06MMCi - Katedra organické chemie

CH2 CH
Polyvinylacetát (PVAc)
n
O-COCH3
Výroba: emulzní polymerace vinylacetátu; (P= 800)
Chemicky málo odolný; použití: lepidla, latexové barvy, žvýkačky, impregnační prostředky (papíru a
textilu), na výrobu PVA !
Polyvinylalkohol (PVA)
CH2 CH
n
OH
Výroba: alkalická hydrolýza PVAc,
Rozpustný ve vodě; použití: výroba vodou ředitelné
barvy a latexy jako ochranný koloid, vodou rozpustné
obaly, textilní vlákna,
Z 80% zhydrolyzovaný PVAc – jako ochranný koloid
suspenzní polymerace a latexových barev
Molekula je rozpustná ve vodě a navíc dokáže udržet v
roztoku velmi nerozpustné látky tím, že je schová uvnitř
Polyakrylonitril (PAN)
CH2 CH
n
CN
Výroba: srážecí a roztoková polymerace akrylonitrilu
Relativně stálý vůči chemikáliím a povětrnostním vlivům; použití: textilní vlákna (podobné přírodním
vláknům – mají teplý omak), modakrylové vlákna (kopolymery s vinyl chloridem, methylaktylátem nebo
styrenem – umožnění barvení PAN vláken), karbonová vlákna
N
N
N
N
N
N
N
N
Příprava KARBONOVÝCH VLÁKEN
N
N
N
teplo
N
N
N
N
N
N
N
Zahřívání PAN způsobuje cyklizaci řetězce s
následným příčným spojením řetězců.
Výsledkem je vlákno tvořené čistým uhlíkem
s dokonalou strukturou (pevnější a lehčí než
ocel – na výrobu kompozitních materiálů)
teplo
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
Polymethylmethakrylát (PMMA)
CH3
CH2 C
n
COOCH3
Výroba: bloková a suspenzní polymerace methyl-methakrylátu
Použití: organické sklo – Plexisklo- pevné, pružné, propouští UV a viditelné záření, odolává účinkům
louhů a zř. kyselinám, rozp. v mnoha org. rozpouštědlech (aceton, ether, benzen, halogenovaná rozp.)
nad 230°C depolymeruje na monomer
Přítomen ve formě suspenze ve většině akrylátových barev
Polyakryláty, estery kyseliny akrylové
CH2 CH
n
COOR
Použití: vodou ředitelné akrylátové barvy
Polyoxymethylen (POM)
CH2 O
n
Výroba: kationtová polymerace formaldehydu nebo trioxanu
O
H
HCHO nebo
Ac2O
+
HO
O
O
CH2 O
n
H
AcO
CH2 O
n -1
CH2OAc
Termoplast; výborné mechanické vlastnosti (tuhost, houževnatost, odolnost k cyklické únavě) – konstrukční
materiál
Vysoká chemická odolnost vůči chemikáliím (rozpouštědlům, olejům) – spotřební lab. materiál..
Polyethylenglykol (PEG, polyethylenoxid) HO
CH2 CH2 O
nH
Výroba: polyadice oxiranu, P = 4 – 200 (P = 4-13 – viskozní kapalina,)
Použití: (dle délky řetězce) ve vodě rozpustné lubrikanty, tenzidy, změkčovadla, v lékařství (jako pomocná
látka v lécích, čípcích, mastích) v kosmetickém průmyslu, - netoxický
CH2 CH
Polyvinylkarbazol
n
N
Výroba: emulzní polymerace N-vinylkarbazolu
Vlastnosti: podobné PS, je ale tepelně odolnější (měkne až při 220°C); využití: vysokofrekvenční technologie
(plošné spoje, procesory, čipy..)
