výroba lepidiel a lakov, novodur – nemäkčený-dosky

1. CHÉMIA pre 3. roč. gymnázií( J. Čársky, J. Kopřiva a iní) -9- CH / III -10- 2 CHÉMIA MAKROMOLEKULOVÝCH LÁTOK Polyvinylacetát, PVAC Duvilax nejedovatý imprgnácia textilu, papiera, emulzné náterové látky- latex, ktoré sú rozpustné vo vode a hygienicky nezávadné, pri výrobe lepidiel CH2―CH O–C–CH3 C6H5 Cl Cl Cl CH3 n O H― O―CH2―CH2― O―C― [CH2―CH2 ]n [CH2―CH2 ]n n HO―CH2―CH2―OH + n → reťazec makromolekulovej látky (polyetylén) n HO―C― ―C―OH ―C―OH etán -1,2-diol (etylénglykol) kyselina benzén -1,4-dikarboxylová (kyselina tereftalová) O O O O → + ( n - 1)H2O stavebné jednotky polyetylénglykoltereftalátu (polyester) –[–HN―(CH2)5―CO―]― n ― CH2―CH CH2―CH CH2―CH n n n n CH2=CH → n H2N―(CH2)6―NH2 + n HOOC―(CH2)4― COOH – (n –1) H2O hexán -1,6-diamín kyselina hexándiová stavebné jednotky → H–[–HN―(CH2)6―NH――CO―(CH2)4― CO―]―OH polyamid 6 polyamid nylon 6 6 štruktúrna jednotka CH2―CH n C6H5 [CF2―CF2 ]n 1 ÚVOD - OPAKOVANIE ORGANICKEJ CHÉMIE (DOKONČENIE) 1.5.3 Uhľovodíky a ich deriváty ako základ makromolekulových látok Chemické vlastnosti organických zlúčenín dávajú predpoklady na vznik látok s veľkými molekulami, ktoré nazývame makromolekulové látky. Atómy uhlíka sa spájajú do dlhých reťazcov a môžu sa aj striedať s atómami iných prvkov (napr. dusíka alebo kyslíka). Z toho vyplýva, že makromolekulové látky vznikajú z jednoduchých zlúčenín – uhľovodíkov a ich derivátov. Východisková zlúčenina, tzv. monomér, musí spĺňať jednu z uvedených podmienok: a) jeho molekuly musia obsahovať dvojitú alebo trojitú väzbu, napr. PREHĽAD NIEKTORÝCH POLYMÉROV PRIPRAVENÝCH POLYKONDENZÁCIOU str. 42-47 POLYESTERY n CH2=CH2 etylén (monomér) polyvinylchlorid (PVC) b) musia obsahovať aspoň dve reaktívne (charakteristické) skupiny, ktoré dávajú kondenzačné reakcie; pozri 2.3.1. Reakcie, ktorými vznikajú makromolekulové látky, sú: reakcie polymerizačné, polykondenzačné a polyadičné. Takisto ako syntetické makromolekuly aj prírodné makromolekulové látky – polyterpény, polysacharidy, bielkoviny (proteíny) a nukleové kyseliny vznikajú z jednoduchých molekúl: z izoprénu, glukózy, aminokyselín alebo nukleotidov. Podrobnejšie sa s makromolekulovými látkami oboznámite v nasledovnej kapitole. Polyestery sa používajú na výrobu textilných vláken, náterových látok a živíc. Zvlákňovaním polyetylénglykoltereftalátu a jeho úpravou s vlnenými vláknami sa získava tesilové (terylénové) vlákno,ktoré je veľmi pevné, pružné a trvanlivé. Významné sú polyesterové živice, ktoré sa spracúvajú spolu so sklenenými vláknami na polyesterové sklené lamináty. Svojou pevnosťou predstihujú ostatné syntetické materiály (majú pevnosť ocele). Majú dobré elektroizolačné vlastnosti a odolávajú chemikáliám. Používajú sa na výrobu karosérií automobilov, lietadiel, strešných krytín, potrubí v chemickom priemysle, ale aj na ochranné prilby pre pracovníkov v priemysle a doprave. Otázky a úlohy 1. Napíšte chemickú rovnicu polymerizácie vinylchloridu. 2. Vysvetlite, prečo nie je možná polymerizácia propánu alebo etanolu. CH3CH2CH3 CH3CH2–OH 2 CHÉMIA MAKROMOLEKULOVÝCH LÁTOK str. 24 -52 PREHĽAD NIEKTORÝCH POLYMÉROV PRIPRAVENÝCHPOLYMERIZÁCIOUstr. 