Επομένως ο βαθμός πολυμερισμού είναι: gτmol. Ο μηχανισμός συνδυασμού επιβάλλει ο αριθμός των μορίων βενζολικού περοξειδίου να είναι:

Transcript

1 Ασκήσεις Πολυμερή

2 Υπολογίστε το ποσοστό του μονομερούς εκκινητή βενζολικού περοξειδίου (BPO) που απαιτείται για να παραχθεί 1 kg πολυαιθυλενίου με μέσο μοριακό βάρος g/mol. Ποιος είναι ο βαθμός πολυμερισμού; Υποθέστε ότι 20% του εκκινητή είναι ουσιαστικά ενεργός και όλη η τελική διαδικασία γίνεται από τον μηχανισμό συμπύκνωσης Για απόδοση 100%, χρειαζόμαστε ένα μόριο βενζολικού περοξειδίου για κάθε πολυαιθυλική αλυσίδα. Ένας από τους τρείς κυκλικούς δεσμούς μπορεί να εκκινήσει μια αλυσίδα, ο δεύτερος κυκλικός δεσμός μία άλλη αλυσίδα και τέλος οι δύο αλυσίδες να σχηματίσουν όταν ενωθούν μία μεγαλύτερη. Το μοριακό βάρος του αιθυλενίου είναι (2)(12)+(4)(1)=28gr/mol. Επομένως ο βαθμός πολυμερισμού είναι: gτmol 28 gτmol = 7143 μόρια αιθυλενιου ανα μεση αλυσιδα Ο μηχανισμός συνδυασμού επιβάλλει ο αριθμός των μορίων βενζολικού περοξειδίου να είναι:

3 Το μοριακό βάρος του βενζολικού περοξειδίου είναι: (14 ) (12) + (10 ) (1) + (4 O) (16) = 242 g/mol. Επομένως η ποσότητα του εκκινητή που χρειάζεται για το σχηματισμό του τέλους της αλυσίδας είναι: Επομένως μόνο 20% του εκκινητή είναι αποτελεσματικό το υπόλοιπο επανασυνδέεται ή συνδέεται με άλλα μόρια και δεν προκαλεί έναρξη αλυσίδας. Επομένως χρειάζεται πέντε φορές μεγαλύτερη ποσότητα (6,03g) βενζολικού περοξειδίου ανά κιλό πολυαιθυλενίου.

4 Βαθμός Πολυμερισμού του 6,6 Nylon Υπολογίστε το βαθμό πολυμερισμού του 6,6 Nylon, το οποίο έχει μοριακό βάρος g/mol Όταν σχηματίζεται μια αλυσίδα υπάρχει κατά μέσο όρο ένα μόριο νερού για κάθε αντιδρών μόριο. Τα μοριακά βάρη είναι 116 g/mol για το examethylene diamine (MDA), 146 g/mol για το αδιπικό οξύ και 18 g/mol για το νερο. Το μοριακό βάρος της επαναλαμβανόμενης μονάδας είναι το άθροισμα των μοριακών βαρών των δύο μονομερών αφαιρούμενου του ΜΒ δύο μορίων νερού τα οποία λαμβάνουν μέρος στην αντίδραση: Άρα εφόσον ο βαθμός πολυμερισμού είναι ο συνολικός αριθμός των επαναλαμβανόμενων μονάδων της αλυσίδας, η αλυσίδα αποτελείται από 531 μονομερή MDA και 531 μονομερή αδιπικού οξέως

5 Πολυμερισμός συμπύκνωσης του 6,6 Nylon Το γραμμικό πολυμερές 6,6 Nylon παράγεται από το συνδυασμό 1000g hexamethylene diamine (MDA) με αδιπικό οξύ. Μία αντίδραση συμπύκνωσης παράγει το πολυμερές. Δείξτε πώς λαμβάνει χώρα η αντίδραση και προσδιορίστε το παραγόμενο προϊόν. Πόσα γραμμάρια αδιπικού οξέως χρειάζονται και πόσα γραμμάρια 6,6 Nylon παράγονται, υποθέτοντας 100% απόδοση; Η μοριακή δομή των μονομερών παρουσιάζεται παρακάτω. Μπορούμε να προσδιορίσουμε το μοριακό βάρος του MDA το οποίο είναι 116g/mol, του αδιπικού οξέως, είναι 146 g/mol και του νερού 18 g/mol. Ο αριθμός των μορίων του MDA που προστίθενται είναι ίσος με τον αριθμό των μορίων αδιπικού οξέως: Τα μόρια του νερού είναι επίσης 8,621: Παρατηρούμε ότι η αντίδραση μπορεί να συνεχιστεί και προς τα δύο άκρα. Το πολυμερές ονομάζεται 6,6 Nylon γιατί κάθε μονομερές περιέχει 6 άτομα άνθρακα Αλλά επειδή για κάθε μονομερές που ενώνεται ένα ακόμα μόριο νερού ελευθερώνεται τελικά η παραγόμενη ποσότητα Nylon είναι:

6 Σχεδιασμός ενός μονωτικού πολυμερούς Ένα δοχείο αποθήκευσης υγρού Υδρογόνου, φτιάχνεται από μέταλλο, αλλά θέλουμε να το επενδύσουμε με ένα πολυμερές πάχους 3mm ως ενδιάμεσο στρώμα μεταξύ του μετάλλου και των μονωτικών στρωμάτων. Η θερμοκρασία του ενδιάμεσου στρώματος μπορεί να πέσει στους -80 ο. Σχεδιάστε το υλικό αυτού του στρώματος Χρειαζόμαστε ένα υλικό που να είναι εύπλαστο. Όταν αλλάζει η θερμοκρασία του δοχείου αναπτύσσονται τάσεις στο επίστρωμα ώς αποτέλεσμα των διαφορών στις θερμικές επιμηκύνσεις και δε θέλουμε το πολυμερές να καταστραφεί λόγω εσωτερικών τάσεων. Ένα υλικό που είναι εύπλαστο και μπορεί να αντέξει μεγάλες ελαστικές καταπονήσεις είναι κατάλληλο. Επομένως προτιμάμε είτε ένα θερμοπλαστικό που έχει θερμοκρασία υαλώδους μετάβασης κάτω από -80 ο, είτε ένα ελαστομερές με θερμοκρασία υαλώδους μετάβασης κάτω από -80 ο. (px polyethylene ή acetale). Κατάλληλα ελαστομερή είναι η σιλικόνη και το πολυβουταδιένιο (αναζήτηση από πίνακες) Γενικά προτιμώνται ελαστομερή γιατί μπορούν να αντιμετωπίσουν τις καταπονήσειςτάσεις μέσω ελαστικής παραμόρφωσης και όχι πλαστικής.

7

8 1. What monomer(s) must be used to produce the following polymers? ( ) n a. F F F O O b. ( O 2 2 O 2 2 ) n O O c. ( N 2 2 N 2 2 N 2 2 N ) n ) 3 ( 2 2 n d.

9 Πηγή Επιστήμη και Τεχνολογία των Υλικών William D. allister