Polyvinylpyrrolidon
CH2 CH
O
n
N
Výroba: emulzní polymerace N-vinylpyrrolidonu
Použití: lepidlo na papír a dřevo, dříve náhražka krevní plazmy
Polyestery
Lineární polyestery (PES): polykondenzace glykolů s kyselinou tereftalovou
R O C
O
C O
O
n
poly(ethylen-tereftalát) (PET)
R = CH2CH2
poly(propylen-tereftalát)
R = CH2CH2CH2
R = CH2CH2CH2CH2 poly(butylen-tereftalát) (PBT)
δ+
Vlastnosti: vysoce krystalické – výborné mechanické vlastnosti (pevné
v tahu, otěruvzdorné) – textilní vlákna (PET - Tesil), obalová technika
(PET flašky), fólie
X C O
Odolné vůči rozpouštědlům a zředěným kyselinám a louhům ( konc.
narušují esterovou vazbu)
X C O
O
δ-
δ+
O
δ-
Elektrostatické přitahování mezi
řetězci – vliv na krystalinitu PES
CH2 CH2 O C
O
C O
n
O
poly(ethylen-naftalát) (PEN)
výroba vratných lahví (mohou se sterilizovat)
Nenasycené polyestery (polyesterové pryskyřice) – základ polyesterových skelných laminátů
+
O
O
OH-CH2-CH2-OH
OHCH2CH2
OCOCH CHCOOCH2CH2
O
OH
n
CH2 CH
m
OHCH2CH2
OCOCH CHCOOCH2CH2
CH
OH
m
OCOCH CHCOOCH2CH2
iniciátor
n
Vytvrzení pryskyřice: zesíťování lineárního
nenasyceného polyesteru kopolymerací se
styrenem (např.)
CH2
OHCH2CH2
+
OH
n
Sklolamináty: konstrukční materiály obsahující skelná vlákna spojená vytvrzenou pryskyřicí – lehké, pevné a
tvrdé
Alkydové pryskyřice a glyptaly
O
+
O
CO
OH
HO
CO O
CH2 CH CH2 O
OH
OH
O
zahřívání
CH3(CH2)7CH CH(CH2)7COOH
CO
CO O
CH2 CH CH2 O
CO
n
O
O
C
O
CO O
CO
O
CO
(CH2)7CH CH(CH2)7CH3
Alkydové pryskyřice
O
O
Princip síťování alkydových pryskyřic (použití jako
nátěrové hmoty)
Y
+
Y
glyptaly
Y
CH CH (CH2)7CH3
O
ox. (vzdušný O2)
C
CH (CH2)7CH3
O
CH CH (CH2)7CH3
O
Y
CH CH (CH2)7CH3
n
Polykarbonáty (PC) – polyestery kyseliny uhličité
CH3
CH3
HO
C
CH3
OH +
COCl2
C
- HCl
CH3
O C O
O
bisfenol A (Dian)
Tepelně, odolné a houževnaté. Výborné dielektrické a optické vlastnosti (čiré hmoty) –
nerozbitné skla, čočky, CD disky
n
Polyamidy (PA, Nylony)
N R1 N C R2 C
H
H O
n
O
PA 66 (Nylon 66) – plk. hexamethylendiamin a kyselina adipová (hexan-1,6-diová kyselina)
PA 6 (Nylon 6, Silon) – polyadice kaprolaktamu
PA 610 (Nylon 610) – plk. hexamethylendiamin a kyselina sebaková (dekan-1,10-diová kyselina)
PA 11 (Nylon 11) – homopolykondenzace 11-aminoundekanové kyseliny
δ+
Vlastnosti: krystalické ⇒ pevné, houževnaté,elastické,
otěruvzdorné – textilní vlákna (punčochy, textilie, padáky,
vlasce jako výztuha pneumatik) konstrukční materiál
(ozubená kola, ložiska)
Chemická odolnost: dobrá vůči rozpouštědlům, malá
odolnost vůči kyselinám a silným louhům (hydrolýza
amidické vazby)