38-39 Tabuľka Obchodný názov, výrobca Toxické vlastnosti monoméru Názov, skratka, štruktúrna jednotka Použitie POLYAMIDY Polyetylén, PE Bralén Slovnaft BA nejedovatý fólie – obalová technika, pri stavbe skleníkov a silá- žovaní, potrubia, fľaše na chemikálie, úžitkové pred- mety – sieťky, cedidlá, vedrá , poháriky, vaničky a pod. Polypropylén, PP Tatrén Slovnaft BA narkotikum s nežiadúcimi reakciami v krvnom obehu fólie – obalová technika, elektroizolačný materiál, zdravotnícke potreby, textilné vlákna, striž n Polyvinylchlorid, PVC Slovinyl CHZ, Nováky jedovatý, narkotikum, spôsobuje závrat, stratu orientačných schopností, je karcinogénny výroba lepidiel a lakov, novodur – nemäkčený-dosky na povrchovú úpravu nádrží, zásobníkov, v nábytkár- stve, novoplast- mäkčený – podlahovina, fólie, plášte do dažďa, hračky, fľaše, hadice, obrusy a pod. Materiály z polyamidov sú veľmi pevné, tvrdé, málo sa opotrebúvajú a majú nízky súčiniteľ trenia. Pre tieto vlastnosti sa používajú na výrobu ozubených kolies a ložísk, ktoré môžu pracovať aj vo veľmi prašnom prostredí. Ďalej sa používajú na výrobu rozličných úžitkových predmetov, obalov, fólií, viazacích materiálov a pod. Zvlákňovaním polyamidov sa pripravujú lesklé textilné vlákna. Polyamid 6 (silon) vzniká polymerizáciou 6-kaprolaktámu. Možno ho odvodiť od kyseliny 6-aminohexánovej odštiepením molekuly vody a uzatvorením reťazca. Polystyrén , PS Krastén narkotikum dráždi sliznice, jedovatý úžitkové predmety – misky, strúhadlá, vešiaky, poháriky, a pod. penový PS – obalový a izolačný materiál (v stavebníctve, chladiarenstve) Polytetrafluóretylén, PTFE nejedovatý, jeho pyrolýzou však vznikajú veľmi jedovaté látky na povrchovú úpravu lyží, kuchynského riadu, v chemickom priemysle a elektrotechnike Teflón

2. CHÉMIA pre 3. roč. gymnázií ( J. Čársky, J. Kopřiva a iní) -11- CH / III -12- 2 CHÉMIA MAKROMOLEKULOVÝCH LÁTOK n CH2 OH OH OH R R + O + H H n formaldehyd (metanál) → O―Si―O―Si― O― R R fenol fenol n OH O H CH2 H + n H2O ―CH―CH2 . n novolak Patria medzi polyétery. Tieto polyméry sa pripravujú polykondenzáciou viacerých fenolov a zlúčenín, ktoré obsahujú v molekule etylénoxidovú (epoxidovú) skupinu Vznikajú zosietením lineárnych polymérov. Používajú sa na výrobu lakov a lepidiel. n HO―(CH2)4―OH + n O=C=N―(CH2)6―N=C=O → bután -1,4-diol hexametyléndiizokynatan → –[–O―(CH2)4―O―CO―NH―(CH2)6―NH―CO–]– n polyuretán 2 CHÉMIA MAKROMOLEKULOVÝCH LÁTOK SILIKÓNY str. 48 – 49 FENOLFORMALDEHYDOVÉ ŽIVICE (FENOPLASTY ALEBO BAKELITY) Hlavný reťazec predchádzajúcich syntetických polymérov tvorili atómy uhlíka, prípadne aj atómy kyslíka alebo dusíka. V reťazcoch silikónov sa pravidelne striedajú atómy kremíka a kyslíka. Na atómy kremíka sa ďalej môžu viazať skupiny –CH3 , –C2H5, –C6H5 a iné. Novolak je termoplast, rozpúšťa sa v organických rozpúšťadlách. Používa sa na výrobu lakov. V zásaditom prostredí a pri nadbytku formaldehydu vznikajú rezoly. Fenolformaldehydové živice tohto typu zohrievaním kondenzujú na priestorovo sieťované fenoplasty – bakelity. Sú netaviteľné a ťažko rozpustné polyméry – termosety. Pridaním plnidiel (drevné piliny, síran bárnatý a iné)sa z týchto fenoplastov pripravujú látky vhodné na lisovanie. Vyrábajú sa z nich rozmanité výlisky, ktoré sa využívajú v elektrotechnike, v chemickom, stavebnom a spotrebnom priemysle. Rezolové živice sa môžu nanášať na papier alebo textil. Tak sa získava