Вопросы для самопроверки

1. Каковы причины полидисперсности и чем она характеризуется?

2. От каких факторов зависит величина барьера вращения ?

3. Какие факторы влияют на гибкость цепи?

4. В каких случаях между цепями макромолекул может возникать водородная связь?

5. Назвать типы надмолекулярных структур.

6. Что такое степень кристалличности? От чего зависит степень кристалличности и как она влияет на свойства полимера?

7. Какова природа вынужденной высокоэластической деформации?

8. Как можно снизить значения температуры стеклования и текучести?

9. Дать определение сегмента макромолекулы.

10. Чем обусловлена возможность получения пленок и волокон при течении расплавов полимера?

11.Какова разница между физическими и фазовыми состояниями

высокомолекулярных полимеров? 12.Как можно уменьшить вязкость расплавов полимеров? 13.Почему полярные полимеры растворяются только в полярных

растворителях? Дать объяснение на основе термодинамических

закономерностей процесса растворения полимеров. Н.Почему растворы полимеров обладают повышенной вязкостью по

сравнению с низкомолекулярными соединениями?

12

15.В результате каких изменений происходит увеличение эластичности

полимера в процессе его пластификации? 16.Что такое ограниченное и неограниченное набухание полимеров? 17.Как определяется степень набухания? 18.Что такое термомеханическая кривая полимеров и что она характеризует?

Раздел 3. Отдельные представители основных промышленных полимеров (для специальности 250600)

3.1. Природные высокомолекулярные соединения

Целлюлоза. Распространение целлюлозы в природе и методы ее выделения. Химическое строение целлюлозы. Взаимодействие целлюлозы с химическими реагентами. Получение простых эфиров целлюлозы; их свойства и области применения.

Белки. Аминокислоты - составная часть белковых веществ. Классификация белков. Межмолекулярные связи и конформация молекулярных цепей в белках. Глобулярные и фибриллярные белки. Дубление белков.

3.2 Отдельные представители синтетических высокомолекулярных соединений

Характеристика основных представителей различных классов высокомолекулярных соединений, используемых в производстве полимерных пленочных материалов и искусственной кожи: химический состав, способы получения, химические и физико - механические свойства, особенности растворения, области использования. \У у^" %/ **"**^

Каучуки натуральные и синтетические: НК, СКБ, СКД, СКИ - 3, СКС, СКН, БК, хлоропреновыерСКЭП, СКЭПТ, карбоксилсодержащие, винилпиридиновые, полисульфидные, кремнийорганические. ! Полиолефины: полиэтилен, полипропилен, полиизобутилен, хлорированный и / сульфохлорированный полиэтилен, сополимеры этилены с пропиленом.

Поливинилхлорид и его сополимеры. Политетрафторэтилен. Полистирол и его I сополимеры.

I Полиамиды простые и смешанные. Полиэфиры простые (полиоксиэтилен, I полиоксипропилен) и сложные (полиэтилентерефталат).

L Полиуретаны на основе простых и сложных полиэфиров. Смолы: фенол - формальдегидные, амино - альдегидные эпоксидные.

КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ илАеМ^Ч/- f

Основной формой изучения данной дисциплины является самостоятельная работа студента с рекомендуемой литературой по разделам рабочей программы.

13

Предварительная проработка литературы по программе курса поможет студенту грамотно выполнить контрольные работы и приступить к лекционным и практическим занятиям с определенными знаниями, без которых невозможно усвоить большой объем материала в сжатые сроки очных занятий.

При выполнении контрольных заданий студенты составляют в виде конспекта теоретические разделы контрольной работы. Там, где необходимо, следует приводить химические формулы соединений, уравнения химических реакций, графики зависимостей и рисунки.

В конце контрольного задания необходимо указать использованную литературу.

