3.1.3. Compuşi macromoleculari de policondensare
Policondensarea este procesul de formare a polimerilor care implică condensarea chimică a monomerilor bi- sau polifuncţionali. În procesul de policondensare, alături de produsul macromolecular rezultă şi un compus mic-molecular. Specific acestui procedeu este mecanismul în trepte având ca urmare o creştere în timp a lanţului macromolecular. Obţinerea maselor moleculare dorite şi deci a proprietăţilor produsului final va depinde de timpul de reacţie. Mai jos sunt prezentate câteva clase de compuşi de policondensare.
Poliesterii conţin în catena lanţului macromolecular gruparea –O–CO–, care provine din policondensarea unui alcool sau a unui fenol polihidroxilic cu un acid policarboxilic sau cu un derivat esteric al acestuia. Un reprezentant al acestei clase este numit poli(etilentereftalat), PET, şi este obţinut prin polimerizarea etilenglicolului cu acidul tereftalic:
nHO – CH2 – CH2 – OH + nHOOC – C6H4 – COOH ®
etilenglicol acid tereftalic
→ H[-O – CH2 – CH2 – O-OC – C6H4 – CO-]nOH + (n-1)H2O
poli(etilentereftalat), PET
Industrial, PET se obţine din reacţia etilenglicolului cu tereftalatul de metil, când compusul mic-molecular eliminat este metanolul. Polimerul se poate fila iar fibra obţinută se utilizează la obţinerea de ţesături de tip tergal sau pentru fabricarea de compozite armate. Produsul se poate utiliza şi pentru obţinerea de ambalaje cu rezistenţă bună la presiune.
Policondensarea glicerinei cu acid ftalic conduce la obţinerea de polimeri tridimensionali numiţi gliptali. Ei fac parte din clasa răşinilor alchidice. Dacă în cursul procesului de condensare se înglobează uleiuri sicative, se obţin răşini alchidice modificate din care se fabrică lacuri şi vopsele dintre cele mai rezistente.
Poliamidele conţin în catena macromoleculară gruparea –NH–CO– ; ele se pot obţine prin reacţia dintre o diamină şi un acid dicarboxilic, cum este cazul poli(hexametilenadipamidei) numită comercial Nylon 6,6; poliamide se pot sintetiza şi prin polimerizarea cu deschidere de ciclu ca în cazul obţinerii produsului Nylon 6 din e- caprolactamă.
nH2N – (CH2)6- NH2 + nHOOC – (CH2)4 – COOH ®
hexametilenamină acid adipic
→ H[-HN – (CH2)6- NH-OC – (CH2)4 – CO-]nOH + (n-1)H2O
Poli(hexametilenadipamida), Nylon 6,6
Atât ţesăturile din fibre poliesterice cât şi cele din fibre poliamidice sunt rezistente, pot fi uşor colorate, se pot prelucra în diverse texturi. Dezavantajul lor principal este acela că sunt foarte puţin higroscopice astfel încât nu pot atenua umiditatea naturală a corpului. Dintre compuşii naturali, structură de poliamidă au peptidele şi proteinele.
Poliacetali sunt compuşi obţinuţi prin policondensarea aldehidelor cu alcooli. Industrial, poliacetalii se obţin prin reacţia unui compus macromolecular (alcool polivinilic) cu aldehide. Reacţiile care duc la modificarea grupărilor funcţionale ale unui polimer, cum este şi cea descrisă se numesc reacţii polimer analoge. O astfel de reacţie este şi cea de obţinere a alcoolului polivinilic din poliacetat de vinil.
Dacă formaldehida este înlocuită cu aldehidă butirică, CH3–(CH2)2–CH=O, produsul obţinut se numeşte poli(vinilbutiral). Acesta se poate utiliza în fabricarea pulberilor explozive. Toţi poliacetalii sunt buni adezivi. Un sortiment de poli(vinilbutiral) are, în peliculă, proprietăţi de transparenţă şi refringenţă asemănătoare sticlei şi se utilizează la obţinerea sticlelor stratificate, de siguranţă, de tipul sticlei triplex, folosite în fabricarea parbrizelor, a geamurilor de la clădirile înalte etc.
Fenoplaste sunt compuşi macromoleculari obţinuţi prin policondensarea fenolului cu formaldehida. În funcţie de condiţiile de reacţie se poate obţine novolac (policondensare în mediu acid) sau bachelită (policondensare în mediu alcalin).
Novolacul are o structură liniară şi se utilizează în obţinerea de lacuri electroizolante sau pentru obţinerea de mase plastice prin condensare ulterioară.
Bachelita se obţine în trei sortimente, în funcţie de regimul termic şi de durata reacţiei de policondensare: rezol (bachelită A) o masă sticloasă galbenă până la brun, solubilă în acetonă, uşor de pulverizat , se obţine la 800C; rezitolul (bachelită B), se obţine prin încălzirea rezolului la 1500C timp de câteva minute şi are proprietăţi termoplastice; rezita (bachelita C), obţinută din rezitol prin prelungirea timpului de încălzire; este un produs tridimensional, reticulat, insolubil, infuzibil până la 3000C, utilizat ca material izolator pentru întrerupătoare, prize, steckere. Rezolul amestecat cu materiale de umplutură sau impregnat în acestea şi apoi presat la cald serveşte la obţinerea de compozite cu bună rezistenţă mecanică şi electrică Dacă materialul de umplutură este o ţesătură textilă, compozita se numeşte textolit, dacă acesta conţine cca. 40% fibră de azbest, produsul este azbotextolit şi are şi bune proprietăţi ignifuge. În cazul în care materialele de umplutură sunt foi de hârtie (celuloză), produsul obţinut poartă numele de pertinax.
Aminoplastele sunt compuşi obţinuţi prin policondensarea unor amine cu formaldehidă. În categoria aminoplastelor intră răşinile ureo-formaldehidice şi răşinile melamino-formaldehidice utilizate pentru încleierea hârtiei, a lemnului, pentru tratarea lânii şi pentru fabricarea de mase plastice presate. Aceste răşini se folosesc şi la obţinerea unor compozite lemnoase stratificate mult utilizate în tâmplărie şi în industria mobilei: plăcile aglomerate lemnoase, PAL.
Răşinile epoxi sunt polieteri care se obţin din policondensarea unui derivat fenolic sau alcoolic cu epiclorhidrină:
Compuşii epoxidici au rezistenţă bună la temperaturi ridicate şi la intemperii şi nu sunt sensibili faţă de apă. Ei se utilizează expandaţi, ca spume solide cu bună rezistenţă mecanică, la obţinerea laminatelor pentru vasele submarine, a antenelor radar, pentru încapsularea circuitelor electrice, ca izolator termic al cisternelor auto.
Pot avea loc reacţii fără eliminare de produşi mic-moleculari , în procese numite reacţii de poliadiţie. Astfel se obţin poliuretani prin reacţia unui izocianat, RN=C=O, cu un compus cu hidrogen activ (un alcool de exemplu). Poliuretanii se prelucrează în structuri afânate celulare prin expandare. Se obţin astfel spume flexibile (buret) sau rigide utilizate ca materiale antişoc în construcţia autovehiculelor.