Aramidy (aromatické polyamidy) – ještě vyšší pevnost než
klasické PA (vyšší podíl krystalické fáze)
C
C N
N
O
O H
H
C
C N
N
O
O H
H
n
n
N
O
H
X C
N
O
H
δδ+
δ-
Nevazebné interakce a vodíková
vazba mezi řetězci – vliv na
krystalinitu PA
Kevlar (neprůstřelné vesty, kompozity…)
Nomex (ohnivuzdorné kombinézy)
X C
O
O
Polyimidy (PI)
N
R
R
H
O
O
R = (CH2)m
N
N R
O
n
R = fenyl
Velmi pevné, tepelně i chemicky odolné,
samozhášivé (někde nahrazují sklo i kovy)
Automobilový a letecký průmysl, kuchyň (MW),
vlákna pro ochranné obleky, termoizolační pěny
výroba kompozitů
O
Aromatický heterocyklický polyimid
Polyurethany (PU) – polyadice diolů s diisokyanáty
R1 O C N R2 N C O
O H
H O
n
nejčastěji
R 1 = (CH2)2-4
R 2 = CH2 , (CH2)6
nebo
polyuretan
CH3
CH2
Vlastnosti: závislé na struktuře (lineární nebo síťované) na M a použitých reaktantů.
Široké použití: Lepidla, gumy-elastomery (výrobky s velkou otěruvzdorností a elasticitou – podrážky
bot..), elastické a tvrdé pěnové hmoty (izolační materiál, ve stavebnictví), vlákna (elastické, pevné –
textilie, Lycra – oděvy..),
Fenolformaldehydové
pryskyřice (fenoplasty)
OH
OH
OH
+
Alkalicky:
n
HCHO
Resoly (M=300-700), termosety
CH2OH
OH
OH
OH
OH
OH
Použití: elektrokonstrukční materiál, strojírenství,
stavebnictví; lisovací hmoty
OH
OH
HO
Zahřívání – zesítění na trojrozměrnou
strukturu (přes Rezitoly –Stadium B)
OH
HO
Stadium A
Rezit – vysokomolekulární zesíťovaná pryskyřice (Bakelit)
Urotropin, zahřátí
Stadium C
OH
OH
H
Kysele:
+
HCHO
+
n
Novolaky (M=1000-1500),
termoplasty
Aminoplasty
Močovinoformaldehydové pryskyřice (UF):
O
N
O
OH
H2N C NH2
+
HCHO
CH2 N C N
H
N
130-160°C
N
N
N
melamin
N
N
N
O
N
N
H
140-180°C
N
N
N
H
n
N
N
N
OH
HCHO
CH2
N
O
NH
NH2
N
OH
NH2
H2N
O
N
N
H
CH2
+
O
Stadium C
Melaminoformaldehydové pryskyřice (MF:
N
N
n
lineární polymer- rozpustný a
tavitelný (stadium A)
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
Použití: obkladový materiál ve stavebnictví (umakart);
dekorační předměty, nízkomolekulární jako lepidla a nátěrové
hmoty
N
N
N
N
N
N
Epoxidové pryskyřice – univerzální dvousložkové lepidla a laky; na výrobu sklolaminátů a
kompozitů, vynikající mechanická pevnost, tepelná odolnost, výborná adheze ke kovům a keramice.
CH3
HO
O
C
OH
+ Cl-CH2
CH3
epichlorhydrin
bisfenol A (Dian)
CH3
CH2
O
C
O
vznik
trojrozměrných
síťovaných
makromolekul
CH3
O
O
n
CH3
C
O CH2
O
CH3
Složka A: lineární nízkomolekulární epoxidový předpolymer, kapalný
Složka B: tvrdidlo, polyamin
Princip vytvrzení
epoxidových
pryskyřic:
OH
O
O
O
O
H
N
H2N
OH
O
NH2
+
O
O
OH
N
N
N
O
O
OH
OH
O