Список тематических статей

СОПОЛИКОНДЕНСАЦИЯ

Понятие и общие сведения

Сополиконденсацией (процесс по своей сути аналогичен сополимеризации при полимеризации мономеров) или совместной поликонденсацией называется реакция получения сополимеров, в которой принимают участие и мономеры, необходимые непосредственно для самой поликонденсации, и минимум один дополнительный мономер. То есть это реакция синтеза сополимера, в которой участвуют три или более различных сомономеров. Ими тут называются реагенты, не взаимодействующие между собой непосредственно, но каждый из которых взаимодействует с третьим мономером, называемым «интермономер». Сополиконденсация, как и поликонденсация характеризуется одними и теми же механизмами проведения и закономерностями, которые определяют молекулярные массы и молекулярно-массовые распределения полимерных молекул.

Рис.1. Отличие от процесса поликонденсации.

Как и при сополимеризации, при одинаковом количестве звеньев мономеров типов А и В наблюдаются разные варианты их расположения в полимерной цепи, например:

-А-В-А-В-А-В-А-В-A-B- - регулярный сополимер;

-А-А-А-А-В-В-В-В-B- - блоксополимер;

-A-В-В-A-A-A-В-А-A- - статистический (или рандом) сополимер.  

Протекание процесса

Механизмы течения реакции в зависимости от последовательности введения мономеров в реакционную зону разделяются на три основные группы:

1. Стадийный процесс, при котором мономеры в полном составе находятся в реакционной зоне в самом ее начале.

2. Постадийный механизм, при котором исходные компоненты вводятся в реакционную смесь последовательно.

3. Трехстадийный процесс, при котором предварительно синтезированные гомополимеры, имеющие активные концевые группы вступают во взаимодействие между собой на последней стадии.

Кроме описанного бывают различные вариации перечисленных механизмов, например поэтапное добавление мономерных компонентов в реактор.

В системе гомогенного типа при разной реакционной способности сомономеров или их неэквивалентном количестве состав сополимера при сополиконденсации изменяется. При этом после окончания процесса химический состав сополимера на выходе становится равен изначальному составу мономерной смеси.

Строение цепи, готового сополимера, находится в зависимости от нескольких факторов, среди них:

- обратимости реакции роста цепи,

- способа проведения процесса,

- относительной активности сомономеров,

- изменения активности функциональных групп, вступающих в реакцию.

Обратимая сополиконденсация в основном приводит к образованию статистических сополимеров. В случае необратимой одностадийной сополиконденсационной реакции при любой активности используемых сомономеров образуются опять же статистические сополимеры. При желании получить блоксополимеры нужно применять синтез постадийного или трехстадийного типа, либо постепенно дозировать в реакционную зону интермономер.

При протекании процесса равновесной сополиконденсации течение обменных реакций не тормозит возникновение композиционной неоднородности и ведет к возникновению рандомного распределения мономерных звеньев в сополимерных цепях. Указанные цепи по составу также становятся подобны составу изначальной мономерной смеси. Важно, что внешние условия, с которых проходит реакция, почти не влияют на состав и характеристики цепей сополимера. При проведении неравновесной сополиконденсации ситуация развивается по другому сценарию, т.к. в данном процессе обменных реакций не происходит. Состав и строение макромолекул полимера в последнем случае зависит в основном от реакционной способности изначальных мономеров.

При равновесной сополиконденсационной реакции накопление в реакционной смеси низкомолекулярного поликонденсационного продукта приводит к ускорению обратного процесса. Поэтому процессы равновесной поликонденсации желательно сопровождать удалением образующегося низкомолекулярного продукта из реакционной зоны. С повышением эффективности удаления увеличивается и степень полимеризации получаемого полимера.

Для максимального превращения исходных веществ в полимер как при равновесной, так и при неравновесном процессе, из реакционной системы надо удалять низкомолекулярные продукты взаимодействия. Это способствует выходу полимеров с высокой молекулярной массой. С этой же целью сополиконденсация проводится в токе инертного газа при высокой температуре, а на заключительной стадии – в вакууме.  

Применение

Сополиконденсация достаточно часто применяется при производстве различных видов олигомеров и полимеров, например алкидных олигомеров, ненасыщенных сложных полиэфиров, полиарилатов, кремнийорганических полимеров и т.д.

Метод сополиконденсации также применяется при модификации свойств фенолформальдегидных и мочевиноформальдегидных реактопластов. Для этого применяют сополиконденсацию фенола и крезола с формальдегидом, либо фенола с формальдегидом и фурфуролом, либо мочевины и меламина с формальдегидом, либо мочевины и фенола с формальдегидом и т.д.