Сопряженные диены могут полимеризоваться, образуя цепи либо за счет 1,2-присоединения мономерных молекул, либо за счет 1,4-присоединения.
Полимерные цепи диенов в отличие от алкенов содержат двойные связи.
При 1,4-полимеризации двойные связи находятся в основной цепи, и заместители относительно них могут находиться в цис- или транс-положении:
КАУЧУК
Первоначально натуральный каучук получали из млечного сока гевеи бразильской (Hevea brasiliensis), в котором он содержится в количестве до 40-50%.
По химическому строению натуральный каучук представляет собой стереорегулярный цис-1,4-полиизопрен:
Пространственная структура такой цепи спиралеобразна. При механическом воздействии она сжимается подобно пружине, а затем снова разжимается. Этим объясняется исключительно высокая эластичность каучука.
Другой природной разновидностью полиизопрена является гуттаперча, выделяемая из сока деревьев семейства сапотовых, она имеет структуру транс-1,4-полиизопрена:
Выпрямленность изопреновых звеньев придает цепям стержнеобразную пространственную структуру, причем они могут плотно укладываться одна вдоль другой. Поэтому, в отличие от липкого и эластичного каучука, гуттаперча при комнатной температуре имеет твердую и хрупкую консистенцию.
Сырой каучук представляет собой очень эластичную и непрочную клейкую массу. Он применяется, в частности, для изготовления лейкопластырей.
При нагревании каучука с серой – вулканизации– происходит частичная сшивка полимерных цепей, и получается эластичный и гораздо более прочный на разрыв материал – резина:
При нагревании с большим количеством серы каучук образует твердый материал – эбонит.
Каучук и получаемые из него материалы играют огромную роль в технике и в быту. Поэтому очень скоро натуральный каучук, выделяемый из растительного сырья, перестал удовлетворять технические потребности, и перед химиками стал вопрос о получении синтетического каучука.
Первый синтетический каучук – полибудиен – в промышленном масштабе был получен в 1932 г. С.В.Лебедевым, разработавшим метод получения бутадиена из этилового спирта:
В 1936 г. в США был получен промышленный синтетический хлоропреновый каучук:
Хлоропреновый каучук по некоторым свойствам уступает природному, но более устойчив к воздействию нефти и масел.
Сополимер бутадиена и стирола, созданный в Германии в 1928 г. – экономически выгодный заменитель натурального каучука:
Из сополимера бутадиена и акрилонитрила получают резиновые изделия с высокой стойкостью к действию бензина, керосина и масел:
ПОЛИМЕРЫ В ТЕХНИКЕ И ФАРМАЦИИ
Полиэтилен
Полиэтилен – простейший из углеводородных полимеров. Получается в виде двух модификаций: низкой и высокой плотности.
Полиэтилен низкой плотности состоит из разветвленных цепей и получается радикальной полимеризацией этилена при высоком давлении. Это один из самых легких полимеров (плотность 0,92 г\см3 ), он не растворяется в органических растворителях, устойчив к действию кислот и щелочей, имеет довольно высокую температуру плавления – 110-120о и выдерживает дезинфекцию кипячением. Из полиэтилена низкой плотности изготовляют пленку для упаковки пищевых продуктов и медикаментов, флаконы с пипетками для глазных капель, бутылки.
Полиэтилен высокой плотности (0,92 г\см3) состоит из линейных цепей и получается координационной полимеризацией. По сравнению с полиэтиленом низкой плотности он имеет бóльшую механическую прочность, меньшую газопроницаемость и химически более устойчив. Применяется для изготовления коррозионно-устойчивых труб, предметов домашнего обихода.
Полипропилен
Может быть получен в виде атактического, синдиотактического и изотактического полимеров. Последний обладает более высокими механическими свойствами.
Полипропилен превосходит полиэтилен по прочности, химической устойчивости и теплостойкости. Изделия из него легко стерилизуются. Из него изготавливают одноразовые шприцы, капельницы, узлы аппаратов искусственного кровообращения. Детали из полипропилена используются в радиоаппаратуре.
Полистирол
Полистирол получается в основном радикальной полимеризацией в виде атактического полимера. В отличие от полиэтилена и полипропилена полистирол почти не эластичен, представляет собой стеклообразную массу, из него изготовляют, в частности, диски для цифровой записи. Химически инертен и обладает высокими электроизоляционными свойствами. Пенополистирол используется как термоизолятор и упаковочный материал.
Поливинилхлорид
Хлорсодержащий полимер, устойчивый к действию кислот и щелочей. Производится в больших количествах как один из наиболее многоцелевых полимеров. Он хорошо смешивается с различными наполнителями, что дает возможность получать различные изделия в виде труб, пленок, волокон.
Поливинилхлорид применяется в медицине для изготовления катетеров, дренажей, воздуховодов.