Ummumiy mavzular: N=1

N=2
Mavzu: 27 POLIMER, TUKIMACHILIK MAXSULOTLARINING KIMYOSI VA SIFAT TAXLILI
YUkori molekulali birikmalar

1. 
   Polimerlanish reaksiyalari va ular asosidagi tovarlar
   
2. 
   Tabiiy va sintetik polimerlar
   
3. 
   Sopolimerlanish va polikondensatlanish reaksiyalari va ular asosidagi tovarlar
   

Organik kimyo fanining XIX asr oxiri va XX asr boshlarida kulga kiritgan yutuklari kimyo fanining yosh tarmogi bulgan polimerlar kimyosining yoki, anikrogi, yukori molekulyar birikmalar kimyosining jadal sur’atlar bilan rivojlanishi uchun katta yul ochib berdi. YAngi xil materiallarning – plastik massa, kauchuk va texnika xossalariga ega bulgan kimmatli boshka maxsulotlarning xosil bulishi kimyogar, tadkikotchi va texnologlarda polimerlar kimyosiga nisbatan kizikish uygotdi. XX asrning boshlarida polimer materiallar ishlab chikarish sanoati sof tajribalarga asoslangan edi. Keyingi yillarda polimerlar olish reaksiyasi va polimer zanjirida sodir buladigan kimyoviy uzgarishlarni, bu jarayonlar mexanizmini va polimerlarning fizika – kimyoviy xossalari kompleksi ularning tuzilishi va tarkibiga boglikligini chukur urganish natijasida polimer sanoatining tez sur’atlar bilan usishi plastik massalar, sintetik kauchuklar, tolalar, koplovchi moddalar, elim va xilma – xil boshka moddalar olish uchun asos buldi.
Xozirgi zamon asbobsozligi va mashinasozligi, radiotexnika, televidenie, tez uchar samalyotlar yasash, raketa va kosmik kemalar, avtomobillar, turar – joy va boshkalarni rivojini tobora kupayayotgan sintetik polimerlarsiz tasavvur etib bulmaydi. Tinik polietilen plyonkalar kishlok xujaligi xamda ozik – ovkat sanoatida tobora keng ishlatilmokda. Yangi sitetik tolalar (lavsan, tiron, vinol va boshkalar) jun va paxta urnini bosadigan, puxta, gijimlanmaydigan, yaxshi buyaladigan maxsulotlar olishga imkon bermokda. Yangi sintetik kauchuklar kimmatbaxo tabiiy kauchuk urnini bosmokda.
Yuqori molekulyar birikmalar (YUMBlar) minglab, yuz minglab va xatto, millionlab atomlardan iborat (makromolekulalar) bo’lib, yangi sifat xususiyatlariga ega. YUMB lar birikish reaksiyasi natijasida xosil bo’ladi, bunday reaksiyaga polimerlanish reaksiyasi deyiladi. Uning umumiy sxemasi quyidagicha:
nM Mn
bu erda M – monomer, n – olingan molekulalar soni. Bu sxema M monomerning n ta molekulasi bir – biri bilan kimyoviy birikib, monomerlarning n marta takrorlanishidan xosil bo’lgan bitta katta molekulani ko’rsatadi. Takrorlanayotgan zvenolar soni n polimerlanish darajasi deyiladi. Bunday reaksiyalar qo’shbog’li moddalar (monomerlar) orasida sodir bo’ladi va polimerlanish reaksiyalari deb ataladi.
