Жаңартылған бағдарлама бойынша білімгерлердің білімі мен дағдысын бағалаудың әдістемесі

1 слайд
Қожа Ахмет Ясауи атындағы Халықаралық қазақ- түрік университеті Экология және химия кафедрасы Поликонденсация әдісімен полимерлеу. Полимерлердің ерітінділері. Мысалдар негізінде түсіндіріңіз. Дайындаған: Бабажанова Г Тобы: МХМ-911 Қабылдаған: Тұртабаев С.

1 слайд

2 слайд
Жоғары молекулалы қосылыстарды синтездеудің бір тәсілі – поликонденсациялау

2 слайд

3 слайд
ЖМҚ синтезінің тарихы Н. Н. Семенов дамыған тізбекті реакциялар теориясы негізінде тізбекті полимерлеу теориясын ұсынды. Тізбекті полимерлеу теориясын дамытуда г.Шульц, С. С. Медведев, Р. Норриш, Х. С. Бағдасарянның үлкен еңбегі бар. С.В. Лебедевтің жұмыстары полимерлеу теориясының негіздерін құруда маңызды рөл атқарды. Жоғары молекулалық қосылыстар синтезінің тағы бір маңызды әдісі – поликонденсация теориясының негіздерін У.Карозерс жасаған. Бұл саладағы көптеген зерттеулер В.В. Коршак, г. С. Петрова және А. А. Ванштейдтке тиесілі. ЖМҚ химиясындағы маңызды оқиға К.Циглер мен Дж. Натта 1955 жылы Жоғары молекулалық қосылыстардың жаңа түрін – стереорегулярлық полимерлерді синтездеу әдісін ойлап тапқан.

3 слайд

4 слайд
ЖМҚ синтезі туралы жалпы түсініктер ЖМҚ синтезі үшін бастапқы заттар – төмен молекулалы қосылыстардың мономерлері. Мономерлер – төмен молекулалы қосылыстар, олардың молекулалары бір- бірімен немесе басқа қосылыстардың молекулаларымен реакция жасай алады (полимерлеу немесе поликонденсация реакцияларына енеді), яғни полимерлер түзеді.

4 слайд

5 слайд
Функционалдылық – молекуланың синтез реакцияларына немесе химиялық модификациясына қатысатын молекуланың белсенді орталықтарының саны. Мұндай орталықтардың рөлін функционалды топтар (мысалы, гидроксил, карбоксил және т. б, радикалдардағы бос валенттілік, қос байланыс) орын баса алады.

5 слайд

6 слайд
Мономерлердің түрлері Полимерлеу бірнеше байланыстар немесе циклдік топтар бар Поликонденсациялау кемінде екі бірдей немесе әртүрлі функционалды топтарды бар

6 слайд

7 слайд
ЖМҚды синтездеу әдістері Аталуы Полимерлеу Поликонденсация Анықтамасы жанама өнімдерді шығармай мономер молекулаларының көп байланыстарын үзу немесе сақиналарын ашу нәтижесінде түзілетін полимер синтезінің реакциясы Поликонденсациялау деп көп функционалды қосылыстардың функционалды топтарының әрекеттесуінен жоғары молекула лық қосылыстар түзілу реакцияларын айтады. Түзілген макро молекулалардың соңында әрқашанда функционалдық топтар болады. Поликонденсациялау кезінде көп жағдайда төмен молекулалық қосалқы заттар бөлінеді. Сондықтан бұл реакция кезінде түзілетін полимерлік буындардың құрамы бастапқы мономерлердің құрамынан өзгеше болады. Түрлері Блоксополимеризация, сополимеризация Гомополиконденсация, дегидрополиконденсация, полиқосылу, сополиконденсация

7 слайд

8 слайд
Поликонденсациялау деп көп функционалды қосылыстардың функционалды топтарының әрекеттесуінен жоғары молекула лық қосылыстар түзілу реакцияларын айтады. Түзілген макро молекулалардың соңында әрқашанда функционалдық топтар болады. Поликонденсациялау кезінде көп жағдайда төмен молекулалық қосалқы заттар бөлінеді. Сондықтан бұл реакция кезінде түзілетін полимерлік буындардың құрамы бастапқы мономерлердің құрамынан өзгеше болады.

