- •С.Г. Стёпин
- •Введение
- •Организация учебного процесса по дисциплине «Растворы высокомолекулярных соединений»
- •Историческая справка
- •Основные понятия химии высокомолекулярных соединений
- •1.1. Классификация высокомолекулярных соединений
- •2. Cинтез полимеров
- •2.1. Полимеризация мономеров
- •2.1.1. Радикально-цепная полимеризация
- •2.1.2. Ионная полимеризация
- •2.1.3. Катионная полимеризация
- •2.1.4. Анионная полимеризация
- •2.1.5. Ионно-координационная полимеризация
- •2.1.6.Сополимеризация
- •2.1.7.Привитая и блоксополимеризация
- •2.1.8. Примеры полимеров синтезируемых по реакциям полимеризации
- •2.2. Поликонденсация
- •2.2.1. Сложные полиэфиры
- •2.2.2. Полиамиды
- •3. Растворы высокомолекулярных соединений
- •3.1. Природа растворов высокомолекулярных соединений
- •3.2. Особенности растворения высокомолекулярных соединений
- •3.3. Факторы, определяющие растворение и набухание полимеров
- •3.3.1. Влияние активности и летучести растворителей
- •3.3.2. Влияние гибкости цепи
- •3.3.3. Влияние молекулярной массы
- •3.3.4. Влияние поперечных химических связей
- •3.3.5. Влияние кристаллической структуры
- •3.3.6. Влияние температуры
- •3.4. Разбавленные растворы полимеров
- •3.5. Молекулярные массы полимеров и методы их определения
- •4. Концентрированные растворы полимеров . Гели и студни
- •4.1. Особенности концентрированных растворов высокомолекулярных соединений
- •4.2. Полимерные электролиты
- •4.3. Коллоидные системы полимеров
- •4.4. Пластификация полимеров
- •4.4.1. Химические методы пластификация полимеров
- •4.4.2. Физико- химические методы пластификация полимеров
- •4.4.3. Механизм действия пластифицирующих средств
- •4.4.4. Влияние пластификаторов на температуру стеклования и текучести полимеров
- •4.4.5. Требования предъявляемые к пластификаторам
- •4.4.6 Способы проведения пластификации
- •4.5. Периодические реакции в гелях и студнях
- •5. Лабораторные работы
- •5.1.Синтез полимеров
- •5.1.1. Полимеризация акриламида в водном растворе
- •5.1.2.Поликонденсация глицерина и фталевого ангидрида
- •5.2. Коллоидно-химические свойства высокомолекулярных соединений и их растворов.
- •5.2.1. Определение зависимости вязкости от концентрации раствора и определение молекулярной массы полимера
- •Вискозиметр капиллярный стеклянный
- •Приборы и реактивы:
- •Ход работы
- •Приборы и реактивы:
- •Ход работы
- •5.3. Исследование кинетики набухания полимеров Введение
- •Техника безопасности
- •Теоретические основы метода
- •Ход работы
- •Выходной контроль .Ситуационная задача
- •Знания. Умения. Навыки
- •Нейтрализация отходов
- •5.4.Кондуктометрическое исследование мицеллообразования в коллоидных системах
- •Ход работы.
- •5.5. Студни и гели.
- •5.5.1.Химические реакции в студнях. Периодические реакции (кольца Лизеганга).
- •Ход работы
- •5.5.2. Получение геля поливинилового спирта
- •Ход работы.
- •Ход работы.
- •8. Список использованной литературы
4.4. Пластификация полимеров
При эксплуатации полимеров необходимыми основными свойствами являются высокая механическая прочность и эластичность, т.е. способность; к большим обратимым деформациям. Однако не все полимеры в чистом виде могут удовлетворять этим требованиям при самых разнообразных условиях их применения. Так, например, каучукоподобные полимеры при комнатной температуре мягкие и эластичные, а при сильном охлаждении становята твёрдыми и хрупкими. Поливинилхлорид, нитратцеллюлозы, полистирол наоборот, при комнатной температуре слишком хрупки, а при нагревании размягчаются, становятся эластичными. Это затрудняет процессы переработки полимерных материалов и их эксплуатацию. Для улучшения эластических свойств полимера в температурном интервале практического применения и переработки используют пластификацию.
Пластификацией называют процессы повышения и пластичности полимеров при их переработке и эластичности при их эксплуатации с одновременным уменьшением хрупкости.
Сущность пластификации заключается в увеличении гибкости и подвижности макромолекул. При пластификации наблюдается снижение температур стеклования, текучести и хрупкости полимера и расширение интервала температур от температуры стеклования до температуры текучести. Пластификация полимеров может осуществляться различными методами.
Все современные методы пластификации можно разделить на две группы: химические методы пластификации и физико-химические методы пластификации, или просто пластификация.
4.4.1. Химические методы пластификация полимеров
Химические методы пластификации полимеров заключаются в ослаблении межмолекулярных связей между цепями макромолекул полимера и осуществляются: за счёт изменения химической природы элементарных звеньев в процессе его синтеза; 2) путём полимер-аналогичных превращений готового полимера; 3) путём изменения соотношения мономеров при сополимеризации. Это приводит к изменению строения макроцепей полимера и повышению высокоэластических и вязкотекучих свойств полимера.
Температура стеклования акриловых смол зависит от величины радикала спиртового остатка сложноэфирной группы элементарного звена полимера. Температура стеклования для метилметакрилата -1000С, этилметакрилата 500С, бутилакрилата180С. Контролируя содержание этих мономеров при сополимеризации или меняя величину радикала путём частичной или полнойпереэтерификации готового полимера можно регулировать гибкость цепочек, интенсивность внутри- и межмолекулярного взаимодействия, а также температурные интервалы существования различных физических состояний, т.е. создавать новые полимеры с требуемыми свойствами.
Изменяя соотношение мономеров при синтезе бутадиен-стирольного каучука можно регулировать строение цепочек сополимера и изменять свойства сополимеров от жесткого полистирола, до эластичного полибутадиена. Такой способ осуществления пластификации называется внутренней пластификацией. Для внутренней пластификации эпоксидных смол в них вводят на стадии отверждения бутилметакрилат. Полибутилметакрилат является эластичным полимером и полученная композиция является эластичной. Полиамиды могут быть внутренне пластифицированы либо созданиемнерегулярной структуры, затрудняющей образование водородных связей между соседними макромолекулами, либо введением боковых групп, снижающих плотность упаковки, что приводит к изменению гибкости цепочек итемпературы перехода. Например, капрон имеет температуру плавления около 250°С. При замене атома водорода в амидной группе на метил температура плавления снижается в соответствии со степенью замещения и может быть понижена до 2000С при степени замещения 55% и до 700С при степени замещения 90%.
Чем больше углеродных атомов содержит замещающий радикал, тем выше соответствующий эффект внутренней пластификации.
Достоинствами внутренней пластификации является устойчивость полученного пластифицирующего эффекта, практически не изменяющегося во времени. В отличие от физико-химических методов пластификации отсутствует эффект «выпотевания» пластификатора. Однако сложность синтеза и химической обработки, требующие специального оборудования и доступных в большинстве случаев только предприятиям химической промышленности, ограничивают возможность использования данного метода на других предприятиях.