Студенты выполняют 3 контрольные работы. Задание 1 и 2 выполняют студенты обеих специальностей, задание 4 выполняют студенты специальности 280200 «Технология и оборудование производства химических волокон и композиционных материалов на их основе», а задание 3 выполняют студенты специальности 250600 «Технология переработки пластических масс и эластомеров»

ЗАДАНИЕ 1

Вариант 1

1. Охарактеризуйте основные понятия химии ВМВ: макромолекула, элементарное звено, степень полимеризации, период идентичности, мономер, молекулярная масса, полидисперсность. Как влияет величина молекулярной массы на свойства полимеров.

2. Методы инициирования радикальной полимеризации. Привести конкретные примеры инициирующих систем.

3. Привести схему реакции гидролитической полимеризации

%• капролактама. Как влияет содержание воды в системе на скорость полимеризации и молекулярную массу полимера?

Вариант 2

1. Перечислите и охарактеризуйте основные отличительные особенности высокомолекулярных соединений по сравнению с низкомолекулярными соединениями..

2. Приведите схему реакцию радикальной полимеризации. Как влияют параметры полимеризации на скорость реакции и величину молекулярной массы полимера.

3. Технические способы проведения реакции поликонденсации. Охарактеризуйте преимущества и недостатки каждого метода.

Вариант 3

1. Какие низкомолекулярные соединения называются мономерами? Привести конкретные примеры. Охарактеризуйте влияние функциональности мономеров на структуру макромолекул полимера.

2. Основные закономерности радикальной полимеризации. Приведите схемы элементарных реакций на примере какого либо конкретного мономера.

3. Привести схему реакции ступенчатой полимеризации. Как влияет соотношение исходных мономеров при синтезе полиуретанов на молекулярную массу полимеров?

Вариант 4

1. Охарактеризуйте виды неоднородности ВМС (по химическому составу, по строению цепи, по молекулярной массе). Укажите причины неоднородности и ее влияние на свойства полимеров.

2. Приведите механизм действия замедлителей и ингибиторов радикальной полимеризации.

3. Приведите схему реакции поликонденсации. Какие побочные реакции протекают при поликонденсации и как они влияют на молекулярную массу полимера и молекулярно - массовое распределение.

Вариант 5

1. Приведите дифференциальные и интегральные кривые молекулярно -массового распределения. Дайте определение: среднечисловой молекулярной массы (Мп), среднемассовой молекулярной массы (М_м). Что служит мерой ширины ММР и мерой полидисперсности полимера?

2. Катионная полимеризация виниловых мономеров. Каковы основные закономерности протекания реакции? Привести схемы реакций конкретных мономеров.

3. Почему пяти -, шестичленные циклические мономеры не вступают в реакцию гидролитической полимеризации циклов?

Вариант 6

1. Классификация высокомолекулярных соединений. Приведите химические и структурные формулы полимеров.

2. Синтез полимеров методом поликонденсации, основные закономерности процесса.

3. Сополимеризация виниловых мономеров. Статистические и чередующиеся сополимеры. Привести реакции сополимеризации на примере конкретных сомономеров.

14

15

Вариант 7

1. Кинетика реакций радикальной полимеризации. Влияние различных факторов на скорость реакции и молекулярную массу полимера.

2. Получение и свойства стереорегулярных полимеров. Привести конкретные примеры.

3. Гетерополиконденсация. Привести реакции получения смешанных полиамидов и полиэфиров.

Вариант 8

1. Классификация полимеров по величине когезии. Сравните свойства и области применения эластомеров и пластмасс.

2. Анионная полимеризация виниловых мономеров. Основные закономерности процесса.

3. Полимеризация гетероциклических мономеров. Основные закономерности процесса.

Вариант 9

1. Синтез блок - сополимеров. Привести схемы реакций получения конкретных полимеров.

2. Реакции молекулярных цепей полимеров: полимераналогичные превращения и внутримолекулярные реакции. Дать схемы реакций.

3. Влияние функциональности мономеров на структуру и свойства поликонденсационных полимеров.