YUMB lar olishning ikkita asosiy sintetik usuli – polimerlanish va polikondensatlanish usullari mavjud. Polimerlanish reaksiyasiga etilen xosil qilish reaksiyasi misol bo’la oladi. Bu reaksiya erkin radikal mexanizm bo’yicha boradi. Erkin radikallar xosil bo’la boshlashi uchun etilenga ozroq miqdor modda – reaksiya initsiatori qo’shiladi. Etilenning yuqori bosim (150 Mpa gacha) ta’sirida polimerlanishida kislorod qo’shilmasi initsiator bo’ladi. Kislorod molekulalari etilen molekulalari bilan bekaror birikmalar xosil kiladi, bu birikmalar oson parchalanib, erkin radikallar xosil kiladi. Bunday radikal (uni R – bilan elgilanadi) etilen molekulasi bilan tuknashganda erkin elektron ? – boglanishga ta’sir etadi va uning elektronlaridan bittasi bilan elektron juft xosil kiladi, etilen molekulasi bilan radikalning kovalent boglanishi shunday karor topadi. ? – boglanishning ikkinchi elektroni bush koladi, buning natijasida zarrachaning xammasi erikn radikal bulib koladi:
R + CH₂ : CH₂ ----R : CH₂ : CH₂
Xosil bulgan radikal xuddi shu tartibda etilenning boshka molekulasiga ta’sir etib, uni biriktirib oladi,buning natijasida yangi radikal xosil buladi:
R : CH₂ : CH₂• + CH₂ : CH₂------ R : CH₂ :CH₂ :CH₂ : CH₂.
Zanjir reaksiya davomida olekulalarning bunday birin – ketin birikishi zanjir uzilgunicha davom etadi. Reaksiya natijasida molekulyar massasi bir necha un va yuz ming bulgan polietilen ( - SH₂ – SH₂ - ) n xosil buladi.
Polimerlar sintez kilinadigan kuyi molekulyar moddalar monomerlar deyiladi. Etilen va propilen monomerlardir. Polimer molekulalari makromolekulalar xam deyiladi (grekcha «makros» suzi katta, uzun demakdir).
Kuyi molekulyar moddalar, odatda, muayan kaynash, suyuklanish xaroratiga egalik va boshka konstantalari bilan xarakterlanadi.
Polimer kizdirilganda, oldin yumshaydi, sungra esa xarorat kutarilgan sari asta – sekin suyuklanib, kovushok – okuvchan suyuklikka aylanadi, uni xaydab bulmaydi. Ular eritmalarining kovushokligi katta buladi.
Polimerlarning muxim xossalaridan biri ularning yukori mexanik puxtaligidir. Ularning bu xossasi boshka xossalari (engilligi, kimyoviy bakarorligi va b) bilan birgalikda polimerlarning keng kulam ishlatilishiga sabab buladi.
Ba’zi moddalr polimerlanish jarayonida initsiatorlar va katalizatorlarga teskari ta’sir etib, ya’ni polimerlanish reaksiyasini sekinlashtiradi. Bunday moddalar ingibitorlar va regulyatorlar deb ataladi. Ular polimerlanish jarayonida paydo bulgan aktiv markazlarni yukotadi va usuvchi reaksion zanjirlarni uzib, aktiv radikallarni tuyintiradi. Fenollar, aminlar, xinonlar ingibitor bulib, amalda monomerlarni polimerlanishdan saklash uchun kushimcha modda sifatida (0,01 – 0,1% mikdori) kup ishlitiladi.
Xozirgi vaktda sopolimerlanish reaksiyalari juda keng tarkalgan bulib, polimer materiallarning xossalarini keng kulamda uzgartirishga va xatto, yangi xossalarga ega bulgan polimerlar olishga imkon beradi. 1899 yilda Rossiya olimi Solonin sulfat angidrid bilan alil efirning uzaro birikishidan sopolimerlanish reaksiyasini kashf etdi. Xozirgi vaktda sopolimerlarning yangi turi – payvandlangan sopolimerlar olish keng tarkalgan. Bu usulda tayyor A monomer polimerining zanjiriga boshka B polimerning yon tomonidan butoklari payvandlanadi:

