Основные понятия физики и химии полимеров

аАа+вВв→аАВв+ав
аАВв+аАа→аАВАа+ав
аАВАа+вВв→аАВАВв+ав
А,В- остатки реагирующих молекул мономеров; а,в- функциональные группы; ав- низкомолекулярный продукт.
Приведенная схема показывает ступенчатость образования полимера. Сначала при взаимодействии молекул мономера образуются димеры. Затем димеры превращаются в тримеры, тримеры в тетра… и т.д. в олигомеры.
Благодаря наличию функциональных групп, олигомеры могут взаимодействовать между собой и с мономерами. Так происходит рост полимерной цепи. Если молекулы-мономеры содержат 2 функциональные группы, то рост полимерной цепи происходит в одном направлении. Образуются линейные макромолекулы. В случае 3-ёх и более функциональных групп, образуются разветвленные макромолекулы или структуры. Бифункциональные мономеры могут иметь группы одинакового или различного строения. В результате каждого акта взаимодействия образуется продукт с концевыми функциональными группами, способными к дальнейшему взаимодействию. Пример 1: полиамиды можно получать из диаминов и дикарбоновых кислот:
H₂N(CH₂)NH₂+HOOC(CH₂)₄COOH →H₂N(CH₂)₆NHCO(CH₂)₄COOH+H₂O и т.д.
На первой стадии образуются димеры, которые далее в более высокомолекулярные продукты.
Пример 2: поликонденсация аминокапроновой кислоты. В молекуле мономера содержатся 2 разные функциональные группы
H₂N(CH₂)₅COOH+H₂N(C₂H₅)COOH → H₂N(CH₂)₅CONH(CH₂)COOH+H₂O
Три и тетрафункциональные мономеры, а также их смеси с бифункциональными соединениями образуют при поликонденсации разветвленные или трехмерные продукты.
Пример 3: конденсация глицерина с фталевой кислотой протекает по схемам: 1) Стадия образования димера

2) Далее стадия образования разветвленных продуктов: 2 молекулы димера+ 2 молекулы дикарбоновой кислоты

3) Стадия образования трехмерных продуктов из разветвленных
Существует несколько отличий поликонденсации от полимеризации: 1) Полимеризация - это цепной процесс, протекающий по механизму присоединения. Поликонденсация – ступенчатый процесс, идущий по механизму замещения с выделением низкомолекулярного вещества. Промежуточные продукты на стадии поликонденсации могут быть выделены и охарактеризованы. 2) Выделение низкомолекулярного продукта при поликонденсации приводит:
1. Во-первых, химическая структура повторяющегося звена полимерной цепи не соответствует составу исходных мономеров
2. Выделяющееся низкомолекулярный продукт может взаимодействовать с полимерной молекулой с образованием мономера (обратимая реакция). Это означает нарушение установившегося равновесия. Для смещения его в сторону образования полимера низкомолекулярное вещество удаляется из сферы реакции (вакуумирование). При полимеризации молекулярная масса полимера, как правило, не зависит от продолжительности реакции. При поликонденсации она увеличивается по мере протекания реакции. В зависимости от природы функциональных групп исходных мономеров поликонденсация подразделяется на гомофункциональную и гетерофункциональную. Гомополиконденсацией получают полиэфиры из гликолей