Από τη Β Λυκείου

Πολυμερισμός αλκενίων και παραγώγων τους

Πολυμερισμός ονομάζεται η συνένωση μικρών μορίων, που ονομάζονται μονομερή, προς σχηματισμό ενός μεγαλύτερου μορίου, που ονομάζεται πολυμερές.

Η γενική αντίδραση πολυμερισμού μιας ένωσης με τύπο CH2=CH-Α είναι η εξής:

Ο πολυμερισμός αυτός ονομάζεται πολυμερισμός προσθήκης. Χαρακτηριστικά παραδείγματα πολυμερισμού δίνονται στον επόμενο πίνακα:

Πολυμερισμός ακετυλενίου

Το HCCH μπορεί να πολυμεριστεί σε κατάλληλες συνθήκες σε βενζόλιο (τριμερισμός) ή σε βινυλοακετυλένιο (διμερισμός).

Aντιδράσεις πολυμερισμού αλδεϋδών

Οι αλδεΰδες πολυμερίζονται σε όξινο περιβάλλον, ενώ οι κετόνες όχι.
π.χ.  4CH3CHO --> (CH3CHO)4  
Η  ένωση (CH3CHO)4    ονομάζεται μεταλδεϋδη ή στερεό οινόπνευμα.

Πολυμερή προσθήκης

Από το μηχανισμό της αντίδρασης πολυμερισμού προσθήκης φαίνεται ότι οι καλύτερες πρώτες ύλες (μονομερή) είναι τα αλκένια. Έτσι πράγματι τα πρώτα και πολύ σπουδαία πολυμερή προέκυψαν από το CH2=CH2  και

CH3CH=CH2 (πολυαιθυλένιο και πολυπροπυλένιο αντίστοιχα).
Το χλωροαιθένιο ή βινυλοχλωρίδιo, CH2=CHCl, πολυμεριζόμενο δίνει ένα πολυμερές γνωστό ως PVC (ΠολυΒινυλοΧλωρίδιο) :

Το PVC έχει μέση σχετική μοριακή μάζα 1 500 000 και είναι ένα σκληρό και ανθεκτικό υλικό. Με την μορφή αυτή χρησιμοποιείται για την παρασκευή σωλήνων, δίσκων φωνογράφου (pick-up) κ.λ.π. Αν αναμιχθεί με εστέρες, μπορεί να γίνει πιο μαλακό (για το λόγο αυτό οι εστέρες λέμε ότι δρουν σαν πλαστικοποιητές). Το πλαστικοποιημένο PVC χρησιμοποιείται για την παρασκευή δέρματος βινυλικού από το οποίο κατασκευάζονται πλαστικά αδιάβροχα, πετάσματα μπάνιου (κουρτίνες) κλπ.
Πολυμερισμός του ακρυλονιτριλίου, CH2=CHCN, δίνει το πολυακρυλονιτρίλιο το οποίο διαλυόμενο σε κατάλληλο διαλύτη (το διμεθυλοφορμαμίδιο) μπορεί να δώσει συνθετικές υφάνσιμες ίνες (Orlon).

Το Teflon παράγεται  από  τον  πολυμερισμό  του τετραφθοροαιθυλενίου,
CF2=CF2 παρουσία Fe2+, H2O2 και Η2Ο. Το Teflon έχει σημείο τήξης 327 oC που είναι ασυνήθιστα υψηλό για πολυμερές προσθήκης. Είναι αδρανές στα χημικά αντιδραστήρια και έχει πολύ μικρό συντελεστή τριβής . 
Ένα πολυμερές με εξαιρετικές οπτικές ιδιότητες παράγεται από τον πολυμερισμό του μεθακρυλικού μεθυλίου,

CH2=CH(CH3)COOCH3.

Από τον συμπολυμερισμό βινυλοχλωριδίου και 1,1-διχλωρο-αιθυλενίου (βινυλιδενχλωρίδιο) παράγεται το κυριότερο υλικό κατασκευής ειδών  συσκευασίας περιτυλίγματος τροφίμων:

Οι ιδιότητες των πολυμερών προσθήκης όπως, η κρυσταλλική ή όχι δομή τους, το σημείο τήξης ή καλύτερα μαλάκυνσής τους, η πυκνότητα και οι μηχανικές τους ιδιότητες εξαρτώνται σε μέγιστο βαθμό από τις συνθήκες παραγωγής τους. Αυτές τελικά διαμορφώνουν την στερεοχημεία του πολυμερούς. Με τη χρήση των λεγομένων καταλυτών Ziegler–Natta είναι πλέον δυνατός ο στερεοχημικός έλεγχος του παραγόμενου πολυμερούς.

