- •Физика и химия высокомолекулярных соединений
- •Модуль 1. Основные понятия химии полимера их классификация и синтез методами радикальной и катионной полимеризации.
- •1.1. Основные понятия химии высокомолекулярных соединений
- •Основные понятия и определения.
- •Основные отличия высокомолекулярных соединений от низкомолекулярных соединений.
- •Основные понятия и определения.
- •1.1.2. Основные отличия высокомолекулярных соединений от низкомолекулярных соединений.
- •1.2. Классификация полимеров. Понятие конфигурации, конформации и гибкости полимеров.
- •1.2.3.Классификация полимеров в зависимости от формы макромолекулы.
- •1.2.4.Классификация полимеров в зависимости от природы расположения звеньев макромолекулы.
- •1.2.5. Классификация полимеров в зависимости от поведения при повышенных температурах.
- •1.2.6. Стереорегулярные полимеры.
- •1.2.7. Конфигурация полимеров.
- •1.2.8. Конформация полимеров.
- •1.2.9. Гибкость полимеров.
- •Понятие средней молекулярной массы полимеров.
- •Кривые молекулярно – массового распределения.
- •1.3.3. Среднечисловая молекулярная масса.
- •1.3.4. Среднемассовая молекулярная масса.
- •1.3.5. Средневязкостная молекулярная масса.
- •1.3.6. Понятие функциональности.
- •1.4. Методы синтеза полимеров. Радикальная полимеризация.
- •1.4.2. Мономеры, вступающие в радикальную полимеризацию.
- •1.4.3. Стадии радикальной полимеризации. Инициирование (термическое, окислительно-восстановительное, фотохимическое).
- •1.4.4. Рост цепи.
- •1.4.5. Обрыв цепи.
- •1.4.6. Передача цепи.
- •1.4.7. Регуляторы молекулярной массы полимера.
- •1.4.8. Ингибиторы реакции полимеризации.
- •1.5. Кинетика радикальной полимеризации. Влияние различных факторов на процесс радикальной полимеризации.
- •1.5.1. Кинетика радикальной полимеризации.
- •1.5.1. Кинетика радикальной полимеризации.
- •1.5.2. Влияние температуры на процесс радикальной полимеризации.
- •1.6. Радикальная сополимеризация. Способы проведения радикальной сополимеризации.
- •1.6.2. Кинетика радикальной сополимеризации.
- •1.6.3. Диаграмма состава сополимера от исходной смеси мономеров.
- •1.6.4. Определение констант сополимеризации методом Майо – Льюиса.
- •1.6.5. Определение констант сополимеризации методом Файмана - Росса.
- •1.6.6. Способы проведения полимеризации в блоке.
- •1.6.7. Способы проведения полимеризации в растворе.
- •1.6.8. Способы проведения полимеризации в эмульсии.
- •1.6.9. Способы проведения полимеризации в суспензии.
- •1.7. Катионная полимеризация.
- •1.7.2. Стадии катионной полимеризации (инициирование, рост цепи, передача цепи на мономер).
- •1.7.3. Кинетика катионной полимеризации.
- •Модуль 2. Синтез полимеров методом анионной полимеризации. Химическое превращение полимеров. Кристаллические и аморфные полимеры. Растворы полимеров. Отдельные представители.
- •2.1. Анионная полимеризация.
- •2.1.2. Стадии анионной полимеризации (инициирование, рост цепи, передача цепи на растворитель и на мономер).
- •2.1.3. Особенности анионной полимеризации. Скорость анионной полимеризации.
- •2.1.4. Анионная полимеризация в присутствии щелочных металлов, а также алкилов щелочных металлов.
- •2.1.5. Анионно-координационная полимеризация.
- •2.1.6. Ионно-координационная полимеризация.
- •2.2. Поликонденсация.
- •2.2.1. Мономеры, вступающие в реакцию поликонденсации.
- •2.2.2. Классификация поликонденсации (гомополиконденсация, гетерополиконденсация, линейная, трехмерная, циклополиконденсация, равновесная и неравновесная поликонденсации).
- •2.2.3. Основные отличия поликонденсации от полимеризации.
- •2.2.1. Мономеры, вступающие в реакцию поликонденсации.
- •2.2.2. Классификация поликонденсации (гомополиконденсация, гетерополиконденсация, линейная, трехмерная, циклополиконденсация, равновесная и неравновесная поликонденсации).
- •Основные отличия поликонденсации от полимеризации.
- •2.3. Влияние различных факторов на процесс поликонденсации.
- •2.3.2. Побочные реакции.
- •2.3.3. Кинетика линейной поликонденсации.
- •2.3.4. Способы проведения линейной поликонденсации.