8 слайд

9 слайд
• Поликонденсациялау әдісі бойынша полимер синтездеу үшін әр түрлі химиялық реакциялар қолданылады. Оларға мыналар жатады: этерификациялау, амидтеу, уретандардың түзілуі, ароматтық орын басу және т.б. Поликонденсациялану екі түрлі функционалдық топтардың әрекеттесуінен жүреді. •   • Жалпы түрде бифункционалды мономерлердің поликон ден сациялану реакциясы мына теңдеумен өрнектеледі: •   • n ( a − A − a ) + n ( b − B − b ) → a − [− AB − ] n − b + (2 n −1) ab , •   • мұндағы a-A-a, b-B-b бастапқы мономерлер, a және b – функционалды топтар, ab – бөлінетін төмен молекулалық қосалқы зат. • Мысал ретінде полиэтерификациялау реакциясын қарас тырайық: •   • nHO - R - COOH + nHO - R ' - COOH H-[-O - R - COO - R ' CO] n OH + (2n-1) H 2 O

9 слайд

10 слайд
Поликонденсациялық синтездеуде қолданылатын мономерлер құрамына кіретін кейбір функционалдық топтар Функционалдық Қосалқы Буынаралық Түзілетін топтар бөлінетін төмен Полимерлік қосылыстар     молекулалық Байланыс   бірінші екінші   қосылыстар                       1 2 3 4 5           - OH HOOC - H 2 O -OOC- Күрделі         полиэфирлер           - OH ROOC- ROH -OOC- − //−           - OH CIOС- HCI - OOC- − //−           - OH HO- H 2 O - O - − //−           - OH CI - HCI - O - − //−           - NH 2 HOOC - H 2 O - NHCO - Полиамид           - NH 2 CICO - HCI - NHCO - − //−          

10 слайд

11 слайд
Поликонденсациялану үдерістерінің жіктелуі (кеңістіктік құрылымы бойынша) Егер поликонденсациялауға тек бифункционал топтары бар мономерлер қатысса, онда сызықты макромолекула түзіледі. Мұны сызықты поликонденсациялау дейді Егер поликонденсациялауға үш немесе одан да көп функционал топтары бар мономерлер қатысса , одан алдымен тармақталған , содан кейін торланған макромолекула түзіледі . Мұны тармақталған немесе торланған поликонденсациялау деп атайды. a-A-a + a-A-b → a-AA-b + ab a-AA-b + a- A-b → a-AAA-b + ab немесе a- A - a + b - B - b → a - AB -b + ab a - AB - b + a - A - a → a - ABA - a + ab

11 слайд

12 слайд
Мономерлердің табиғатына байланысты гомополиконден сациялау және гетерополиконденсациялау деп екіге бөледі. • Егер поликонденсациялауға әр түрлі функционалды тобы бар біртекті мономер қатысса, оны гомополиконденсациялау деп атайды: • nHO - (CH 2 ) 6 - COOH H-[-O-(CH 2 ) 6 -CO-] n OH+(n-1)H 2 O

12 слайд

13 слайд
• Егер реакция екі типті мономерлердің функционал топтарының бір - бірімен әрекеттесуі арқылы жүрсе , оны гетерополиконденсация лау дейді . Мысалы , гексаметилендиамин мен адипин қышқылынанполигексаметиленадипамидтің алынуы :   • nH 2 N - (CH 2 ) 6 - NH 2 + nHOOC - (CH 2 ) 4 - COOH- H - [- NH - (CH 2 ) 6 - NH - CO - (CH 2 ) 4 - CO -] n OH + (2n -1)H 2 O

13 слайд

14 слайд
Поликонденсациялауға екі немесе одан да көп бір тектес мономер лер қатысса, оны сополиконденсациялау дейді. Мысалы, аминкапрон және аминэнант қышқылдарының поликонденсациялануы:

14 слайд

15 слайд
Поликонденсациялану реакциясына әртүрлі факторлардың әсері

15 слайд

16 слайд
Мономер концентрациясының әсері Тепе-теңдік константасы мономер концентрациясына тәуелді емес. Егер реакцияны тепе-теңдік күйге жеткізсе, онда полимердің молекулалық массасы да мономердің концентрациясына тәуелді болмайды. Поликонденсациялану жылдамдығы әрекеттесуші заттар концентрациясына пропорционал. Сондықтан мономер концентрациясы артқанда тепе-теңдік күйге жететін уақыт қысқарады, яғни молекулалық массасы максимал полимер алынады.