Вариант 10

1. Описать технические методы осуществления реакции поликонденсации.

2. Каковы основные закономерности гидролитической полимеризации гетероциклических мономеров.

3. Реакции структурирования полимеров. Дать схемы реакций и описать области применения структурированных полимеров.

ЗАДАНИЕ 2

Вариант 1

1. Гибкость цепи макромолекулы полимера. Термодинамическая и кинетическая гибкость цепи.

2. Особенности фазового состояния полимеров. Факторы, обуславливающие возможности различного фазового состояния.

Особенности процесса растворения высокомолекулярных соединений. Определение процесса набухания. Ограниченное и неограниченное набухание. Привести примеры.

Вариант 2

Охарактеризуйте основные типы сил межмолекулярного взаимодействия.

От каких факторов зависит энергия сил межмолекулярного

взаимодействия?

Привести термомеханическую кривую аморфного полимера и дать ее

анализ.

Растворы полимеров. От каких факторов зависит процесс растворения

полимеров в низкомолекулярных жидкостях. Как подбираются

растворители для различных полимеров?

Вариант 3

Понятие о гибкости макромолекул. Дать характеристику потенциального и кинетического барьера вращения. Какова разница между конформацией и конфигурацией макромолекулы? Привести примеры. Сравните деформационно - прочностные свойства аморфных и кристаллических полимеров. Охарактеризуйте график зависимости напряжения а от относительной деформации е при растяжении полимеров. Концентрированные растворы полимеров. Особенности реологических свойств концентрированных растворов полимеров. Зависимость вязкости раствора полимера от концентрации, молекулярной массы полимера, его природы, температуры растворения.

Вариант 4

Факторы, влияющие на термодинамическую и кинетическую гибкость

макромолекул. Привести примеры гибкоцепных и жесткоцепных

полимеров.

Стеклообразное состояние аморфных полимеров. Факторы, определяющие

положение температуры стеклования и температуры хрупкости на

термомеханической кривой аморфного полимера. Привести примеры

полимеров, находящихся в стеклообразном состоянии при нормальных

условиях.

Течение полимерных жидкостей. Вязкость растворов полимеров.

Зависимость вязкости растворов полимеров от скорости и напряжения

сдвига. Аномалия вязкости и вызывающие ее причины. Основные виды

аномалии вязкости.

16

17

Вариант 5

Вариант 9

1. Плотность энергии когезии (ПЭК). Влияние химического состава полимера на значение ПЭК. Сравните ПЭК гидрофильных и гидрофобных полимеров.

2. Кристаллическое состояние полимеров. Особенности кристаллического состояния полимеров. Вид и анализ термомеханической кривой для кристаллических полимеров.

3. Особенности фазового равновесия в системе полимер - растворитель. Диаграмма состояния полимер - растворитель с верхней критической температурой смешения.

Вариант 6

1. Охарактеризовать влияние молекулярной массы и полидисперсности полимера на физико - механические свойства полимеров. Привести конкретные примеры.

2. Пластификация полимеров. Механизм и виды пластификации. Привести примеры пластификаторов и требования к ним.

3. Высокоэластичность расплавов полимеров. Неустойчивость течения расплавов полимеров. Влияние накопления высокоэластических деформаций на текучесть полимерных систем.

Вариант 7

1. Кинетическая гибкость полимерных цепей и определяющие ее факторы. Температура стеклования Т_с полимеров и ее связь с кинетической гибкостью цепи.

2. Ассоциация в растворах полимеров. Факторы, влияющие на степень ассоциации макромолекул. Зависимость реологических свойств концентрированных растворов полимеров от степени ассоциации.

3. Деформация полимеров в высокоэластическом состоянии. Природа высокоэластической деформации. Кривые «нагрузка - удлинение», характерные для полимеров в высокоэластическом состоянии.

Вариант 8

1. Дать характеристику основных сил межмолекулярного взаимодействия. Для каких полимеров характерны водородные связи? Привести конкретные примеры.

