¦ H CH3
¦ ¦
---CH2=CH
|
CH3
Shunday qilib, Sigler – Natta katalizatorlari ishtirokida olingan yuqori molekulyar birikmalar juda keng molekulyar massaviy taqsimlanish doirasiga ega bo’ladi. Ko’pgina ilmiy – tadqiqot ishlarining natijalariga ko’ra, hozirgi paytda Mendeleev davriy sistemasidagi VIII gruppa metallari (Co, Ni, Fe, Rh) ning (shuningdek, titan va vanadiy) ishtirokida dien birikmalarining polimerlanish jarayoni davrida ko’pgina hollarda 1.4 – tsis holatda birikkan bo’g’inlaridan iborat polimerlar hosil bo’lishi qayd etilgan.
Polikondensatlanish reaksiyalari. Har bosqich reaksiyadan so’ng suv, spirt, ammiak, vodorod xlorid va shunga o’xshash quyi molekulyar moddalar ajralib chiqishi bilan boradigan yuqori molekulyar birikmalar hosil bo’lish reaksiyasi polikondensatlanish reaksiyasi deyiladi. Reaksiya natijasida hosil bo’lgan yuqori molekulyar birikmalar elementar tartibi reaksiya davomida quyi molekulyar moddalar ajralgani sababli, dastlabki olingan monomerlar tarkibidan farq qiladi. Polikondensatlanish reaksiyasiga tarkibida ikkita yoki undan ortiq turli funksional gruppalari bor moddalar kirisha oladi. Agar bir moddaning o’zida ikki xil funksional gruppa bo’lsa-yu, ular o’zaro reaksiyaga kirishib, polimer hosil qilsa, bunday reaksiya gomopolikondensatlanish deyiladi. Bunday reaksiyalarga aminokislotalar, aminospertlar va oksikislotalarning polikondensatlanishi misol bo;la oladi. Misol tariqasida aminokapron kislotadan polikaprolaktam hosil bo’lishini ko’rib chiqamiz:
t0
nNH2–(-CH2-)5COOH → H–[-NH–(-CH2-)5–CO-]n–OH+(n–1)H2O
Har qaysi elementar reaksiyadan so’ng ikki xil funksional gruppali barqaror oraliq modda hosil bo’ladi. Bu oraliq moddani reaksiya muhitidan ajratib olish mumkin.
Agar reaksiyada funksional gruppalari bir xil bo’lgan bifunksional gruppali ikki tur modda qatnashsa, bu reaksiya geteropolikondensatlanish deyiladi. Masalan, geksametilendiamin va adipin kislotadan poligeksametilenadipinamid hosil bo’lishi bunday reaksiyaga misol bo’la oladi:
nHOOC–(-CH2-)4–COOH+nNH2–(-CH2-)6–NH2→
HO–[-OC-(-CH2-)4-CONH-(-CH2-)6-NH-]n-H+ (2n-1)H2O
Bifunksional birikmalarning polikondensatlanishi natijasida faqat chiziqsimon polikondensatlar hosil bo’ladi. Bunday jarayon chiziqsimon polikondensatlanish deyiladi. Reaksiyaga kirishayotgan monomerlarning birida uch va undan ortiq funksional gruppalar bo’lishi polikondensatlanish reaksiyasini murakkablashtiradi va fazoviy to’rsimon tuzilishga ega makromolekulalar hosil qiladi. Bunday jarayon fazoviy polikondensatlanish deyiladi. Misol tariqasida gliserin va para-ftal kislotaning kondensatlanishini ko’rsatish mumkin. Bu reaksiyada gliserin avval bifunksional gruppali modda sifatida qatnashib, chiziqli polikondensat – gliftal smolalar hosil qiladi:
nCH2OH–CHOH–CH2OH+nHOOC–C6H4–COOH →
H–[-OCH2–CHOH–CH2–O–OC–C6H4–CO-]n–OH+(2n–1)H2O
Pirovardida, yuqori temperatura ta’sirida gliserinning uchinchi funksional gruppasi ham reaksiyaga kirishib, fazoviy – to’rsimon tuzilishga ega polikondensat hosil qiladi.
