1. Budowa polimerów
podstawowe informacje
Podstawy Chemii Polimerów –
seminarium
dr Małgorzata M. Zaitz
malgorzata@zaitz.eu
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

2. POLIMERY vs. MAŁOCZĄSTECZKOWE
Chemia związków
małocząsteczkowych
≠
=
Chemia makrocząsteczek
(polimerów)
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

3. POLIMERY vs. MAŁOCZĄSTECZKOWE
Chemia polimerów
CHEMIA TAJEMNIC
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

4. Historia polimerów
Dawno, dawno temu…
smoła
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

5. Historia polimerów
Dawno, dawno temu…
smoła
żywica naturalna –
szelak
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

6. Historia polimerów
Dawno, dawno temu…
smoła
żywica naturalna –
szelak
skorupa żółwia
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

7. Historia polimerów
Dawno, dawno temu…
smoła
żywica naturalna –
szelak
skorupa żółwia
róg
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

8. Historia polimerów
Dawno, dawno temu…
smoła
żywica naturalna –
szelak
skorupa żółwia
róg
bursztyn
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

9. Historia polimerów
Dawno, dawno temu…
smoła
żywica naturalna –
szelak
skorupa żółwia
róg
bursztyn
mleczko kauczukowe
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

10. Historia polimerów
1856 patent Aleksander Parsek
PARKESINA
nitroceluloza + kamfora + alkohol
1862 wystawa produktów
1866 produkcja masowa
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

11. Historia polimerów
1800… modyfikowanie polimerów naturalnych
wulkanizacja gumy
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

12. Historia polimerów
1800… modyfikowanie polimerów naturalnych
wulkanizacja gumy
nitroceluloza
„guncotton”
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

13. Historia polimerów
1800… modyfikowanie polimerów naturalnych
wulkanizacja gumy
nitroceluloza
„guncotton”
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

14. Historia polimerów
1800… modyfikowanie polimerów naturalnych
wulkanizacja gumy
nitroceluloza
„guncotton”
celuloid (1869)
Johna W. Hyatta
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

15. Historia polimerów
1907 - 1909 bakelit – pierwsze syntetyczne
tworzywo sztuczne (Leo Hendrika Baekelanda)
żywica fenolowo-formaldehydowa
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

16. Historia polimerów
1907 - 1909 bakelit – pierwsze syntetyczne
tworzywo sztuczne (Leo Hendrika Baekelanda)
żywica fenolowo-formaldehydowa
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

17. Historia polimerów
1911 wiskoza – pierwsze syntetyczne włókna
włókna celulozowe (masa celulozowa drzewna
poddawana działaniu ługu sodowego)
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

18. Historia polimerów
Bum na polimery – II Wojna Światowa
odcięte zasoby do wszystkich naturalnych źródeł polimerów
nylon – poliamid
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

19. Historia polimerów
Bum na polimery – II Wojna Światowa
odcięte zasoby do wszystkich naturalnych źródeł polimerów
nylon – poliamid
akrylany – poliakrylonitryl
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

20. Historia polimerów
Bum na polimery – II Wojna Światowa
odcięte zasoby do wszystkich naturalnych źródeł polimerów
nylon – poliamid
akrylany – poliakrylonitryl
neopren – kauczuk syntetyczny
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

21. Historia polimerów
Bum na polimery – II Wojna Światowa
odcięte zasoby do wszystkich naturalnych źródeł polimerów
nylon – poliamid
akrylany – poliakrylonitryl
neopren – kauczuk syntetyczny
guma styrenowo-butadienowa
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

22. Historia polimerów
Bum na polimery – II Wojna Światowa
odcięte zasoby do wszystkich naturalnych źródeł polimerów
nylon – poliamid
akrylany – poliakrylonitryl
neopren – kauczuk syntetyczny
guma styrenowo-butadienowa
polietylen…
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

23. Historia polimerów
polistyren 1930,
polichlorek winylu 1931,
polietylenu w 1939,
teflon 1946,
żywica epoksydowa 1950.
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

24. Historia polimerów
Hermann Staudinger (Nobel 1953)
1920 – guma i inne substancje
polimerowe są długimi łaocuchami
małych powtarzających się
fragmentów połączonych ze sobą
wiązaniem kowalencyjnym
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

