Изучение полимеризации и свойств полимера

Одним из излюбленных объектов для изучения механизмов полимеризации и свойств полимера оказался стирол. Этот мономер получают главным образом из нефти, он доступен, удобен в работе, обладает «спокойным нравом», его можно полимеризовать различными способами. Это жидкость с довольно-таки приятным запахом, но вдыхание паров стирола опасно, и его концентрация в воздухе производственных помещений строго контролируется.

Достаточно пробирку со стиролом нагревать на водяной бане в течение несколько часов, как содержимое пробирки превратится в твердый, бесцветный, стеклообразный полимер-полистирол. Чем выше температура, тем быстрее протекает полимеризация.

Свойством самопроизвольно полимеризоваться при нагревании обладают формальдегид, метилметакрилат и некоторые другие мономеры.

Можно ускорить полимеризацию стирола, если к нему добавить небольшое количество инициатора -вещества, которое при нагревании распадается, образуя свободные радикалы. Так называют незаряженные фрагменты молекул, имеющие неспаренный электрон. Примеры свободных радикалов - атомы водорода, кислорода, азота, галогенов. Свободные атомы этих элементов не могут долго существовать - они взаимодействуют с другими атомами или молекулами.

Точно так же ведут себя и все другие свободные радикалы. Стирол легко полимеризуется под их воздействием. Многие другие важные для промышленности мономеры полимеризуются таким же образом. Среди них винилхлорид, этилен (при высоком давлении), метилметакрилат, образующий «оргстекло». По радикальному механизму образуются сетчатые полимеры из непредельных полиэфиров, заливочных компаундов, так отверждаются многие полимерные покрытия. Метод этот удобен тем, что полимеризация протекает на воздухе, в присутствии влаги при невысоких температурах.

Если стирол очень тщательно очистить от влаги, разбавить инертным растворителем и добавить к нему некоторые соединения щелочного типа, то также произойдет полимеризация и образуется полистирол, но его свойства будут отличаться от свойств продукта, полученного радикальным методом.