MAKROMOLEKULÁRNÍ CHEMIE

Transkript

1 MAKROMOLEKULÁRNÍ Doporučená literatura: CHEMIE OCH/MMC/MMCH doc.rndr. Jakub Stýskala, Ph.D. 1. Nálepa K.: Stručné základy chemie a fyziky polymerů, UPOL, Vollmert B: Základy makromolekulární chemie, Academia Praha, Macháček Z.: Úvod do makromolekulární chemie, SPN Praha Carraher C.E.: Polymer Chemistry - six edition, Marcel Dekker, New York, Prokopová I.: Makromolekulární chemie, skriptum VŠCHT Praha, 2007

2 Makromolekulární chemie - obor studující syntézy, strukturu, fyzikálně-chemické vlastnosti a chování vysokomolekulárních látek (M.h. > 10 3 )

3 Vývoj makromolekulární chemie a polymerů Do 1800 zpracovávání přírodních polymerů (bavlna, celulosa, škrob, klih, kaučuk...) 1811 první továrna na zpracování přírodního kaučuku (Vídeň) 1839 vulkanizace kaučuku (Charles Goodyear) 1839 objev polystyrénu 1868 příprava celuloidu (měkčený trinitrát celulosy John W. Hyatt) 1872 objev PVC 1907 fenol-formaldehydové pryskyřice Bakelit (Baekeland) 1909 syntetický kaučuk výroba PVC, PS, Nylon, alkydové pryskyřice PMMA, PVAC, kaučuky, epoxidové pryskyřice teflon, LDPE, PET, SBR, NBR, silikony, polyuretany Od 1950 PP,HDPE, kyanoakryláty, aromatické nylony. zpracování a modifikace polymerů (kompozity)

4 Osobnosti makromolekulární chemie: Hancock předchůdce makromolekulární chemie W. Kuhn, M.L. Huggins, H.F.Mark, P.J. Flory zakladatelé makromolekulární chemie E. Fischer, F. Saudinger rešení struktury polymerů K. Ziegler a G Natta rozvoj technologických postupů (Nobelova cena 1963) O. Wichtrle výroba Silonu, objev kontaktních čoček.

5 Základní pojmy Makromolekulární látky ( polymery) přírodní syntetické proteiny polysacharidy nukleové kyseliny elastomery termoplasty termosety a plastomery polymery Anorganické (sklo, grafit, diamant, silikony, Aluminosilikáty, křemen, plastická síra.) Organické (-C-C-C-C- ; -C-X-C-)

6 Elastomery polymery, které snadno podléhají reverzibilní deformaci při aplikaci malého napětí (polyuretany, kaučuky Plastomery polymery, které mění svůj tvar působením síly a jsou schopny si jej i po odstranění síly udržet Termoplasty při zahřátí měknou a stávají se tvárné, po ochlazení tuhnou a ztrácejí tvárnost. Proces lze opakovat. (PE, PP, PVC, PS, PMMA Termosety (reaktoplasty)- polymery, které se při zahřátí stávají permanentně tvrdými. Dochází k chemické reakci. Změny jsou nevratné (polyesterové, fenol-formaldehydové pryskyřice

7 Makromolekulární látky látky s řetězcovou strukturou, kde se pravidelně opakuje stavební nebo strukturní jednotka Stavební jednotka (mer) část molekuly, která odpovídá nízkomolekulární látce, z niž makromolekula vznikla CH CH CH Strukturní jednotka nejmenší seskupení atomů, které se v řetězcích periodicky opakuje NH-( ) 6 -NH- CO-( ) 4 -CO 2 stavební jednotky = strukturní jednotka polyamid 66

8 Monomer- jednoduchá nízkomolekulární sloučenina, z níž polymerací vzniká polymer. musí být bifunkční přítomnost a) vazby (monomery vinylového typu) nebo b) 2 funkčních skupin R 1 R C CH 1 R COOH 2 2 R CH CH 2 NH 2 Homopolymer polymer obsahující jediný druh stavební jednotky Kopolymer obsahuje více druhů stavebních jednotek Oligomer polymer s malým počtem strukturních jednotek (10-20) Teleomer polymer jehož řetězec je ukončen reaktivní fční skupinou HO O n OH Telechický polymer vysokomolekulární analogie teleomeru PEG

9 Polymerační stupeň charakterizuje délku řetězce polymerů P = M polymer M monomer Polymery polydisperzní směsi polymerhomologů Charakter molekulové hmotnosti polymerů udává distribuční křivka w w M polymeru M polymeru Silně polydisperzní polymer homogennější polymer

10 Tvar makromolekulárních látek lineární polymer větvený polymer síťovaný polymer Lineární a větvené jsou rozpustné v rozpouštědle Síťované nerozpustné, pouze botnají

11 Statistické klubko popisuje tvar makromolekulárních látek A m h 2 = Z. A m 2 Z. A m = L max. h 2 = L max. A m. h L max = konst.p = konst. M segmentový model statistického klubka Am - délka segmentu h - vzdálenost konců řetězce h 2 = konst. M Kuhnův zákon Střední hustota klubka: kl = M 1/6 d 3 N A koule = m 1/6 d 3 m = M N A kl = konst. M ( h 2 ) 3 kl = konst. M ( ) 3 M = konst. 1 M

12 Názvosloví polymerů Poly + název monomeru nebo opakující se strukturní jednotky - n polyethylen (PP) CH- Cl n poly(vinyl chlorid) (PVC) CH- CN n CH- n kopolymer styren akrylonitril (SAN) - -O-CO- CO-O n poly(ethylen-tereftalát) (PET) poly(ethylenglykol-tereftalát) NH-( ) 6 -NH CO-( ) 4 -CO n poly(hexamethylenadipamid) polyamid 66 Nylon 66 Polymery se složitou nebo obtížně vyjádřitelnou strukturou: název výchozích složek + pryskyřice (fenolformaldehydové, epoxidové, alkydové..)