|
Namangan muxandislik-texnologiya instituti
|
| bet | 58/104 | | Sana | 17.02.2024 | | Hajmi | 13,19 Mb. | | #158020 |
Bog'liq JIXOZ majmua oxirgi variyanti11 - AMALIY MASHG`ULOT
Polimer sintez qilish sexini loyixalash
Ishdan maqsad: Turli usulda turli zichlikdagi polimerlarni sentez usullari bilan talabalarni tanishtirish.
Har bosqich reaksiyadan so‘ng suv, spirt, ammiak, vodorod xlorid va shunga o‘xshash quyi molekulali moddalar ajralib chiqishi bilan boradigan polimer hosil bo‘lish reaksiyasi polikondensatlanish deyiladi.
Reaksiya natijasida hosil bo‘lgan polimerlar elementar tarkibi reaksiya davomida quyi molekulali moddalar ajralgani sababli, dastlabki olingan monomerlar tarkibidan farq qiladi. Polikondensatlanish reaksiyasiga tarkibida ikki yoki undan ortiq turli funksional gruppalari bor moddalar kirisha oladi. Agar bir moddaning o‘zida ikki xil funksional gruppa bo‘lsayu, ular o‘zaro reaksiyaga kirishib, polimer hosil qilsa, bunday reaksiya gomopolikondensatlanish deyiladi. Bu jarayonni quyidagi umumiy tenglama bilan ifodalash mumukin:
n a-A-b a(-A-)nb + (n-1)ab
Bunda: a-A-b - monomer;
a va b - monomerning funksional gruppalari;
a, b - reaksiyada ajralib chiqqan quyi molekulali birikma. Misol tariqasida aminokapron kislotadan polikaprolaktam hosil bo‘lishini ko‘rib chiqaylik:
NH2(-CH2-)5COOH + NH2(-CH2-)5COOH
NH2(-CH2-)5CO-NH(-CH2-)5COOH + H2O
H[-NH(-CH2-)5CO-]nOH + (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 xil modda qatnashsa, bu reaksiya geteropolikondensatlanish deyiladi.
Geksametilendiamin bilan adipin kislotasining polikondensatlanish reaksiyasi bunday reaksiyaga misol bo‘ladi:
nHOOC(-CH2-)4COOH + nNH2(-CH2-)6NH2
HO[-OC(-CH2-)4CONH(-CH2-)6NH-]nH + (2n-1)H2O
Bifunksional birikmalarni polikondensatlanishi natijasida faqat chiziqsimon polikondensatlar hosil bo‘ladi. Bunday reaksiyalar 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 reaksiyalar fazoviy polikondensatlanish deb ataladi. Misol tariqasida glitserin va para-ftal kislotaning kondensatlanishini ko‘rsatish mumkin. Bu reaksiyada glitserin avval bifunksional gruppali modda sifatida qatnashib chiziqli polikondensat - gliftal hosil qiladi.
nCH2OH-CHOH-CH2OH + nHOOC-C6H4-COOH
H[-OCH2-CHOH-CH2-O-OC-C6H4-CO-]nOH + (2n-1)H2O
Provardida, yuqori harorat ta’sirida glitserinning uchinchi funksional gruppasi ham reaksiyaga kirishib, fazoviy to‘rsimon tuzilishga ega polimer hosil qiladi:
Hozirgi paytda polimer poliamidlar, poliefirlar, epoksid, fenol-formaldegid, mochevina-formaldegid, kremniyorganik polimerlar sintez qilishda polikondensatlanish reaksiyalaridan foydalaniladi.
Moddalar tarkibidagi funksional gruppalar miqdorining polikondensatlanish jarayoniga ta’sirini quyidagicha izohlash mumkin:
Agar funksionallik, ya’ni molekula tarkibidagi funksional gruppalar soni f, boshlang‘ich modda molekulalarining sonini No, reaksiyaga kirishuvchi moddadagi funksional gruppalarning umumiy sonini Nof, reaksiyaga kirishmay qolgan molekulalar sonini N bilan belgilasak, reaksiyaning tugalanish darajasi (P) quyidagicha ifodalanadi.
P = 2(No-N)/Nof
O‘rtacha polikondensatlanish koeffitsiyenti No/N ni n bilan belgilasak, tenglama quyidagi holga keladi:
P = 2/f - 2/nf
Polikondensatlanish koeffitsiyenti n ning qiymati juda kattaligini hisobga olsak tenglama quyidagi holga keladi:
P=2/f
Bu yerda R- reaksiyani funksional guruhlar bo‘yicha tugallanish darajasi.
Demak, moddaning funksionalligi f=2 yoki P=1 bo‘lganda, faqat chiziqli makromolekula hosil bo‘lishi kerak. Moddaning funksionalligi f=3 yoki f=4 bo‘lganda, reaksiyani tugallanish darajasining qiymati 2/3 yoki 1/2 bo‘lib, uch o‘lchamli to‘rsimon makromolekula hosil bo‘ladi.
Polikondensatlanish reaksiyasining o‘ziga hos xususiyatlaridan biri, uning bosqichli borishi va qaytar xususiyatlarga egaligidir. Polikondensatlanish reaksiyasining har bir bosqichi bir tartibdagi o‘rin almashinish reaksiyasidan iborat bo‘lib, har bir bosqichning sodir bo‘lishida bir hil miqdorda energiya sarf qilinadi. Shuning uchun ham polikondensatlanish reaksiyasining tezligini reaksiya muhiti haroratini oshirish yoki kamytirish orqali o‘zgartirish mumukin. Istalgan bosqichda reaksiyani sekinlashtirish uchun reaksion idishni sovutish kifoya.
Polikondensatlanish reaksiyasining asosiy qonuniyatlaridan yana biri shundaki, komponentlardan (monomerlardan) birining molyar nisbati ikkinchisinikidan ortiq bo‘lganda polikondensatlanish reaksiyasiga kirishuvchi funksional gruppalar miqdoriy nisbatlarining tenglik sharti buzilib, reaksiya tez orada to‘xtab qoladi va past molekulali moddalar hosil bo‘ladi.
2NH2-R’-NH2 + HOOC-R’’-COOH
2H2O+H2NR’-NH-OC-R’’-CO-NH-R’-NH2
Amalda polikondensatlanish reaksiyasi tezligini oshirish uchun katalizatorlardan ham foydalaniladi. Ko`pchilik hollarda (mineral kislotalar, nordon tuzlar, organik sulfokislotalar, ishqorlar, metallarning galogenidlari) oddiy kondensatlanish reaksiyalariga qanday katalizatorlik qilsa, polikondensatlanishda ham shunday vazifani o`taydi.
Masalan, polieterifikasiya reaksiyasida kuchli kislotalar -СООН guruhni protonlab, faol holatga keltiradi:
Siklik birikmalarning polimerlanishiga o`xshash polimerlarni siklik strukturaga o`tishiga ham katalizator imkon yaratadi. Haroratning ortishi muvozanat holatiga va muvozanatdagi polimer molekulyar massasiga ta’sir qilmaydi, balki sistemaning muvozanatga kelishini tezlashtiradi.
|
| |
