Polimeryzacja, w której wzrost łańcuch polimeru następuje w reakcjach kondensacji pomiędzy cząsteczkami o wszystkich stopniach polimeryzacji, nazywana jest polikondensacją. W takim procesie biorą udział monomery z co najmniej dwoma grupami funkcyjnymi, zdolnymi do reakcji między sobą, np. aminową -NH2 bądź hydroksylową -OH i karboksylową -COOH. Cząsteczka monomeru może zawierać dwie lub więcej grup funkcyjnych tego samego rodzaju lub grupy różne. Reakcje zachodzące podczas polikondensacji są reakcjami równowagowymi. W każdej z nich, oprócz właściwego produktu, tworzy się produkt niskocząsteczkowy. Dla uzyskania polimeru o wysokiej masie cząsteczkowej konieczne jest usuwanie tego ostatniego z mieszaniny reakcyjnej. Z tej samej przyczyny w przypadku użycia dwóch monomerów, na przykład typu A-X-A i B-Y-B, należy dobierać równomolowe ilości reagentów. Proces zachodzący z udziałem dwóch monomerów można wówczas opisać schematem:
nA-X-A+nB-Y-BA-(X-Y)n-B+2n-1AB
gdzie: A i B- grupy funkcyjne odpowiednio monomerów X i Y.
Poliestry zawierają w łańcuchu głównym wiązania -CO-O-. W zależności od użytych monomerów w procesie polikondensacji tworzą się produkty alifatyczne, alifatyczno-aromatyczne lub aromatyczne zwane poliarylanami. Syntezę poliestrów alifatycznych prowadzi się na drodze heteropolikondensacji glikoli z kwasami diakarboksylowymi, bądź homopolikondensacji hydroksykwasów, w stopie lub wysokowrzącym rozpuszczalniku, na przykład w toluenie, co pozwala na azeotropowe usuwanie wody z mieszaniny reakcyjnej:
Spośród poliestrów alifatyczno-aromatycznych największe znaczenie praktyczne ma poli(tereftalan etylenu), otrzymywany przemysłowo w reakcji transestryfikacji tereftalan metylu z glikolem etylenowym:
Polikondensacja glikoli z bezwodnikami kwasów aromatycznych i bezwodnikami kwasów nienasyconych, na przykład z bezwodnikiem kwasu ftalowego i bezwodnikiem kwasu maleinowego, pozwala otrzymać poliestry z alifatycznym wiązaniem podwójnym w łańcuchu głównym i o relatywnie niskiej masie cząsteczkowej:
Poliarylany (poliestry aromatyczne) są produktami kondensacji difenoli i chlorków di kwasów aromatycznych:
Reakcję prowadzi się w roztworze lub na granicy faz w układzie woda-chlorek metylenu lub woda-chloroform.
Na wadze technicznej odważono 0,2mola kwasu adypinowego i 0,22mola gliceryny (10% nadmiar), w tym celu obliczono potrzebne masy odważek:
Mkwasu adypinowego=146g/mol
Mgliceryny=92g/mol
1mol kwasu adypinowego-146g
0,2mola kwasu adypinowego-xg
x=29,2g kwasu adypinowego
1mol gliceryny-92g
0,22mola gliceryny-xg
x=20,24g gliceryny
Następnie zważoną ilość kwasu przeniesiono ilościowo do porcelanowego reaktora i dodano wyliczoną powyżej ilość gliceryny. Całość umieszczono w łaźni piaskowej i ogrzewano do momentu ujednorodzenia się mieszaniny reakcyjnej. Gdy to nastąpiło pobrano za pomocą bagietki 4-5 kropli tej mieszaniny do zważonej wcześniej elenmayerki (na wadze analitycznej) i zważono ją kolejny raz wraz z zawartością. Z różnicy mas znano ilość mieszaniny reakcyjnej wziętej do miareczkowania, dzięki któremu śledzono postęp reakcji jako ubytek grup karboksylowych. Reaktor wyciągnięto z łaźni piaskowej zatrzymując tym samym reakcje i zostawiono go do następnego tygodnia. Podczas tego etapu zaszła następująca reakcja:
