Chémia makromolekulových látok

Chémia makromolekulových látok

– študuje štruktúru a vlastnosti prírodných a syntetických makromolekúl

MAKROMOLEKULA – veľká molekula, ktorá pozostáva z veľkého počtu jednoduchých molekúl – monomérov ( základná štruktúrna jednotka polyméru )

Látky môžu byť: 1. Oligoméry – menej než 10 monomérov

2. Polyméry – viac než 10 monomérov (10 – 106)
Polymerizačný stupeň – udáva počet monomérov ( označuje sa n )

Stavebná jednotka – monomér, je pravidelne sa opakujúca časť makromolekuly s rovnakým chemickým zložením

Štruktúrna jednotka – najjednoduchšie usporiadanie stavebných jednotiek, ktoré sa v makromolekule opakuje
Rozdelenie: 1. Prírodné – biopolyméry

2. Syntetické

1. PRÍRODNÉ

a) Bielkoviny ( monomér: aminokyseliny – AMK )

b) Polysacharidy ( škrob, celulóza – monomér: glukóza )

c) Nukleové kyseliny ( DNA, RNA – monomér: nukleotid )

d) Polyterpény (monomér: izoprén = 2 – metyl – 1,3 – butadién )

2. SYNTETICKÉ

a) Podľa chemickej reakcie vzniku
* Polymerizáciou
* Polykondenzáciou
* Polyadíciou

b) Podľa štruktúry
* Lineárne – monoméry naviazané za sebou do dlhých reťazcov
* Rozvetvené – obsahujú aj bočné reťazce, v niektorých miestach môžu byť priečne spojené
* Sieťované – lineárne reťazce, ktoré sú pravidelne priečne spojené
* Priestorovo sieťované – makromolekula narastá troma smermi do priestoru

c) Podľa teploty
* Termoplasty – pri zohrievaní neprebieha chemická reakcia ® nemení sa štruktúra ( PE, PVC, PP )
* Termosety – pri zohrievaní prebieha chemická reakcia ® mení sa štruktúra, proces je nevratný ( sieťované aj priestorovo sieťované ), ( bakelit, živice )
Podmienky pre monomér:

· dvojitá väzba,

· ak nemá násobnú väzbu musí mať dve funkčné skupiny

MAKROMOLEKULY PRIPRAVENÉ POLYMERIZÁCIOU

POLYMERIZÁCIA – polyreakcia, pri ktorej dochádza k spájaniu veľkého počtu molekúl jedného alebo dvoch rôznych monomérov, pričom sa poruší dvojitá väzba

– je to exotermická reakcia

a) homopolymerizácia – 1 druh monoméru

b) kopolymerizácia – 2 druhy monoméry

Mechanizmus polymerizácie: iónový, radikálový

Dôležité polyméry:

a) Polyetylén – plastové fľaše, obaly, fólie, pri výrobe nábytku

b) Polyvinylacetát – vinylacetát, pri výrobe latexov, impregnácia papiera a textilu

c) Polymetylmetakrylát = plexisklo – náhrada skla, kabíny dopravných prostriedkov

d) Polypropylén – používa sa v obalovej technike, izolačný materiál, textilné vlákna, fólie

e) Polyvinylchlorid – jedovatý, spôsobuje závraty, vo väčších množstvách až stratu vedomia, je karcinogénny
* Mäkčené PVC = novoplast – pršiplášte, hračky
* Nemäkčené PVC = novodur – povrchová úprava zásobníkov, nádrží, nábytkárstvo, výroba rúr a tyčí

f) Polytetrafluóretylén = teflón – nie je jedovatý, jeho pyrolýzou vznikajú veľmi jedovaté látky, používa sa na povrchovú úpravu lyží, riadu, v chemickom priemysle, v elektrotechnike

g) Polystyrén – je jedovatý, dráždi sliznicu, podozrivý z karcinogénnych účinkov, používa sa na výrobu úžitkových predmetov, penový polystyrén sa používa v stavebníctve ako izolačný a obalový materiál

h) Syntetický kaučuk – vyrába sa polymerizáciou butadiénu, používa sa v gumárenskom priemysle, spracuváva sa vulkanizáciou, pričom sa získava guma

MAKROMOLEKULY PRIPRAVENÉ POLYKONDENZÁCIOU

POLYKONDENZÁCIA – polyreakcia dvoch rozdielnych monomérov, ktoré musia obsahovať najmenej dve reaktívne charakteristické skupiny, vzniká vedľajší produkt
( nízkomolekulová zlúčenina – H2O, HCl, NH3 )

– je to stupňovitá reakcia – možno ju prerušiť a odobrať hlavný alebo vedľajší produkt

– endotermická reakcia

Polyestery

– textilné vlákna, polyesterové živice sa miešajú so sklenými vláknami, vznikajú sklolamináty, dosahujú pevnosť ocele, používajú sa v automobilovom priemysel

( polyetyléntereftalát )

Polyamidy

– nylon – výroba ponožiek, padákov ( 2. Svetová vojna ), v súčasnosti na výrobu textilných vláken, rybárskych vlascov, vláken na výrobu kobercov, airbagov, padákov, laniek na výplety tenisových rakiet ( nylon 6, nylon 66)

– silon – syntetické vlákna, pevné materiály, z nich výroba ložísk ozubených koliesok, úžitkové predmety

– kevlar – polyamidové vlákno vyznačujúce sa ľahkosťou a mimoriadnou mechanickou pevnosťou ( 5 – krát pevnejší ako oceľ ), výroba rámov pretekárskych bicyklov, lodí na vodný slalom, lyží, horolezeckých lán, karosérií pretekárskych áut, ale aj na výrobu nepriestrelných viest a prilieb

Fenolplasty = fenolformaldehydové živice

– katalyzované kyselinou – vzniká novolak ( lineárna molekula )

– katalyzované zásadou – vzniká rezol ( sieťované molekuly )

– výroba lakov , lepidiel, všetko čierne z plastu, (elektrické zásuvky, skrinky na elektroniku), pomocou rezolových živíc sa impregnuje a vytvrdzuje papier, textil, drevené dyhy

Aminoplasty = močovino-formaldehyové živice

– používajú sa ako lsovacie látky, obkladové materiály ( umakart ), lepidlá, náterové materiály. Dajú sa dobre farbiť.

MAKROMOLEKULY PRIPRAVENÉ POLYADÍCIOU

POLYADÍCIA – polyreakcia, pri ktorej reaguje veľký počet molekúl z dvoch rôznych monomérov s charakteristickými skupinami, pričom dochádza k prenosu H+ ( t.j. jedna je donorom a druhá akceptorom ), nevzniká vedľajší produkt

– môže byť stupňovitá alebo reťazová

Polyuretány

– viacfunkčné alkoholy s viacfunkčnými izokyanatanmi

– používajú sa najmä v nábytkárskom priemysle ( sedacie súpravy, matrace ), v automobilovom, textilnom ( molitan, umelá koža ), obuvníckom priemysle, výroba rôznych izolačných materiálov ( pena )