	B
A		A
B		B

Masalan, yukori molekulyar polietilen (A) plyonkasi yuzasiga polistirol (B) ning yon butoklarini payvandlab, xossalari uzgargan polimer olish mumkin. Bu xodisada polimerning issikbardoshligi va j – nurlar ta’siriga chidamliligi ortadi. Bunda yon zanjirlarning sonini va uzunligini uzgartirish yuli bilan polimerning xossalarini uzgartirish mumkin. Kupincha, polimerning sinishini kamaytirish va egiluvchanligini oshirish maksadida bir polimer boshkasiga payvandlanadi. Payvandlash natijasida kattik va tez sinadigan materiallar – polistirol va polivinilxlorid (vinilplast) dan egiluvchan va zarbga chidamli polimerlar olish mumkin.
Kupchilik polimer materiallar kush boglarning uzilishi natijasida emas, balki uchuvchan moddalar NH₃, HCl va ayniksa, suv ajralib chikadigan kimyoviy reaksiyalar natijasida xosil buladi. Bunday reaksiyalar polikondensatlanish reaksiyalari deyiladi. Bu reaksiyani amalga oshishini kuyidagicha tasavvur kilish mumkinyu.
Agar A moddada xarakatchan kuchma vodorod atomlari (masalan, organik kislotalarda), V moddada esa reaksiyaga kirishadigan gidroksil guruxlar on (masalan, spirtlar, fenollarda) bulsa, polimer moddalarning olinishini kuyidagicha kursatish mumki.
N – A – N + NO – V – ON ------ N – A – V – ON + H₂O
Polikondensatlanish jarayonida zanjir bir boskichdan ikkinchi boskichga utish natijasida usadi va yukori molekulyar birikmalar xosil buladi:
N – A – V – A – N + NO – A – N ----- N – A – V –A – N + H₂O
N – A – V – A – N + NO – V – ON ------- N – A –V – A – V – ON +H₂O va xokazo
Polimer xosil bulishi uchun ajralib chikayotgan suvni reaksiya muxitidan chetlatib turish kerak, bu suvni isitish bilan amalga oshiriladi.
1912 yilda Rossiya olimi G. S. Petrov jaxonda birinchi bulib, fenolni formaldegid bilan polikondensatlab, elektr armatura detallari va telefon apparatlari ishlab chikarishda foydalaniladigan fenol – formaldegid smola xosil kildi.
Polimer birikmalarning xilma – xilligi bu moddalarning uziga xos xususiyatlari asosida buladi, turli klasssifikatsiyalar yaratilishiga sabab buldi.
Makromolekulalar asosiy zanjirning tarkibiga karab, polimer birikmalarni kuyidagi uch guruxga bulish mumkin:
a). Karboxanjirli polimer birikmalar. Bularning makromolekulyar zanjiri fakat uglevodorod atomlaridan tuzilgan. Bu guruxga polietilen, polibutadien va boshkalar kiradi.
b). Geterozanjirli polimer birikmalar. Makromolekulyar zanjirida uglerod atomidan tashkari, kislorod, azot, oltingugurt, fosfor atomlari, ya’ni organik birikmalar tarkibiga kiruvchi elementlarning atomlari xam buladi. Polimerlarning bu guruxiga sellyuloza, oksil, poliamidlar, poliefirlar, poliuretanlar, poliepoksid birikmalar kiradi.
V). element – organik polimer birikmalar. Bunday birikmalar makromolekulasining asosiy zanjirida kremniy, alyuminiy, titan, germaniy va boshka elementlar buladi.
Polimerlanish, polikondensatlanish, sopolimerlanish yuli bilan olinadigan va eng kup ishlatiladigan ba’zi polimer materiallar va sintetik tolalarga kuyidagilar kiradi:
a). Polietilen (- SH₂ – SH₂ -) n. U juda yaxshi dielektrik xossalarga ega bulib, uzilishga, sovukka, kimyoviy reagentlar ta’siriga chidamli. Undan plenka, naychalar, elektr izolyasion materiallar, turli texnika va ruxgor buyumlari tayyorlashda ishlatiladi.
B). Polistirol (- SH₂ –CH-)n. Polistirol – kattik, shaffof, zichligi 1,05
C₆H₅
g/ sm3 bulgan modda. U asosan stirolni blokli yoki emulsion polimerlash yuli bilan olinadi. Polistirodan elektr texnikada dielektrtiklar sifatida, kislotabardosh naylar va ruzgor buyumlari ishlab chikarishda foydalaniladi.
V). polivinilxlorid
(- SH₂ – CH-) n. Uning zichligi 1,4 g/sm³ ga teng, ok
C₆H₅
kukun xolida buladi. Vinil xlorid SH₂ = SN ni polimerlash yuli bilan
Cl
Olinadi. Polivinilxlorid juda puxta va issikbardosh material. Ba’zi erituvchilarda juda kiyin eriydi. Undan tayyorlangan elastik masa (vinilplast) kabel ishlab chikarishda, shuningdek kimyoviy barkaror trubalar, elektroliz xamda travial vannalar, xavo utkazgichlar, kistlota va ishkor rezervuarlari, akkumulyator detallari va boshkalar tayyorlashda ishlatiladi. Vinilplastni sellsloid va ebonit urnida ishlatish mumkin.
Polimerlash usuli bilan yana polivinilftorid, politetraftor etilen, polimetakril kislota kabi plastmassalar uchun smolalar tayyorlanadi. Ular issikbardosh, mexanikaviy xossalari kuchli, utga chidamli, kislotalarga chidamli buladiva shuning uchun ular texnikaning turli tarmoklarida, kimyo sanoatida va boshka maksadlarda ishlatiladi.
Polikondensatlanish reaksiyasi yordamida esa fenolformaldegid polimerlar, sintetik tolalar, masalan, naylon, kapron, lavsan, kremniy – organik polimerlar, metall – organik polimerlar olinadi. Fenolformaldegid polimerlar (fenolplastlar) uta kattik bulganligi uchun sanoatning turli tarmoklarida kora va rangdor metallar urnida ishlatiladi.