Хімія полімерів

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук

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]

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 ренгеноструктурні 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 з 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-го року він публікує у доповідях німецького хімічного товариства статтю, яка засновує сучасну науку про полімери. Вже у 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 в поліетилен вже при кімнатні температурі. До цього полімеризували етен при високому тиску в стаевих 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 у 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 з 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:

Механізми реакцій утворення описані в статтях поліконденсація, полімеризація, Полідобавлення.

Посилання[ред.ред. код]

  1. Meyer, Kurt H.; Mark, H.: Gummi. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft, Abteilung B: Abhandlungen, 1928, 61B 1939-49.
  2. Staudinger H., Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft 1920, 53, 1073.
  3. Staudinger, H.: Die Struktur des Gummis. VI.; Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft, Abteilung B: Abhandlungen 1924, 57B 1203-8.
  4. Staudinger H. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft 1926, Ges. 59.201.
  5. 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.
  6. 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.
  7. 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]

  • ВАК України. Паспорт спеціальності. N 17-09/1 від 29.01.98


Реторта Це незавершена стаття з хімії.
Ви можете допомогти проекту, виправивши або дописавши її.