- •2.5. Деструкция полимеров.
- •2.5.1. Химическая деструкция.
- •2.5.2. Окислительная деструкция.
- •2.5.3. Термическая деструкция.
- •2.5.4. Фотохимическая деструкция.
- •2.5.5. Действие ионизирующих излучений.
- •2.5.6. Механохимические процессы.
- •2.6. Структура макромолекул и физическое состояние аморфных полимеров.
- •2.6.2. Надмолекулярные структуры.
- •2.6.3. Три физических состояния аморфных полимеров.
- •2.6.4. Стеклообразное состояние.
- •2.6.5. Высокоэластическое состояние.
- •2.6.5. Вязкотекучее состояние.
- •2.6.6.Релаксация напряжения.
- •2.7. Растворы полимеров.
- •2.7.2. Признаки растворов.
- •2.7.3. Особенности процесса растворения полимеров.
- •2.7.4. Термодинамика растворения полимеров.
- •2.7.5. Факторы, влияющие на растворение и набухание полимеров.
- •2.7.6. Уравнение состояния полимера в растворе.
- •2.7.7. Гидродинамические свойства макромолекул в разбавленных растворах.
- •2.7.8. Фракционирование полимеров.
- •2.8. Основные представители полимеров.
- •2.8.2. Галогенпроизводные представители углеводородов.
- •2.8.3. Ароматические углеводороды.
- •2.8.4. Сложные полиэфиры. Полиэтилентерефталат (лавсан).
- •2.8.5. Синтетические полиамиды.
- •2.8.6. Полиуретаны.
1.6.5. Определение констант сополимеризации методом Файмана - Росса.
Если обозначим [M1]/[M2] = F, а [m1]/[m2] = f, из уравнения состава сополимера после преобразования получим:
(F/f) . (f –1) = r1 . (F2/f) – r2
По данным эксперимента строят график зависимости y = y(x), где y = F(f – 1)/f, а x = F2/f
Каждый опыт (т.е. пара значений F и f) дает точку на этом графике, а серия опытов – прямую.
Угловой коэффициент прямой соответствует значению r1, а отрезок, отсекаемый на оси ординат – значению r2 с обратным знаком.
Обычно прямую не строят, а производят расчет параметров прямой y = y(x) методом наименьших квадратов.
1.6.6. Способы проведения полимеризации в блоке.
Полимеризацию в блоке проводят в отсутствии растворителя. Реакционной средой служит сам мономер. Полимеризация проводится в присутствии инициаторов радикальной и катализаторов ионной полимеризации, растворимых в мономере. При полимеризации могут вноситься различные добавки - стабилизаторы, пластификаторы. При полимеризации образуется монолит (блок), который при периодическом методе полимеризации приобретает форму реакционного сосуда, а при непрерывном методе - принимает форму и размеры отверстия, через которые полимер выпускается из аппарата (ленты, стержни). Достоинствами данного способа являются: возможность использования блоков полимера без последующей переработки, отсутствие стадии отделения от растворителя, возможность получения полимера более высокой степени чистоты по сравнению с суспензионным и эмульсионным методами, а также возможность изготовления блоков с высокими оптическими свойствами. Основной недостаток – трудность отвода выделяющегося тепла с повышением вязкости реакционной среды. В результате в блоке могут образоваться пузырьки, включения мономера и другие дефекты. Местные перегревы ведут к образованию полидисперсного полимера, что ухудшает его физико-механические свойства, которые ухудшаются от периферии к центру. Молекулярная масса полимера в блоке от периферии к центру уменьшается.
1.6.7. Способы проведения полимеризации в растворе.
Полимеризацию в растворе проводят в среде, в которой растворяется мономер и образующийся полимер. Достоинством этого метода является легкость отвода выделяющегося тепла, что приводит к получению полимера со сравнительно высокой однородностью молекулярной массы. Недостатками данного метода являются: необходимость дополнительных затрат на подготовку растворителя, отделения и регенерации растворителя, промывка и сушка полученного полимера, трудность получения полимера с высокой молекулярной массой. Молекулярная масса полимера зависит от природы растворителя. В активных растворителях (CCl4, CHCl3) образуются полимеры с низкой молекулярной массой, вследствие передачи цепи на растворитель. Полимеризацию в растворе обычно применяют для получения лаков, клея, а также для прядения из растворов. Разновидностью этого метода является полимеризация в таком веществе, в котором растворяется мономер, но не растворяется полимер, тогда образующийся полимер выпадает в осадок, и может быть легко отделен от растворителя. Этот метод применяется для производства полиэтилена высокой плотности, полипропилена и их сополимеров.