25. POLIMER Polimer
Z języka greckiego polymeres -
wieloczęściowy,
zbudowany z wielu części
Substancje chemiczne o bardzo
dużej masie cząsteczkowej, które
składają się z wielokrotnie
powtórzonych jednostek zwanych
merami
Cząsteczki, które składają się z licznych
(n=103 104) jednostek podstawowych
(merów) powiązanych chemicznie tak, jak
atomy w merach. Bywają chemicznie
jednorodne i regularne.
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

26. MONOMER
Monomery to proste cząsteczki tego samego związku
chemicznego, z których w wyniku polimeryzacji,
powstaje polimer.
Monomery winylowe Monomery cykliczne Monomery funkcyjne
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

27. MER
Z języka greckiego meros – częśd najprostszy, jaki da się
wyróżnid, stale powtarzający się fragment cząsteczek
polimerów.
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

28. MONOMER POLIMER MER
nCH2=CH2 (CH2–CH2)n –CH2–CH2–
Makromolekuła (makrocząsteczka, makrodrobina)
czyli cząsteczka chemiczna (molekuła) złożona z więcej niż około
1000 atomów. W chemii polimerów makromolekułę definiuje się
jako tą, dla której przy przyłączaniu kolejnych merów podstawowe
właściwości fizyczne nie zmieniają się.
dużo makrocząsteczek = polimer
polimer = makrocząsteczka
makrocząsteczka ≠ polimer
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

29. PODZIAŁ POLIMERÓW
− ze względu na powstawanie
− ze względu na topologię
− ze względu na kompozycję
− ze względu na mechanizm polimeryzacji
− ze względu na taktycznośd
− ze względu na zachowanie pod wpływem
temperatury
− ze względu na reologię
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

30. ze względu na powstawanie
Naturalne – białka,
Syntetyczne- potocznie
kwasy nukleinowe,
nazywane polimerami
celuloza
Modyfikowane – Nieorganiczne –
semisyntetyczne, polikrzemiany
naturalne sztucznie (np. azbest),
zmodyfikowane polifosforany
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

31. ze względu na topologię strukturę
łaocucha polimerowego
Z języka greckiego:
tópos – miejsce, okolica; logos – słowo, nauka
kierunek matematyki współczesnej - obiektem jej badao są te
własności figur geometrycznych i brył, które nie ulegają zmianie
nawet po radykalnym zdeformowaniu tych figur (a więc np.
położenie i sąsiedztwo).
Własności takie nazywa się
własnościami topologicznymi figury.
ogólny kształt przestrzenny
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

32. ze względu na topologię strukturę
łaocucha polimerowego
liniowe rozgałęzione
drabinowe
usieciowane
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

33. ze względu na topologię strukturę
łaocucha polimerowego
liniowe
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

34. ze względu na topologię strukturę
łaocucha polimerowego
usieciowane rozgałęzione
drabinowe
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

35. ze względu na topologię strukturę
łaocucha polimerowego
usieciowane rozgałezione
drabinowe
sieciownik – monomer sieciujący – cross-linker
O O
O O
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

36. ze względu na topologię strukturę
łaocucha polimerowego
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

37. ze względu na kompozycję
homopolimer
kopolimery
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

38. ze względu na kompozycję
homopolimer
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

39. ze względu na kompozycję
kopolimer
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

40. ze względu na kompozycję
naprzemienny blokowy
statystyczny
szczepiony
gradientowy
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

41. ze względu na mechanizm
polimeryzacji
POLIADDYCJA POLIKONDENSACJA
nA →-(A)n- nA →-(B)n- + nC
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

42. ze względu na taktycznośd
Taktycznośd - ogólna nazwa na stereoregularnośd głównych
łaocuchów polimerów.
W uproszczeniu taktycznośd polega na tym, że patrząc wzdłuż wyprostowanego głównego
łaocucha polimeru, podstawniki jednego rodzaju przyłączone do atomów tworzących ten
łaocuch regularnie znajdują się po jego prawej lub lewej stronie.
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

43. ze względu na taktycznośd
TAKTYCZNOŚD → IZOMERIA CIS TRANS
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

