історія[ред. | ред. код]
До кінця 19 століття було небагато відомо про структуру полімерних матеріалів. На основі вимірів тиску насиченої пари та осмотичного тиску було відомо, що у цих випадках йде мова про великі молекули з високою молекулярною масою. Хибним було припущення про те, що це колоїдні сполуки.
Проведені Г. Маєром та Ф. Кларком у 1928 році рентгеноструктурні дослідження каучуку пролили трохи світла на цю проблему. Однак перші результати були знову неправильно інтерпретовані, що привело до заниженого значення молекулярної маси визначеної цим методом[1]. Кристалічні тіла складаються із багатьох кристалітів (фактично мікрокристалів) з'єднаних межами. Як тепер відомо, полімерні молекули проходять через ці межі і присутні одночасно в багатьох кристалітах. Тоді це не було відомо, що і привело до неправильної інтерпретації результатів. Роботи Т. Сведбега з дослідження біомолекул (нобелівський лауреат із хімії 1926 року) привели до кращих результатів.
Батьком науки про полімери вважається німецький хімік Герман Штаудінгер. У 1917 році у своїй доповіді у швейцарській академії наук він повідомив, що високомолекулярні сполуки складаються із ковалентно з'єднаних довголанцюгових молекул[2]. 1920 року він публікує у доповідях німецького хімічного товариства статтю, яка засновує сучасну науку про полімери. Вже в 1924—1928 слідують роботи про будову полімерів, які заклали основи сьогоднішнього уявлення про цей клас сполук[3][4][5]. У 1953 році за свої роботи Герман Штаудінгер отримує нобелівську премію з хімії.
На початку 1950-х років німецький хімік Карл Ціґлер відкриває, що каталізатори на основі алкілалюмінію та тетрахлориду Титану дозволяють полімеризувати етилен у поліетилен вже при кімнатній температурі. До цього полімеризували етен при високому тиску в сталевих автоклавах. Добутий таким чином поліетилен мав інші властивості, вищий ступінь впорядкування. Італійський вчений Джуліо Натта базуючись на роботах Ціґлера розробив таку саму методику виробництва поліпропілену[6]. Ціґлер і Натта отримали за свої роботи в 1963 році нобелівську премію з хімії. Роботи[7] Поля Флорі та Мавріція Гуґґінса заклали основи теорії поведінки полімерів у розчинах, сумішах та їх кристалізації. На сьогодні вони становлять основи фізичної хімії полімерів.
Основи[ред. | ред. код]
Полімери складаються з одного або різних типів мономерів (грец. моно — один). Полімери, що складаються з одного сорту мономерів називають гомополімерами (грец. гомо — рівний), з різних сортів — кополімерами.
Процес отримання полімерів із мономерів називають полімеризацією або поліреакцією. При поліреакції розрізняють різні ступені: конденсація, ріст ланцюга. Про полімери говорять коли молекулярна маса досягає 10000 а. о. і більше. При сполуках меншої маси говорять про олігомери (грец. оліго — деякі).
Для аналізу полімерів використовують різні методи:
- непрямі — гель-хроматографія, віскозиметрія
- прямі — мас-спектроскопія, осмос, ебуліоскопія, статичне розсіювання світла (нефелометрія).
Механізми реакцій утворення описані в статтях поліконденсація, полімеризація, Полідобавлення.
Див. також[ред. | ред. код]
Посилання[ред. | ред. код]
- ↑ Meyer, Kurt H.; Mark, H.: Gummi. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft, Abteilung B: Abhandlungen, 1928, 61B 1939-49.
- ↑ Staudinger H., Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft 1920, 53, 1073.
- ↑ Staudinger, H.: Die Struktur des Gummis. VI.; Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft, Abteilung B: Abhandlungen 1924, 57B 1203-8.
- ↑ Staudinger H. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft 1926, Ges. 59.201.
- ↑ Staudinger, H.; Frey, K.; Starck, W.: Verbindungen hohen Molekulargewichts IX. Polyvinylacetat und Polyvinylalkohol., Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft, Abteilung B: Abhandlungen 1927, 60B 1782-92.
- ↑ Natta, G.; Pasquon, I.; Zambelli, A.: Stereospecific catalysts for the head-to-tail polymerization of propylene to a crystalline syndiotacfic polymer.; Journal of the American Chemical Society, 1962, 84, 1488-90.
- ↑ Flory, P. J.; Yoon, D. Y.: Moments and distribution functions for polymer chains of finite length. I. Theory.; Journal of Chemical Physics; 1974, 61, 5358-65.
Література[ред. | ред. код]
- Глосарій термінів з хімії // Й. Опейда, О. Швайка. Ін-т фізико-органічної хімії та вуглехімії ім. Л. М. Литвиненка НАН України, Донецький національний університет. — Донецьк : Вебер, 2008. — 758 с. — ISBN 978-966-335-206-0
- ВАК України. Паспорт спеціальності. N 17-09/1 від 29.01.98
- Основи хімії полімерів : Навч. посіб. / О. В. Суберляк, Є. І. Сембай; Нац. ун-т «Львів. політехніка». Ін-т дистанц. навчання. — Л., 2004. — 240 c. — (Дистанц. навчання; № 24). — Бібліогр.: с. 238—239.
|
Це незавершена стаття з хімії. Ви можете допомогти проєкту, виправивши або дописавши її. |
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||