2. Влияние пластификаторов на температуру стеклования Т_с и температуру текучести Т_т . Отличие механизма внутриструктурной пластификации от механизма межструктурной пластификации.

3. Кристаллизация в процессе переработки полимеров. Факторы, влияющие на скорость и степень кристаллизации полимеров. Преимущества и недостатки кристаллизации на свойства готовых изделий.

1. Конформация макромолекул. Факторы, определяющие возможность конформационных превращений в макромолекулах. Сегмент макромолекулы. Влияние конформации макромолекул на свойства полимеров.

2. Вязкотекучее состояние полимеров. Факторы, определяющие положение температуры текучести Т_с и температуры плавления Т_п„ на термомеханической кривой. Природа деформаций в вязкотекучем состоянии.

3. Ориентация, кристаллизация и рекристаллизация высокомолекулярных соединений. Факторы, влияющие на скорость и степень кристаллизации.

Вариант 10

1. Конфигурация макромолекул, характеризуемая их различной разветвленностью. Факторы, обуславливающие разветвленность макромолекул. Влияние степени разветвленности цепи на свойства полимера.

2. Разбавленные растворы полимеров. Характеристическая вязкость. Влияние природы растворителя, молекулярной массы полимера и температуры на характеристическую вязкость.

3. Сравните термомеханические кривые аморфных и кристаллических полимеров. Факторы, определяющие температур стеклования Т_с, хрупкости Т_х, текучести Т_т на термомеханической кривой.

ЗАДАНИЕ 3

(для студентов специальности 250603)

Вариант 1

1. Синтетические полимеры, применяемые в отрасли полимерных пленочных материалов и искусственной кожи. Общая характеристика.

2. Натуральный каучук (НК). Способы получения товарного НК. Вулканизация НК. Свойства натурального каучука и резин на его основе. Области применения.

3. Изотропия и анизотропия свойств полимерных материалов. Привести примеры.

Вариант 2

1. Свойства и области применения полиэтилена марок ПЭВД, ПЭНД, ПЭСД. Общая характеристика методов получения полиолефинов.

18

19

2. Методы получения и свойства полиамидов. Промышленные марки, применение в производстве искусственных кож.

3. Фазовые диаграммы двухкомпонентных систем полимер - растворитель. Практическое применение фазовых диаграмм.

Вариант 3

1. Характеристика методов получения простых эфиров целлюлозы и их свойства.

2. Классификация каучуков. Характеристика свойств каучуков и резин на их основе. Области применения.

3. Получение, свойства и области применения полимеров на основе производных акриловой и метакриловой кислот.

Вариант 4

1. Методы получения, свойства и области применения поливинилхлорида.

1. Особенности дисперсий полимеров. Их свойства и общие закономерности процесса пленкообразования из латексов и дисперсий полимеров.

2. Методы получения, свойства и области применения термоэластопластов.

Вариант 5

1. Характеристика методов получения целлюлозы. Применение целлюлозы в отрасли полимерных пленочных материалов и искусственной кожи.

2. Надмолекулярная структура растворов полимеров, ее особенности и факторы, влияющие на надмолекулярную структуру полимеров.

3. Каучуки общего назначения СКИ и СКД. Получение, свойства, промышленные марки, области применения.

Вариант б

1. Полиуретаны: получение, свойства, применение в производстве ППМ и ИК.

2. Композиционные полимерные материалы с наполнителями. Назначение наполнителей, их виды и влияние на эксплуатационные свойства полимерных систем.

3. Латекс натурального каучука. Марки латекса, состав, свойства и области применения.

Вариант 7

1. Полимеры на основе винилацетата. Получение, свойства и применение в производстве искусственных кож и пленочных материалов.

2. Показать влияние химического состава высокомолекулярного соединения на гигиенические свойства и комфортность материалов на его основе.

20

3. Бутилкаучуки: получение, свойства, промышленные марки, применение.