16 слайд

17 слайд
Температураның әсері Поликонденсациялану реакциясының жылдамдығы температура өскен сайын артады. Температура полимердің молекулалық массасына өте аз әсер етеді. Алайда, температура артқанда жүйенің тепе-теңдік күйге жетуі жылдамдайды. Сонымен қатар температура өскен сайын қосалқы заттарды жүйеден бөлу жеңілдейді. Бұл тепе-теңдікті ығыстырады, сонда түзілетін полимердің молекулалық массасы артады.

17 слайд

18 слайд
Катализатордың әсері Егер поликонденсациялану тепе-теңдікке жеткенше аяқталса, онда катализатор реакция өнімінің молекулалық массасына әсер етпейді. Катализатор реакция жылдамдығын арттыра отырып, жүйені тепе-теңдікке жақындатады. Егер К мәні үлкен болса, катализатор реакцияның жылдымдығын арттырады. Осыдан полимердің молекулалық массасы да өседі.

18 слайд

19 слайд
Мономерлер қатынасының әсері Поликонденсациялану кезінде мономерлер қатынасының рөлі айрықша. Оның себебі бір мономердің бір түрлі функционал топтары түгелдей реакцияға қатысып, артық қалған екінші мономердің функционал топтары реакцияға түспейді. Сондықтан тереңірек поликонденсациялану үшін мономерлер эквивалентті мөлшерде алынады. Бұл қағиданы функционал топтардың эквивалентсіздік ережесі деп атайды.

19 слайд

20 слайд
Поликонденсациялық полимерлерді алу мысалдары

20 слайд

21 слайд
Полиэфирлерді синтездеу : Дикарбон қышқылдары мен диол дардың әрекеттесуі : nHO - R - OH + nHOOC - R ' - COOH ⇔ H [ O - R - OOC - R ' - CO ]n OH + (2n -1)H 2 O ω -оксиқышқылдарды гомопол иконденсациялау : nHO - R - COOH H [ O - R - CO ] n OH + (n -1) H 2 O Диолдарды гомополиконденциялау арқылы жай полиэфир алу: nHO - R - OH → HO [ R - O ] n H + (n -1)H 2O

21 слайд

22 слайд
Полиуретанды синтездеу . Гликольдің дихлор көмір қышқылы мен диаминдер арасында ғы реакция : C l C O R O C Cl + nH 2N R ' N H 2 O O + (n -1) HCl C O R O C HN R' NH n O O Полиаликенфенилендер мен полифенилендерді синтездеу. Бұл реакцияларды сызбанұ сқа түрінде былай келтіруге болады: nH - Ar - OH + nR - CHO [ Ar - CH ]n OH + (n -1)H 2 O | | OH R nCI - Ar - R - CI [- Ar - R -]n + nCI 2 H +(MeX )– n n -H 2 n-2 Бірінші реакция арқылы фенолформальдегид полимері, ал екінші реакция бойынша полиалкиленфенилендер алынады. Соңғы реакцияның нәтиж есінде полифенилендер түзіледі.

22 слайд

23 слайд
Полимерлер ерітінділерінің ерекшеліктері Полимерлердің еріткіш молекулаларымен әрекеттесуінің маңызы зор, себебі полимерлерді синтездегенде, олардан өңдеп алынған бұйымдарды әр түрлі сұйық ортада пайдаланғанда, еріткіш пен макромолекулалардың арасында әрекеттесу жүреді. Полимер ерітінділері олардың молекулалық массасы мен макромолекулалар дың мөлшерін анықтау үшін де қажет. Полимерлер төмен молекула лық сұйықтармен әрекеттескенде шын және коллоидты ерітінділер түзілуі мүмкін. Төменде шын ерітінділер мен коллоидты жүйелердің негізгі белгілері келтірілген.