tvrdý materiál vhodný na použitie v nábytkárstve, na výrobu ozubených kolies a inde. Fenoplasty majú tmavú farbu, preto sa používajú len tam, kde sa nevyžaduje iné sfarbenie výrobku. stavebná jednotka silikónov Silikóny tvoria skupinu významných polymérov. Vyznačujú sa teplovzdornosťou, mrazuvzdornosťou, nezmáčavosťou a dobrými elektroizolačnými vlastnosťami. Používajú sa ako nenahraditeľné oleje na mazanie strojov, ktoré pracujú pri teplotách od -75°C až do 200°C. Silikóny s dlhším reťazcom sa využívajú ako silikónové vazelíny a pasty. Tieto impregnačné látky sú súčasťou leštiacich prípravkov na nábytok, autokarosérie, obuv atď. Sieťované silikónové polyméry sa nazývajú silikónové kaučuky, ktoré sú elastické pri teplotách od -100°C do 250°C. MOČOVINO-FORMALDEHYDOVÉ ŽIVICE (AMINOPLASTY) Vznikajú polykondenzáciou močoviny (diamid kyseliny uhličitej) alebo jej derivátov s metanálom. Najprv vznikajú lineárne polyméry, ktoré zvyšovaním teploty v kyslom prostredí sa zosieťujú. Na rozdiel od fenoplastov sú aminoplasty bezfarebné látky, preto sa môžu ľubovoľne farbiť. Majú široké použitie ako dekoračné, izolačné a náterové látky a lepidlá. Výrobky z nich sú zdravotne neškodné, preto sa využívajú aj v spotrebnom priemysle na výrobu pohárikov, tanierikov, misiek atď. MODIFIKOVANÉ PRÍRODNÉ POLYMÉRY str. 50 – 51 V druhej polovici 19. storočia, keď výroba vláken z prírodných materiálov nestačila kryť spoločenskú spotrebu, začali sa hľadať možnosti využitia vhodných prírodných látok na výrobu textilných vláken, ktoré by nahradili drahý prírodný hodváb. Hneď na začiatku výskumu sa správne zvolila lacná a v dostatočnom množstve dostupná základná surovina – celulóza. Okrem celulózy sa začali chemicky upravovať aj ďalšie biopolyméry, napr. prírodný kaučuk. Prírodné makromolekulové látky – biopoly- méry – chemicky upravené sa nazývajú modifikované prírodné polyméry. EPOXIDOVÉ ŽIVICE Viskóza Pri výrobe viskózy sa musí celulóza najprv chemicky upraviť, aby sa dali získať vlákna na spriadanie(str. 51). Z viskózy sa vyrába i hygienický obalový materiál – celofán. Acetát celulózy vzniká esterifikáciou celulózy s anhydridom kyseliny octovej. Používa sa na výrobu acetátového hodvábu, trikotovej bielizne, nehorľavých filmov a rozličných predmetov. Otázky a úlohy 1. Radikálová polymerizácia má široké uplatnenie pri výrobe mnohých polymérov (polyetylén, polystyrén, polyvinylchlorid, polytetrafluóetylén). Vysvetlite mechanizmus tejto polymerizácie. 2. Polykondenzáciou sa pripravujú živice a niektoré vláknotvorné polyméry. Uveďte príklady. SYNTETICKÉ POLYMÉRY PRIPRAVENÉ POLYADÍCIOU str. 47 – 48 Polyadícia môže mať podľa narastania makromolekulového reťazca stupňovitý charakter ako polykondenzácia, s tým rozdielom, že pri tejto polyreakcii nevzniká vedľajší produkt. Polyadícia však môže byť aj reťazová polyreakcia. Charakteristickým znakom polyadície v obidvoch prípadoch je presun vodíkového atómu v reťazci.Príkladom tejto stupňovite polyadície je vznik polyuretánu z bután-1,4-diolu a hexametyléndiizokyanatanu: Polyuretány sa používajú na výrobu syntetických vláken a koží (barex), elastických penových látok (molitan) a lepidiel. Majú uplatnenie vo viacerých priemyselných odvetviach: v nábytkárstve, v stavebníctve, pri výrobe obuvi, aj ako textilné vlákna.