Πολυμερή συμπύκνωσης

Εκτός από τις πρωτεΐνες που αναφέρθηκαν σε προηγούμενη παράγραφο, τα πλέον σημαντικά πολυμερή συμπύκνωσης είναι τα πολυαμίδια, οι πολυεστέρες και οι ρητίνες της φορμαλδεΰδης .

Τα πολυαμίδια ( –ΝΗ–CO–)ν
Η έρευνα για ένα συνθετικό υλικό με ιδιότητες ανάλογες με εκείνες του μεταξιού οδήγησαν στην ανακάλυψη μιας ολόκληρης οικογένειας συνθετικών πολυαμιδίων γνωστών με το γενικό όνομα Nylon. Ένα από τα πιο σημαντικά Nylon είναι το Nylon 6,6. Αυτό μπορεί να παρασκευαστεί από ένα δικαρβονικό οξύ με έξι άτομα άνθρακα (το πρώτο 6 στην ονομασία), το αδιπικό οξύ και από μία διαμίνη με έξι άτομα άνθρακα (το δεύτερο 6…), την εξαμεθυλενοδιαμίνη. Στη βιομηχανική παραγωγή αυτές οι δύο ενώσεις αντιδρούν σε ισομοριακές αναλογίες ώστε να δώσουν ένα 1:1 άλας. Στη συνέχεια το άλας αυτό (λέγεται και άλας του Nylon) θερμαίνεται στους 270 oC και σε πίεση » 17 atm, οπότε πολυμερίζεται προς το πολυαμίδιο (Nylon). 

Πολυεστέρες

Ένας από τους σπουδαιότερους πολυεστέρες είναι και ο  πολυαιθυλένοτερεφθαλικός, ο οποίος δόθηκε ως παράδειγμα πολυμερούς συμπύκνωσης. Εκτός από την παραπάνω αντίδραση, ο πολυεστέρας αυτός μπορεί να παρασκευαστεί και με αντίδραση  μετεστεροποίησης και μετά πολυμερισμό του νέου εστέρα. Έτσι, αρχικά θερμαίνεται (» 200 oC) διμέθυλο τερεφθαλικός εστέρας με περίσσεια αιθυλένο γλυκόλης (το γνωστό και ως αντιψυκτικό στα ψυγεία των αυτοκινήτων). Έτσι προκύπτει ο νέος εστέρας, ο οποίος στη συνέχεια πολυμερίζεται προς τον πολυαιθυλένοτερεφθαλικό πολυεστέρα. Με μορφή υφανσίμων, συνθετικών ινών είναι γνωστός με τα ονόματα Dacron και Terylene.
                                           

Πολυουρεθάνες

Μία ουρεθάνη παράγεται από την αντίδραση μιας αλκοόλης με ένα ισοκυανικό ομόλογο:

R–OH + O=C=N–R΄ --> R–O–CO–NH–R΄ (ουρεθάνη). Οι πολυουρεθάνες συνήθως παράγονται με αντίδραση μιας διόλης  (πολυμερές με πρωτοταγείς –ΟΗ με ένα διισοκυανικό παράγωγο, το οποίο συνήθως είναι το τολουολο-2,4-διισοκυανικό. Προσθήκη μικρής ποσότητας νερού στο μίγμα που πολυμερίζεται προκαλεί μερική υδρόλυση του R–N=C=O  προς CO2.Αυτό δημιουργεί τον αφρό της πολυουρεθάνης.

 Πολυμερή φορμαλδεΰδης- φαινόλης .

Ένα από τα πρώτα συνθετικά πολυμερή τα οποία παρήχθησαν ήταν και ένα πολυμερές (ή ρητίνη) γνωστό ως βακελίτης. Αυτός παράγεται με αντίδραση συμπύκνωσης μεταξύ φαινόλης. C6H5OH  και ΗCH=O με καταλύτες οξέα ή βάσεις.  Το παραγόμενο πολυμερές έχει πολύ υψηλό σημείο τήξης και είναι μονωτικό του ηλεκτρισμού.