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 )