Hozirgi kunda YuMB lar (poliamidlar, poliefirlar, fenol-formal’degid, mochevina-formal’degid, melamin-formal’degid, kremniy-organik polimerlar) sintez qilishda polikondensatlanish reaksiyalaridan samarali foydalanilmoqda.
Dikarbon kislotaning murakkab efirlari ham reaksiyaga kirishishi mumkin. Biroq bu holda reaksiya natijasida suv emas, balki spirt ajralib chiqadi:
t0
nH2N-R-NH2 + R``O-OC-R`-CO-OR`` → [HN-R-NH-CO-R`-CO]n + 2R``OH
Polikondensatlanish jarayonida molekulyar massasi uncha katta bo`lmagan polimerlar hosil bo`ladi. Buning sababi quyidagi holatlar orqali tushuntiriladi;
1. Polikondensatlanish jarayonida qatnashuvchi monomerlar tarkibidagi funksional guruxlarning ekvivalent miqdori buzilishi.
2. Polikondensatlanish jarayonida hosil bo`layotgan quyi moleko`lyar moddalarning reaksion muxitdan to`liq ajratish mumkin bo`lmaganligi (suv, kislota va bioshhqalar).
3. Polikondensatlanish jarayonida, qo`shimcha oraliq reaksialarning sodir bo`lishi (yoki polimer zanjirining parchalanishi, oksidlanishi kabi reaksiyalarning sodir bo`lishi). Bunday reaksiyalarga misol qilib asidoliz, ammonoliz va boshqa reaksalarni keltirish mumkin.
Polikondensatlanish jarayonida ko’p funktsionallikka ega bo’lgan monomerlar bilan turli xil funktsional guruhlar tutgan dimer, trimer, tetramer oligomerlar bilan o’zaro ta‘sirlashuvi bosqichma – bosqich tartibda boradi. Fazoviy polikondensatlanish davrida erituvchilarda eritmaydigan polimerlar hosil bo’ladi. Chunki, chiziqsimon tuzilishga ega o’sayotgan zanjirning funktsional guruhlari ta‘sirida makromolekulaning mustahkam kimyoviy bog’ hosil qilib tikilishi tufayli unga erituvchi molekulalarini ta‘siri juda kam bo’ladi. Aralashmada saqichsimon birikmaning hosil bo’lishi sistema qovushoqligining ortib borishi bilan sodir bo’ladi. Shu sababli o’sayotgan zanjirning funktsional guruhlarini dimer, trimer, oligomer bilan o’zaro ta‘sirlanish reaktsiyasi susayadi va bu bosqichda polikondensatsiyalanish jarayoni to’xtaydi, faqat ayrim hollardagina oxirigacha boradi. Shu bilan bir qatorda reaktsion aralashma birdaniga ikki qismga ajraladi; erimaydigan saqichsimon modda va eriydigan mahsulotdan iborat bo’ladi. Saqichsimon moddadan eriydigan mahsulotni erituvchlar yordamida ekstraktsiya qilish yo’li bilan ajratib olinadi.
Reaktsion aralashmaning qismlarga (fazalarga) ajralish nuqtasini xarakterlaydigan kattalik (R) bilan ishoralanadi va uni reaksiya tugallanishining kritik darajasi (Rkr) deyiladi. Saqichsimon moddaning erimasligi, uning tarkibidagi makrozanjirlarning o’zaro kimyoviy mustahkam bog’ hosil qilib bir–biri bilan tikilgan birlamchi molekulyar to’rdan iborat bo’lganligi uchun erituvchi molekulalari ularni bir–biridan ajrata olmaydi. Saqichsimon moddaning hosil bo’lish nuqtasida molekulyar massaning o’rtacha soniy qiymati unchalik katta bo’lmay, o’rtacha vazniy qiymati cheksizlikka intiladi, ya‘ni yuqori molekulyar massaga ega bo’lmaydi.
