Полимеризация

Полимеризация

В процессе полимеризации получаются ги­гантские молекулы-цепочки из сотен тысяч и даже миллионов составных звеньев. Если в поли­конденсации участвуют молекулы и на концах у них заранее заготовлены «крючочки», с помо­щью которых они соединяются в цепочки поли­мера, то в процессе полимеризации эти «крю­чочки» создаются лишь в тот момент, когда каждый мономер становится на свое место в цепочке (рис. 2 — цв. табл.).

Мы уже говорили, что не все мономеры сра­зу, без предварительной подготовки, пригодны для создания полимеров. Поэтому чаще всего их приходится предварительно перестраивать и только после этого приступать к «сшиванию» в длинные цепочки.

Чтобы уяснить, как все это происходит в действительности, последовательно рассмот­рим процесс создания синтетической пласти­ческой массы политетрафторэтилена, или фторопласта (тефлона). Это один из самых сложных процессов. Он на­глядно покажет методы и приемы, к каким при­ходится прибегать современной химии высоко­молекулярных соединений (цв. табл. ).

Химики заранее задались целью получить вещество, которое обладало бы сочетанием свойств, не встречающихся в природе. В качест­ве исходного вещества был взят газ метан. Что­бы конечный продукт был теплостоек, устойчив к самым сильным химическим реактивам и об­ладал многими другими достоинствами, атомы водорода в нем нужно заменить атомами фтора. Для этого метан подвергают действию хлора. В ходе химической реакции из молекулы ме­тана удаляются три атома водорода и на их место становятся три атома хлора. Вместо мо­лекулы метана образуется молекула хлорофор­ма СНСl₃. Один атом водорода еще сохра­няется. Хлороформ подвергают воздействию фто­ристого водорода. Из молекулы хлороформа удаляются два атома хлора, и на их место ста­новятся два атома фтора. Образуется молекула дифторхлорметана СНF₂Cl.

Итак, атомы фтора заняли в молекуле мета­на место атомов водорода. Сейчас уже можно приступить к созданию тетрафторэтилена — исходного мономера, необходимого для построй­ки цепочки задуманного полимера.

Остается удалить из новой молекулы «вспо­могательный» атом хлора и атом водорода, кото­рые тяготеют друг к другу и стремятся соеди­ниться в молекулу НС1. Но это может произой­ти лишь в ходе взаимодействия двух молекул дифторхлорметана, так как иначе в них оста­лись бы свободные (ненасыщенные) связи у ато­мов углерода:

Заготовка исходного вещества закончена. Можно приступить к «сшиванию» полученных мономерных молекул в политетрафторэтилен. Процесс полимеризации проводят под высоким давлением в присутствии катализатора, на­пример перекиси водорода.

Полученный полимер — белая твердая мас­са — обладает необыкновенными свойствами и сохраняет их в очень широких температурных пределах, от -60° до +300°.

На фторопласт не действуют ни щелочи, ни кислоты. Его не растворяет даже так называе­мая «царская водка» (смесь соляной и азотной кислот), разъедающая золото и платину. По­этому фторопласт, который иногда называют «органической платиной»,— идеальный мате­риал для изготовления химической посуды, труб и аппаратуры. Кроме того, пока это самое скользкое вещество в мире. Брошенная на стол пленка из фторопласта может буквально «стечь» на пол. Если скользящую поверхность лыж под­бить такой пленкой, скорость спуска с горы рез­ко увеличивается. Фторопластовые подшипни­ки в некоторых приборах и машинах могут ра­ботать бесконечно долго без всякой смазки! Фторопласт — прекрасный диэлектрик, обла­дающий к тому же исключительно высокой теп­лостойкостью. Защищенные им электрические провода и обмотки могут выдерживать перегрев до 400° (температура, при которой плавится свинец). Единственный недостаток полимера — трудность и сложность переработки его в изде­лия — пленки, волокна.