Następnie do elenmayerki dodano 20cm3 acetonu i rozpuszczono w niej naszą mieszaniny, dodano 4-5 kropli fenoloftaleiny i miareczkowano roztworem KOH do uzyskania bladoróżowego zabarwienia. Podczas miareczkowania zachodzi następująca reakcja:
Na podstawie znanej ilości roztworu KOH zużytego podczas miareczkowania mieszaniny reakcyjnej obliczono liczbę moli KOH:
Cm=0,0975mol/dm3
VKOH=15,0cm3
Cm=nV
n=Cm×V
n=0,0975mol/dm3×15,0×10-3dm3
n=1,4625×10-3mola KOH
1mol KOH-56g
1,4625×10-3mola KOH-xg
x=0,0819g KOH
x=81,9mg KOH
Następnie korzystają z definicji LK (tj. ilość miligramów KOH potrzebna do zobojętnienia 1g mieszaniny reakcyjnej) obliczono jej wartość:
Melenmayerki=136,7744g
Melenmayerki+mieszanina reakcyjna=136,9569g
Mmieszanina reakcyjna=Melenmayerki+mieszanina reakcyjna-Melenmayerki
Mmieszanina reakcyjna=136,9569g-136,7744g
Mmieszanina reakcyjna=0,1825g
81,9mg KOH-0,1825g mieszaniny reakcyjnej
xmg KOH-1g mieszaniny reakcyjnej
x=448,8mgKOH≡LK
Na podstawie reakcji zachodzącej podczas miareczkowania obliczono LKteoretyczne:
238g mieszaniny reakcyjnej-112g KOH
1g mieszaniny reakcyjnej-[x]g KOH
x=0,4706g
x=470,6mg≡LKteoretyczne
Stopień konwersji α wyznaczono z poniższego wzoru:
α=LKteoretyczne-LKLKteoretyczne
α=470,6mg-448,8mg470,6mg
α=0,046
α=4,6%
Znając wartość LK wyliczono średnią wagową masę cząsteczkową:
M=56,11×1000LK
M=56,11×1000470,6
M=119,23u
Po upływie tygodni pozostawiono wcześniej mieszaninę reakcyjną wstawiono do łaźni piaskowej. Postępowano tak jak wcześniej tylko z tą różnicą, że próbki pobierano co określony odstęp czasu i miareczkowano.
Miareczkowani I
Cm=0,0975moldm3
VKOH=6,30cm3
n=0,0975mol/dm3×6,30×10-3dm3
n=0,000614mola KOH
0,000614mola KOH-xg
x=0,0344g KOH
x=34,4mg KOH
Melenmayerki=148,2311g
Melenmayerki+mieszanina reakcyjna=148,3075g
Mmieszanina reakcyjna=148,3075g-148,2311g
Mmieszanina reakcyjna=0,0764g
34,4mg KOH-0,0764g mieszaniny reakcyjnej
x=450,2mg KOH
α=470,6mg-450,2mg470,6mg
α=0,043
α=4,3%
M=124,62u
VKOH=4,75cm3
n=0,0975mol/dm3×4,75×10-3dm3
n=0,000463mola KOH
0,000463mola KOH-xg
x=0,0259g KOH
x=25,9mg KOH
Melenmayerki=136,7658g
Melenmayerki+mieszanina reakcyjna=136,8256g
Mmieszanina reakcyjna=136,8256g-136,7658g
Mmieszanina reakcyjna=0,0598g
25,9mg KOH-0,0598g mieszaniny reakcyjnej
x=433,7mg KOH
α=470,6mg-433,7mg470,6mg
α=0,078
α=7,8%
M=56,11×1000433,1
M=129,38u
Miareczkowani III
VKOH=7,10cm3
n=0,0975mol/dm3×7,10×10-3dm3
n=0,000692mola KOH
0,000692mola KOH-xg
x=0,0388g KOH
x=38,8mg KOH
Melenmayerki=148,2601g
Melenmayerki+mieszanina reakcyjna=148,4109g
Mmieszanina reakcyjna=148,4109g-148,2601g
Mmieszanina reakcyjna=0,1508g
38,8mg KOH-0,1508g mieszaniny reakcyjnej
x=257,1mg KOH
α=470,6mg-257,1mg470,6mg
α=0,454
α=45,4%
M=56,11×1000257,1
M=218,27u
Miareczkowani IV
Cm=0,0975mol/dm...
MAXXDATA