|
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«РОССИЙСКИЙ ЗАОЧНЫЙ ИНСТИТУТ ТЕКСТИЛЬНОЙ И ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ»
Филиал ГОУ ВПО «РосЗИТЛП» в г. Омске
Кафедра технологий промышленности
УТВЕРЖДАЮ Заведующий кафедрой «_____» _________2011 г.
КУРС ЛЕКЦИЙ ПО ХИМИИ И ФИЗИКЕ ПОЛИМЕРОВ
Омск 2011
|
УДК 678-036(075.8)
ББК 24.7я73
К 90
Рецензент:
В.П. Калекин, д-р техн. наук, профессор,
заведующий кафедрой «Машины и аппараты
химической технологии» ГОУ ВПО «ОмГТУ»
Никитин Ю.Н.
Курс лекций по химии и физике полимеров: Учеб. пособие. Омск: Изд-во филиала ГОУ ВПО «РосЗИТЛП» в г. Омске, 2011.-158с.
В учебном пособии изложены современные представления о структуре и основные химические реакции синтеза полимеров и рассмотрены возможности их химической модификации c целью получения нового комплекса свойств. Показана взаимосвязь их структуры с физическими и химическими свойствами, присущими полимерному состоянию вещества. Рассмотрены особенности химических реакций в макромолекулах и возможности направленного изменения природы полимеров с целью защиты от различных видов агрессивных воздействий. Особое внимание уделено созданию в полимерах сетчатых структур, придающих им нерастворимое устойчивое состояние.
Учебное пособие предназначено для студентов, специализирующихся в области технологии и переработки полимеров, а также полимерного материаловедения по специальностям и направлениям подготовки бакалавров, магистров и инженеров в группе химических технологий. Учебное пособие может быть использовано и специалистами производств, потребляющих полимеры и полимерные материалы, а также аспирантами и преподавателями.
Оглавление
Предисловие 3
Введение 4
Модуль 1. Структура и методы синтеза полимеров 6
1.1. Структура макромолекулы 6
1.2. Надмолекулярная структура 15
1.3. Свободнорадикальная полимеризация 20
1.4. Ионная полимеризация 27
1.5. Сополимеризация 34
1.6. Ступенчатые реакции синтеза полимеров 40
1.7. Технологическое оформление синтеза промышленных полимеров 47
Контрольные вопросы к главе 1 51
Модуль 2. Физические свойства полимеров 52
2.1. Физические и фазовые состояния и переходы 52
2.2. Термодинамика высокоэластической деформации 56
2.3. Релаксационные свойства полимеров 60
2.4.Стеклование и стеклообразное состояние 72
2.5. Механические свойства кристаллическихполимеров 77
2.6. Теории разрушения и долговечность полимеров 81
2.7. Реология расплавов и растворов полимеров 89
Контрольные вопросы к главе 2 99
Модуль 3. Основные химические свойства полимеров и реакции
в полимерных цепях 100
3.1. Особенности химических реакций в полимерах 100
3.2. Деструкция полимеров под действием тепла и химических сред 109
3.3. Химические реакции, протекающие при воздействии
света и ионизирующих излучений 115
3.4. Механохимические реакции в полимерах 120
3.5. Реакции полимеров с кислородом и озоном 126
3.6. Формирование сетчатых структур в полимерах. 138
Контрольные вопросы к главе 3 154
Библиографический список 155
Предисловие
Наука о полимерах – очень молодая и наиболее быстро развивающаяся область знаний, возникшая в 1935 г. на базе теории цепных макромолекул Штаудингера, удостоенного за это в 1953 г. Нобелевской премии. Далее Е. Гут, Х. Джеймс и П. Флори сформировали современные представления о «газовой природе» упругости, положившие начало бурному развитию физики и химии полимеров. В 1950-1952 годах опубликован метод синтеза высококристал-лического полиэтилена (К. Циглер), а в 1954 г. - стереорегулярного полипропилена (Дж. Натта). Сегодня катализаторы Циглера-Натта являются основой синтеза многих, в том числе крупнотоннажных полимеров, без которых стало невозможным развитие любой сферы человеческой деятельности. Современная наука о полимерах включает в себя как достижения в синтезе и модификации огромного ассортимента полимерных материалов и композитов разнообразной структуры, так и разработку большого разнообразия способов их промышленной переработки в изделия различного назначения.
Благодаря уникальности свойств значение полимерных изделий в жизни современного общества огромно. Из них наиболее уникальна многочисленная группа композиционных материалов, называемая резиной и получаемая путем химического структурирования каучуков. Около половины объема ее производства составляют автомобильные шины, более трети – резиновые технические изделия (РТИ), и около 10% - резиновая обувь и изделия массо-вого потребления. Из РТИ в наибольших объемах производят транспортерные ленты, приводные ремни, тормозные колодки и изделия из прорезиненных технических тканей, а 90% пластмассовых изделий приходится на долю трех синтетических полимеров - полиэтилена, полистирола и поливинилхлорида. Основным потребителем полимерных изделий стал современный транспорт.
Фундаментальные основы науки о полимерах изложены в пособии в логической последовательности и краткой форме, доступной для восприятия студентами, а в конце каждой главы сформулированы теоретические и практические вопросы для государственного междисциплинарного экзамена.