44. ze względu na taktycznośd
syndiotaktyczny
izotaktyczny
ataktyczny
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

45. ze względu na taktycznośd
a) A
b) I
c) S
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

46. ze względu na taktycznośd
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

47. ze względu na zachowanie pod
wpływem temperatury
Termoutwardzalne Termoplastyczne
twardnieją pod wpływem miękną pod wpływem
temperatury – łaocuchy temperatury – łaocuchy
usieciowane nieusieciowane
fenoplasty polietylen
aminoplasty poli(chlorek winylu)
usieciowane żywice epoksydowe poliamidy
usieciowane żywice silikonowe polistyren
polimetakrylan
poliwęglan
poli(octan winylu)
octan celulozy
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

48. Budowa przestrzenna polimerów:
BUDOWA I RZĘDOWA –
konfiguracja
BUDOWA II RZĘDOWA – konformacja
BUDOWA III RZĘDOWA –
agregacja
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

49. BUDOWA I RZĘDOWA –
konfiguracja
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

50. Budowa I rzędowa polimerów
konfiguracja
ogon do ogona głowa do głowy
głowa do ogona / ogon do
głowy
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

51. Budowa I rzędowa polimerów
konfiguracja
ogon do ogona głowa do głowy
głowa do ogona / ogon do głowy
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

52. Budowa I rzędowa polimerów
konfiguracja
CIS TRANS
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

53. Budowa I rzędowa polimerów
konfiguracja
syndiotaktyczny izotaktyczny
ataktyczny
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

54. Budowa I rzędowa polimerów
konfiguracja
* * *
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

55. Budowa I rzędowa polimerów
konfiguracja
diada mezo diada racemo
konfiguracja:
ataktyczna - mmrmrrmrr
izotaktyczna - mmmmmmmmm
syndiotaktyczna - rrrrrrrrr
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

56. Budowa I rzędowa polimerów
konfiguracja
homopolimer
kopolimery
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

57. Budowa I rzędowa polimerów
konfiguracja
naprzemienny blokowy
statystyczny
szczepiony
gradientowy
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

58. BUDOWA II RZĘDOWA –
konformacja
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

59. Budowa II rzędowa polimerów
konformacja
postad rektalna postad spiralna
(zigzag) (helikalna)
całkowicie wyprostowany łaocuch
postad globularna
(kłębek)
postad sfałdowana
postad cykliczna (lamelarna)
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

60. Budowa II rzędowa polimerów
konformacja
oddziaływania trwałych dipoli
oddziaływania trwały dipol – dipol
indukowany
oddziaływania dipol indukowany – dipol
indukowany
siły dyspersyjne Londona
wiązania wodorowe
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

61. Budowa II rzędowa polimerów
konformacja
oddziaływania trwały dipol – trwały dipol
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

62. Budowa II rzędowa polimerów
konformacja
oddziaływania trwały dipol – dipol indukowany
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

63. Budowa II rzędowa polimerów
konformacja
oddziaływania dipol indukowany – dipol indukowany
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

64. Budowa II rzędowa polimerów
konformacja
siły dyspersyjne Londona
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

65. Budowa II rzędowa polimerów
konformacja
wiązania wodorowe
9 marca 2010 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

66. BUDOWA III RZĘDOWA –
agregacja
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

67. Budowa III rzędowa polimerów
agregacje
przypadkowo splątane
makrocząsteczki
(struktura spaghetti)
kłębek polimerowy
micele frędzlowate
struktury
superhelikalne płytkowe struktury lamelarne
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

68. Co zapamiętujemy…
1) podstawowe podziały polimerów:
topologia, taktyczność, kopolimery
2) struktura I rzędowa polimerów
struktura II rzędowa polimerów
struktura III rzędowa polimerów
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

69. Książki
1) Jan F. Rabek
„Współczesna wiedza o polimerach”
2) G. Challa
„Polymer Chemistry, an introduction”
3) Edgar Bortel
„Wprowadzenie do chemii polimerów”
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium

70. Następne zajęcia
25/27 marca 2013 r.
Otrzymywanie polimerów -
polimeryzacja
18/20 marca 2013 r. – Wydział Chemii UJ – Podstawy Chemii Polimerów – seminarium