Вариант 8

1. Полистирол. Получение, свойства и области применения.

2. Охарактеризуйте понятие гидрофильность и гидрофобность полимеров. Приведите химические и структурные формулы гидрофильных и гидрофобных полимеров и укажите их влияние на свойства полимерных материалов.

3. Каучуки специального назначения. Характеристика свойств каучуков и резин на их основе.

Вариант 9

1. Полиизобутилен; получение, свойства, промышленные марки. Применение в производстве ППМ и ИК.

2. Расплавы полимеров; специфические особенности течения и причины возникновения аномалии вязкости (реологические свойства расплавов полимеров).

3. Карбоксилсодержащие латексы. Их получение, состав, свойства, промышленные марки и применение в отрасли.

Вариант 10

1. Хлоропреновые каучуки (наириты). Получение, свойства, применение в производстве ППМ и ИК.

2. Релаксационные процессы в полимерах. Природа релаксационных явлений. Процессы релаксации при деформации полимеров.

3. Полиэфируретаны, особенности процесса получения, свойства и области применения полиэфируретанов.

Задание 4

(для студентов специальности 280200)

Вариант 1

1. Получение блоксополимеров. Привести конкретные примеры.

2. Полиолефины: их получение, свойства и области применения.

3. Сложные полиэфиры: их получение, свойства и области применения.

Вариант 2

1. Получение привитых сополимеров. Привести конкретные примеры.

2. Поливинилхлорид: получение, свойства и области применения

21

3. Указать различные способы получения полиамидов. Дать схемы реакций получения, свойства и области применения.

Вариант 3

1. Технические способы проведения реакций полимеризации.

2. Полиакрилонитрил: получение, свойства и области применения.

3. Полиуретаны: получение, свойства и области применения.

Вариант 4 ,

1. Технические способы проведения реакций поликонденсации.

2. Поливиниловый спирт: получение, свойства и области применения.

3. Синтез поликапроамида методом гидролитической полимеризации, свойства и области применения.

Вариант 5

1. Стереорегулярные полимеры: получение, свойства, области применения.

2. Получение фторсодержащих полимеров, свойства и области применения.

3. Кремнийорганические полимеры: получение, свойства и области применения.

Вариант б

1. Влияние функциональности мономеров на строение и свойства поликонденсационных полимеров.

1. Полиакрилаты: их получение, свойства и области применения.

2. Опишите получение фенолформальдегидных смол новолачного и резольного типов, их свойства и области применения.

Вариант 7

1. Сополимеризация, константы сополимеризации. Способы получения, свойства и области применения сополимеров.

2. Полиолефины: способы получения, свойства и области применения.

3. Производные акриловой и метакриловой кислот: способы получения, свойства и области применения.

Нприинт9

1. Классификация пысокомолекулярных соединений. Привести конкретные примеры и химические формулы.

2. Получение полипропилена высокого, среднего и низкого давления; свойства и области применения.

3. Поливиниловый спирт: получение, свойства и области применения.

Вариант 10

1. Стереорегулярные полимеры. Способы получения, свойства и области применения.

2. Поликапроамид: получение, свойства и области применения.

3. Фторсодержащие полимеры: способы получения, свойства и области

применения.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Киреев В.В. Высокомолекулярные соединения. М: Высшая школа, 1991.

2. Химия и физика высокомолекулярных соединений в производстве искусственной кожи, кожи и меха / Г.П. Андрианова и др. М.: Легпромбытиздат, 1987.

3. Стрепихеев А.А., Деревицкая В, А. Основы химии высокомолекулярных соединений. М.: Химия, 1976.

4. Тагер А. А. Физикохимия полимеров. М.: Химия, 1978.

5. Технология пластических масс / Под ред. В.В. Коршака. М.: Химия, 1976.

6. Шур A.M. Высокомолекулярные соединения. М.: Химия, 1980.

7. Основы физики и химии полимеров / Под ред. В.Н. