Введение

Макромолекула с повторяющимися звеньями, соединенными амидными связями. Полиамид – это полимер, в котором повторяющиеся звенья связаны амидными связями. Полиамиды встречаются как в природе, так и создаются искусственно. Примеры природных полиамидов – белки, такие как шерсть и шелк. Искусственные полиамиды получают посредством ступенчатой полимеризации или твердофазного синтеза, в результате чего образуются такие материалы, как нейлоны, арамиды и полиаспартат натрия. Синтетические полиамиды широко используются в текстильной промышленности, автомобилестроении, производстве ковров, кухонной утвари и спортивной одежды благодаря их высокой прочности и долговечности. Транспортная промышленность является основным потребителем, на ее долю приходится 35% потребления полиамида (ПА).

Химия полимеризации

Для производства полимеров требуется многократное соединение двух групп с образованием амидной связи. В данном случае речь идет конкретно об амидных связях, при этом участвующими группами являются аминогруппа и концевой карбонильный компонент функциональной группы. Они вступают в реакцию с образованием углерод-азотной связи, формируя единую амидную связь. Этот процесс включает в себя отщепление других атомов, ранее входивших в состав функциональных групп. Карбонильный компонент может быть частью группы карбоновой кислоты или более реактивного производного – ацилхлорида. Аминогруппа и группа карбоновой кислоты могут находиться на одном и том же мономере, либо полимер может состоять из двух различных бифункциональных мономеров: одного с двумя аминогруппами и другого с двумя карбоксильными или ацилхлоридными группами. Реакция конденсации используется в промышленности для синтетического производства полимеров нейлона. Нейлоны должны обязательно содержать мономер с прямой (алифатической) цепью. Амидная связь образуется из аминогруппы (также известной как аминогруппа) и группы карбоновой кислоты. Гидроксильная группа карбоновой кислоты соединяется с атомом водорода амина, образуя воду – побочный продукт, название которого отражает суть реакции. В качестве примера реакции конденсации можно привести то, что в живых организмах аминокислоты конденсируются друг с другом под действием фермента с образованием амидных связей (известных как пептиды). Образующиеся полиамиды известны как белки или полипептиды. На представленной схеме аминокислоты рассматриваются как отдельные алифатические мономеры, реагирующие с идентичными молекулами с образованием полиамида, при этом акцент делается исключительно на амино- и кислотных группах. Заместители R следует игнорировать, предполагая, что различия между ними несущественны:

Для получения полностью ароматических полиамидов или арамидов, например кевлара, в качестве мономера используется более реактивный ацилхлорид. Реакция полимеризации с аминогруппой приводит к отщеплению хлороводорода. Метод с использованием ацилхлорида может применяться в лабораторном синтезе для избежания нагревания и получения практически мгновенной реакции. Ароматический фрагмент сам по себе не участвует в реакции отщепления, но он повышает жесткость и прочность получаемого материала, что и обуславливает высокую прочность кевлара. На представленной схеме арамид образуется из двух различных мономеров, которые непрерывно чередуются, формируя полимерную цепь. Арамиды являются ароматическими полиамидами:

Полиамиды также могут быть синтезированы из динитрилов с использованием кислотного катализа посредством реакции Риттера. Этот метод применим для получения нейлона 1,6 из адипонитрила, формальдегида и воды. Кроме того, полиамиды могут быть синтезированы из гликолей и динитрилов с использованием того же метода.