23 слайд

24 слайд
Полимер ерітінділері Шын ерітінділер Полимер макро-молекулалық деңгейге дейін бөлініп, қасиеттері уақыт ұзақтығынан өзгер-мейтін бір фазалы ерітінділер Коллоидты ерітінділер Уақыт өткен сайын біртіндеп екі фазаға бөлінетін, тұрақсыз жүйелер

24 слайд

25 слайд
Шын ерітінділер Коллоидтық ерітінділер  Компоненттер арасында бір- біріне ынтықтық бар.  Өздігінен пайда болады.  Молекулалық пен иондық дисперстілік.  Термодинамикалық тұрақтылық.  Дисперстік дәрежесі уақытқа байланысты өседі.  Агрегаттық тұрақтылық.  Бір фазалық.  Беттік бөліну жоқ.  Қайтымды.  Компоненттер арасында бір- біріне ынтықтық жоқ.  Мәжбүрлік түрде пайда болады.  Коллоидтық дисперстілік.  Термодинамикалық тұрақсыздық.  Дисперстік дәрежесі уақытқа байланысты кемиді.  Агрегаттық тұрақсыздық.  Екі фазалық.  Беттік бөліну бар.  Қайтымсыз.

25 слайд

26 слайд
• Полимер еріген кезде негізінен еріткіш молекулалары полимерге бір жақты диффузияланады. Мұнда макромолекуланың есесіне келетін еріткіш әлі аз, яғни еріткіштің полимердегі ерітіндісі түзіледі. Еріткіш молекуласының макромолекула- лардың арасына енуінен полимер ісінеді. Ісіну полимердің еру процесінің спецификалық сатысы. Барлық еру процесін төрт сатыға бөлуге болады:

26 слайд

27 слайд
1 . Алғашқы саты. Жүйе гетерогенді, екі фазадан тұрады сұйық пен таза полимерлер. 2. Ісіну сатысы - еріткіштің полимердегі ерітіндісі мен , таза төмен молекулалық сұйық еріткіштен тұрады . 3. Екінші ерітіндінің түзілу сатысы. Жүйе екі фазалы болады, бірақ екі фазасы да екі компоненттен тұратын ерітінді 4. Толық еру сатысы – екі ерітінді бір бірімен араласып, гетерогенді екі фазалы жүйе гомогенді бір фазалы жүйеге айналады.  

27 слайд

28 слайд
Ісіну дәрежесі (α) полимердің ісінген кездегі массасының немесе көлемінің өсуі арқылы сипатталады:  (1) Мұндағы m i , m о  – стандартты полимер үлгісінің ісінгеннен кейінгі және бастапқы массасы, V i , V 0  – стандартты полимер үлгісінің ісінгеннен кейінгі және бастапқы көлемі.

28 слайд

29 слайд
Полимердің еру термодинамикасына әсер ететін факторлар:1 . П о л и м е р м е н т ө м е н м о л е к у л а л ы с ұ й ы қ т ы ң т а б и ғ а т ы 2 . Ф а з а л ы қ к ү й і 3 . М а к р о - м о л е к у л а - н ы ң и іл г іш т іг і 4 . П о л и - м е р д ің м о л е к у л а - л ы қ м а с с а с ы

29 слайд

30 слайд
Кейбір төмен молекулалық еріткіштер мен полимерлердің ерігіштік параметрлері № Сұйықтық • 10 -3 , (Дж/м 3 ) 0,5 Полимерлер • 10 -3 , (Дж/м 3 ) 0,5 1 Н-гексан 14,6 Политетрафторэтилен 12,5 2 Диэтил эфирі 14,8 Полидиметилсилиоксан 14,6 3 Н-Октан 15,1 Полиизобутилен 15,8 4 Н-Пропилбензол 17,3 Полиэтилен 15,9 5 Этилацетат 18,2 Полиизопрен 16,3 6 Бензол 18,3 Полибутилметакрилат 17,6 7 Хлороформ 18,6 Полистирол 18,2 8 Дихлорэтан 19,6 Полиметилметакрилат 18,6 9 Тетрагидрофуран 19,8 Поливинилацетат 18,8 10 Нитробензол 20,0 Поливинилхлорид 19,1 11 Ацетон 20,2 Полиэтилентерефталат 20,2 12 Диметилформамид 24,2 Эпоксид шайыры 21,8 13 Этанол 25,4 Полиоксиметилен 22,0 14 Метанол 29 Полигексаметиленадипамид 27,2 15 Су 46,4 Полиакрилонитрил 30,8

30 слайд