ВВЕДЕНИЕ
Составители: Н.Ф.Коннова, Н.Д.Колосова
Теоретические основы химии высокомолекулярных соединений (Физика и химия полимеров): Рабоч. программа, метод. указания и контр, задания / Российск. заочн. ин-т текстил. и легк. прети; Сост. Н.Ф. Коннова, Н.Д. Колосова. М. 2003. 24 с.
Предназначено для студентов специальностей:
280200 - «Технология и оборудование производства химических волокон и композиционных материалов на их основе» 250600 - «Технология переработки пластических масс и эластомеров»
Рецензент: канд. техн. наук, доцент Л.Л. Гайдарова (Моск. гос. ун-т дизайна и технологии)
Курс «Теоретические основы химии высокомолекулярных соединений» (Физика и химия полимеров) предусмотрен для студентов химико-технологического факультета специальностей 280200 «Технология и оборудование производства химических волокон и композиционных материалов на их основе» и 250600 «Технология переработки пластических масс и эластомеров».
Указанная дисциплина является фундаментальным курсом, на базе которого в дальнейшем рассматриваются специальные курсы технологии производства химических волокон и технологии полимерных пленочных материалов и искусственных кож. Этот курс базируется на знаниях, полученных студентами при изучении общей и неорганической химии, органической, физической и коллоидной химии.
Целью данной дисциплины является ознакомление студентов с основными понятиями химии высокомолекулярных соединений (ВМС), закономерностями процесса синтеза ВМС, а также с методами получения и характеристикой основных промышленных полимеров, используемых в производстве химических волокон, полимерных пленочных материалов и искусственных кож.
В соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования 2000 года к уровню подготовки инженеров по указанным специальностям студент должен:
иметь представление о специфике свойств ВМС, обеспечивающих возможность их широкого применения в различных областях современной техники и в быту;
знать основные методы синтеза ВМС, уметь приводить схемы химических реакций получения конкретных полимеров;
знать современные представления о строении, агрегатных, фазовых и физических состояниях полимеров;
- иметь опыт проведения экспериментальных исследований в лабораторных условиях.
Знания, полученные студентами при изучении курса «Теоретические основы химии высокомолекулярных соединений», обеспечат понимание сущности технологических процессов, позволят успешно решать задачи по совершенствованию технологии производства химических волокон и полимерных пленочных материалов.
В соответствии с учебным планом студенты, обучающиеся по полной программе, изучают дисциплину на 5 курсе, обучающиеся по сокращенной программе - на 4 курсе. На изучение дисциплины отводится 24 часа лекций, 20 часов лабораторных работ и 4 часа практических занятий. Предусмотрено выполнение 3-х контрольных заданий и сдача зачета и экзамена.
К сдаче зачетов и экзаменов допускаются студенты, имеющие зачтенные контрольные задания
2
РАБОЧАЯ
ПРОГРАММА И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
Раздел 1.Строение, методы синтеза и химические свойства высокомолекулярных соединений
1.1 Основные понятия и классификация высокомолекулярных соединений
Основные понятия химии полимеров: макромолекула, элементарное звено, период идентичности, молекулярная масса, полидисперсность, полимергомологи, олигомеры, сополимеры, блок-сополимеры.
Особенности ВМС, их отличия от низкомолекулярных соединений.
Геометрическая форма макромолекул: линейные, разветвленные, лестничные, пространственные полимеры. Взаимосвязь между геометрической формой макромолекул полимеров и возможностью их переработки.
Принципы классификации полимеров: природные и синтетические полимеры; карбоцепные, гетероцепные, элементоорганические, неорганические, органические полимеры. Другие классификационные признаки.
Методические указания
В настоящее время полимеры находят широкое применение как в различных областях техники, так и для производства товаров широкого потребления. Быстрыми темпами развивается промышленность полимерных материалов и изделий из них.
При проработке материала данного раздела следует четко понимать, что при переходе от низкомолекулярных к высокомолекулярным соединениям происходит не только количественное изменение молекулярной массы и размеров макромолекул, но и существенные качественные изменения физико-химических свойств. Большая молекулярная масса и асимметрическая форма макромолекул обуславливает ряд специфических свойств, присущих только полимерам.
В результате усвоения материала следует хорошо ориентироваться во всем многообразии высокомолекулярных соединений, иметь представление о принципах их классификации, уметь приводить примеры тех или иных представителей различных групп высокомолекулярных соединений.
Вопросы для самопроверки
1 .Дать характеристику основным видам полимерных материалов. 2.Привести примеры использования полимерных материалов для производства товаров широкого потребления и в технических целях.
3.Перечислить основные отличительные особенности высокомолекулярных соединений по сравнению с низкомолекулярными.
4.Привести примеры термопластичных и термореактивных полимеров. 5.Привести химические формулы поликапроамида, полиэтилентерефталата., полиакрилонитрила, полиолефинов.
Привести примеры природных высокомолекулярных соединений.
Как влияет форма макромолекулы полимера на его свойства.
Каково строение привитых и блок-сополимеров?
Какие полимеры относятся к природным, искусственным и синтетическим?
10. Привести примеры карбоценых и гетероцепных полимеров.
1.2. Синтез и химические реакции высокомолекулярных соединений
Общие принципы и подходы к получению ВМС. Понятие о реакциях полимеризации и поликонденсации.
Мономеры. Связь между строением мономеров и их способностью к полимеризации и поликонденсации. Основные типы мономеров, вступающих в реакции полимеризации и поликонденсации.
1.2.1. Радикальная полимеризация
Радикальная полимеризация. Понятие о цепных реакциях. Механизм реакции цепной полимеризации. Элементарные акты процесса цепной полимеризации (образование активного центра, рост цепи, обрыв цепи). Скорость и энергия активации отдельных элементарных актов. Методы инициирования радикальной полимеризации: термическая, фотохимическая, радиационная, химическая. Инициаторы радикальной полимеризации. Окислительно-восстановительные системы. Рост и обрыв цепи при радикальной полимеризации.
Реакции передачи цепи. Регуляторы, ингибиторы и механизм их действия. Реакция теломеризации и ее практическое использование.
Кинетика радикальной полимеризации. Уравнение общей скорости полимеризации. Влияние различных факторов (температуры, концентрации мономера и инициатора, давления) на скорость полимеризации и молекулярную массу образующегося полимера. Роль кислорода и примесей в процессе радикальной полимеризации.