Eriydigan mahsulotning miqdori saqichsimon modda hosil qilish nuqtasiga erishilgandan keyin keskin kamayadi; qovushoq reaktsion aralashma oldiniga elastik yumshoq, keyin esa suyuqlanmaydigan va erimaydigan mahsulotlarga-qatronga aylanadi. Pirovardida, reaktsiyaga faolligi kuchliroq funktsional guruhlarning makromolekula to’ri ichida bir-biridan uzoq joylashganni uchun ularning ko’pchiligi jarayon davrida saqlanib qoladi, ya‘ni chiziqsimon polekondensattsialanish jarayoniga nisbatan uchlamchi polekondensatlanish jarayonida qatnashayotgan monomerlarning funktsional aktiv guruhlaridan foydalanish darajasi kam bo’ladi. Uchlamchi polekondensatlanish va polimerlanish jarayonlarini amaliyotda qo’llanilganda ayrim hollarda uchta muhim bosqichlarga e‘tibor beriladi.
Birinchi bosqich: P < P kr bo’lganda reaktsion massada ko’proq chiziqsimon makromolekulyar zanjirning o’sish tezligi ustun bo’lganligi tufayli hosil bo’ladigan polimer eruvchan va harorat ta‘siri suyuqlanuvchan bo’ladi.
Ikkinchi bosqich: P ≈ Pkr reaktsion muhitda o’sayotgan zanjirda to’rsimon tuzilish boshlanib, erimaydigan polimer hosil bo’ldi, ammo u elastik va yumshoq holatda bo’ladi, bu bosqich hamma vaqt ham kuzatib bo’lavermaydi.
Uchinchi bosqichda (P > Pkr) hosil bo’lgan polimer suyuqlanmaydi va erituvchilarda erimaydi [10].
Ko’pchilik hollarda jarayonni ma‘lum sharoitlarda o’tar holat to’xtatib, reaktsion massani qizdirib yoki katalizatorlar qo’shish bilan reaktsiyani qaytadan davom ettirish mumkin. bu o’tar holat bosqichini polimerlarni qayta ishlash (shakillantirish) davrida to’g’ridan-to’g’ri olib borib haroratga, agressiv muhit ta‘siriga chidamli mahsulotlar olinadi. Shu sababdan ham yuqori molekulyar birikmalar ishlab chiqarish jarayonida polimerlarni termoreaktiv, (harorat ta‘siriga chidamli-reaktoplast) harorat ta‘sirida suyuqlanmaydigan va erimaydigan holatga o’tadigan polimerlarga va termoplastik harorat ta‘sirida ishlaganda plastiklik xossasini yo’qotmaydigan polimerga bo’linadi. Shu sababdan ham hozirgi kunda yuqori molekulyar birikmalar (poliamidlar, poliefirlar, fenol-formaldegid, mochevinaformaldegid, melamino-formaldegid, ditsian-diamid, kremniy-organik polimerlar) olishda polekondensatsiyalanish jarayonlaridan keng foydalaniladi.
Polikondensatlanish jarayoni dastlabki reaktsiyaga kirishayotgan monomerlarning tuzilishiga, tabiatiga va reaktsion muhitning sharoitiga bog’liq bo’lib, muvozanatli (qaytar) va muvozanatsiz (qaytmas) polikondensatlanish jarayonlariga bo’linadi. Muvozanatli polikondensatlanish jarayonining asosiy belgilaridan biri, sistemada boradigan o’zaro ta‘sir reaktsiyasining qaytarligidir. Jarayon davrida polimer zanjirining o’sish reaktsiyasi bilan bir qatorda, sistemada hosil bo’layotgan quyi molekulyar mahsulot ta‘sirida o’sayotgan zanjirning parchalanish reaktsiyalar ham sodir bo’ladi.
