Файл: Баранов К.Н. Химия полимеров и их физико-химические свойства.pdf

21.Эпоксидные смолы

Ворганической химии окиси непредельных углеводородов

(CH2— СН2 — окись этилена, СН2— СН — СН3— окись пропи-

\ О/ О

лена и др.) получили общее название «эпоксидов». Полимерные вещества, содержащие в своем составе апокси-

группы (СН2— С Н —), называются эпоксидными смолами.

\/

О

Эпоксидные смолы получаются в результате реакции поликон­ денсации эпихлоргидрина и диоксидифенилпропана по схемати­ ческому уравнению

Получающееся вещество представляет собой вязкую жидкость. Эпоксигруппы являются неустойчивыми и вступают в реакцию полимеризации с диоксидифениллропаном. Реакция протекает по схеме

30

с н я

через —R—. В результате последовательных актов конденсации и полимеризации получается полиэпоксид следующего строения:

— О—R—О—СН2—СН—CHj.

\ /

о

По мере увеличения п получающийся продукт становится твер­

дым и хрупким, но размягчающимся при нагревании. Наличие в полиэ1поксиде активных эпоксигрупп придает им

значительную химическую активность, что выгодно используется (в технике.

При смешении жидкого полиэпоксида с веществами, имею­ щими подвижный атом водорода, например, аминосоединениями, происходит реакция, приводящая к удлинению молекул и образованию поперечных связей, в результате которой получа­ ются твердые прочные полимеры. Происходящий процесс мож­ но представить схемой

31

-CH2- C H - C H 2- N - C H 2- C H —СН2-

Эпоксидные смолы в отвержденном состоянии обладают вы­ сокой механической прочностью, водостойкостью, высокой элек­ трической прочностью, хорошей адгезией. Они обладают пре­ красными клеящими свойствами и употребляются как компо­ нент строительного клея (для склеивания железобетонных ба­ лок, плит и т. п.). Возможно, что процессы склеивания (клеями на основе эпоксидных смол) в отдельных случаях могут быть более предпочтительными, чем процессы клепки и сварки.

Эпоксидные смолы употребляются в электротехнике, радио­ технике в качестве пропиточных и заливочных, клеящих и герме­ тизирующих составов.

В значительных количествах эпоксидные смолы расходуются на получение различных пластмасс, а также в качестве связую­ щего вещества в производстве электротехнического и конструк­ ционного стеклотекстолита.

22. Кремнийорганические полимеры

Кремнийорганические полимеры —■это сравнительно новый класс высокомолекулярных соединений, отличающийся от всех ранее рассмотренных тем, что в построении главной цеди поли­ мера участвуют атомы кремния. Наибольшее практическое при­ менение имеют кремнийорганические полимерные соединения, главная цепь которых построена -из атомов кремния, чередую­ щихся с атомами кислорода

— Si—О —Si—-О—Si—О—Si—

Структура полимерной кремнийорганичеокой макромолекулы может быть линейной и пространственной.

Советский ученый К. А. Андрианов разработал метод полу­ чения высокомолекулярных кремнийорганичееких соединений, обладающих весьма ценными в практическом отношении свой­ ствами. Он синтезировал сложные эфиры ортокремниевой кисло­ ты, в которой одна, две или три гидроксильные группы замеще­ ны углеводородными радикалами, например:

32

Прш гидролизе этих эфиров должны были бы получиться кремнийорганические соединения, содержащие гидроксильные груп­ пы, но такие соединения сейчас же вступают в реакцию конден­ сации с отщеплением молекул воды и образованием поликонденеатов, называемых силоксанами или силиконам,и. Например, при гидролизе

СН3 сн3

СН3 - Si-0-CH3+H20^CH30H+CH3—Si-OH и

СН3- 0 - Si—О—CH3-f2Н20->2СН30Н+НО—Si- ОН

которые вступают в реакцию поликонденсации по схеме:

Чем больше число атомов кремния содержится в силоксане, тем более термостойкое соединение получается, а введение более тяжелых углеводородных радикалов увеличивает их вязкость,

II. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЛИМЕРОВ

V-

1.Особенности внутреннего строения полимеров

Вхимии высокомолекулярных соединений наряду с общими законами химии существуют и свои закономерности, обуслов­ ленные особенностями внутреннего строения этих веществ.

Химические, а также физико-механические свойства поли­ меров зависят от степени полимеризации, строения цепей, ха­

рактера связей между цепями, степени кристалличности и т. п. Этим и объясняется, что полимеры, .полученные из одного и то­ го же исходного вещества при неодинаковых условиях полиме­ ризации его, могут сильно различаться по многим свойствам. Так, даже простейший по составу полимер (полиэтилен) в за­ висимости от условий полимеризации может при комнатной тем­ пературе находиться в жидком или в твердом состоянии.

При изучения особенности внутреннего строения полимерных веществ необходимо помнить, что степень полимеризации, раз­ ных макромолекул данного полимера в той или иной мере будет различной, и полимер представляет собой совокупность макро­ молекул разной величины.

Главная особенность любого полимерного вещества, опреде­ ляющая его физические свойства, состоит в наличии двух типов связей, резко отличающихся по своей природе и энергии. Атомы в цепи, т. е. макромолекулах, связаны химическими связями, энергия которых порядка сотен больших калорий, а сами макро­ молекулы между собой связаны значительно более слабыми межмолекулярными силами.

Связь, с помощью которой связываются атомы в звеньях и звенья между собой в макромолекулы, называют химической или первичной связью, а связь между макромолекулами — меж­ молекулярной или вторичной. В полимерах пространственной структуры цепи соединены химическими (первичными) связями в виде поперечных мостиков.

Межмолекулярные связи гораздо менее прочны, чем химиче­ ские связи. Они чувствительны к действию нагревания и раство­ рителей. Нагревание полимеров с линейными или разветвленны­ ми цепями в результате теплового движения молекул вызывает ослабление межмолекулярных связей, вследствие чего такие по­ лимерные материалы становятся мягкими и гибкими. В конце концов, когда энергия теплового движения становится сравни­ тельно большой, макромолекулы приобретают возможность -пе-