Полиамиды, полиуретаны, полимочевины
При изучении процессов поликонденсации веществ, способных к образованию связей
, были получены важные практические результаты. Оказалось, что образующиеся высокомолекулярные продукты обладают рядом ценных свойств и могут быть использованы для производства синтетических вo-локон, пластических масс, пленочных материалов и покрытий. Особый интерес как материалы для производства синтетических волокон представляют полиамиды, содержащие амидные группировки
, такие же, как в природных полипептидах, к числу которых относится натуральный шелк. Один из видов синтетических полипептидов — полимеры α-аминокислот — был рассмотрен на стр. 806. Технические полиамиды получают поликонденсацией аминокислот (или их лактамов) с удаленными друг от друга амино- и карбоксильными группами или поликонденсацией дикарбоновых кислот с диаминами.
При поликонденсации адипиновой кислоты с гексаметилендиамином получается полигексаметиленадипамид, широко известный под названиями найлон и анид:
Поликонденсация ζ-аминоэнантовой кислоты приводит к полиэнантоамиду (волокно энант):
Полимеризацией ε-капролактама получают поликапроамид (капрон, или перлон):
Высокомолекулярные полиамиды плавятся при довольно высокой температуре и в расплавленном состоянии легко вытягиваются в чрезвычайно прочные нити. Скручиванием пучков таких нитей получаются красивые синтетические волокна, по тепло- и электроизоляционным свойствам близкие к натуральному шелку, а в некоторых отношениях превосходящие его. Из полиамидов изготовляются также износостойкие пластические массы.
Полиуретанами называются продукты, содержащие уретановую группировку
, в состав которой входит амидная группа. Полиуретаны получают главным образом полимеризацией диизоцианатов с гликолями. Например, полимеризацией гексаметилендиизоцианата с бутандиолом-1,4 получается полиуретан, выпускаемый под фирменным названием «перлон U»:
Поликонденсация дихлоругольных эфиров гликолей с диаминами также приводит к образованию полиуретанов:
Полиуретаны имеют более низкую температуру плавления, чем полиамиды, но обладают другими ценными физико-механическими свойствами. Первой областью применения полиуретанов было изготовление щетины. В дальнейшем они стали применяться также для производства пластмассовых изделий и особенно успешно — для лаков и клеев.
Если на диизоцианаты действовать не двухатомными спиртами, как при получении полиуретанов (см. выше), а диаминами, то получаются высокомолекулярные полимочевины, являющиеся полиамидами угольной кислоты:
Полимочевины содержат группировку
и, следовательно, близки по строению как к полиамидам, так и к полиуретанам. Эти полимеры плавятся при более высокой температуре, чем полиамиды и полиуретаны, но менее термостойки. Полимочевины пригодны для изготовления волокон и пластических масс; важной областью их применения является отделка тканей.
Широкое техническое применение имеют аминопласты — пластические массы на основе продуктов поликонденсации формальдегида с мочевиной, тиомочевиной и меламином.
При осторожном проведении конденсации мочевины с формальдегидом в присутствии щелочей сначала образуются, в зависимости от взятого соотношения компонентов, два мономерных кристаллических продукта: монометилолмочевина NH2—CO—NH—СН2ОН (т. пл. 110° С) и диметилолмочевина НОСН2—NH—СО—NH—СН2ОН (т. пл. 125°С). При дальнейшем нагревании метилольные производные, отщепляя элементы воды, превращаются, особенно легко в кислой среде, в ненасыщенные метилен- и диметиленмочевину
которые и полимеризуются, давая линейные и трехмерные высокополимерные структуры, например:
Сначала получаются легкоплавкие растворимые полимеры, при дальнейшем нагревании затвердевающие с образованием твердых, блестящих, нерастворимых, неплавких смол, из которых изготовляются различные бытовые и технические изделия.
При конденсации меламина с формальдегидом образуются аналогичные продукты, построенные, вероятно, с сохранением циклических структур меламина.