Muvozanatni polikondensatlanish jarayoni uchun K ning qiymati unchalik katta emas (Km ≤ 102). Poliefirlar olish uchun esa muvozanat doimiyligining qiymati KM <4 – 10 bo’lishi kerak. Shuning uchun ham hosil bo’layotgan polimerlarning miqdorini oshirish uchun reaktsiya muhitidan hosil bo’layotgan quyi molekulyar moddani chiqarib turish kerak bo’ladi. Buning uchun jarayonni havosiz muhitda (vakumda) olib boriladi. Sistema haroratini oshirib, quyi molekulyar mahsulot reaktsion muhitdan chiqarib turiladi. Ba‘zi hollarda katalizator (masalan, natriy alyuminat) qo’shiladi; reaktsion muhitning qovushoqligini kamaytirish uchun sistemaga inert erituvchilar qo’shib turiladi. Agar muvozanat doimiyligining qiymati Kn ≥ 103 dan katta bo’lsa, u holda polikondensatlanish jarayoni amaliy jihatdan qaytmas xarakterga ega bo’ladi.
Bunday jarayonda quyidagi hollardagina zanjir parchalanishining oldini olish mumkin:
1. Qaytar reaktsiyalarning tezligi kichik bo’lganida polikondensatlanish jarayoni uncha yuqori bo’lmagan haroratda ham tezgina boradi. Masalan, poliefir olish uchun glikol bilan dikarbon kislotaning xlor angidridi bilan glikolyatlar olinsa, polikondensatlanish jarayoni oddiy laboratoriya sharoitida bir necha daqiqalar ichida sodir bo’ladi.
2. Polikondensatlanish jarayonida hosil bo’layotgan polimer makromolekulasi ajralib chiqayotgan quyi mole kulyar moddalar bilan o’zaro ta‘sirlashmasligi tufayli va jarayon davomida qaytar reaktsiyalar kuzatilmaydi. Masalan, polikorbonatlar olishda dikarbon kislotalarni xlor angidiridi bilan natriy fenolyatlarining o’zaro ta‘siri natijasida ajralib chiqadigan osh tuzi hosil bo’layotgan polimer makromolikulyasi bilan o’zaro reaktsiyaga kirishmaydi:
nClCO-C6H4-COCl+nNaO-Ar–ONa → [-CO-C6H4-CO–O-Ar-O-]n- + 2nNaCl
Xuddi shuningdek, amaliy jihatdan qaytmas polikondensatlanish jarayonlariga polifenolformaldegid, polisiloksan, polialkilenglikol, poliuretanlarning polirekombinatlanish jarayonlarini va boshqa bir qator reaktsiyalarni kiritish mumkin. Polikondensatlanish jarayonlarining dastlabki bosqichida monomer molekulasining asosiy miqdorni bir-biri bilan reaktsiyaga kirishib, dimer, trimer va oligomerlar hosil qiladi va ular o’zaro birikib polimerlanish zanjirini yaratadi. Demak, jarayonning keyingi polimer hosil bo’lish bosqichida reaktsion sistemada zanjirning o’sishi dastlabki monomerlar qatnashmaydi.
Savollar
Anion polimerlanish deb nimaga aytiladi?
Anionli polimerlanish bilan kationli polimerlanishning farqi nimada?
Ion koordinatsion polimerlanish deb nimaga aytiladi?
To’yinmagan organik birikmalarning anionli polimerlanishini ilmiy jihatdan qaysi olimlar organgan?
Testlar
Anionli polimerlanish katalizatorlari sifatida qanday moddalar ishlatiladi? A)ishqoriy metallar va ularning amidlari B)metall-organik birikmalar
C)yuqori valentli metall oksidlari va elektrodonor xossaga ega moddalar
D)barcha javob to’g’ri
Zanjirning uzilishi qaysi atomning makroioniga birikishi natijasida sodir bo’ladi?
uglerod B)kislorod C)vodorod D)azot
Temperaturaning pasayishi bilan anionli polimerlanish reaksiyasining tezligi...
kamayadi B)ortadi C)oz’garmaydi
Aktiv markaz hosil bo’lishida katalizator va monomer molekulalari o’zaro reaksiyaga kirishib ... kompleksini hosil qiladi.
A)anion B)ion C)kation
|
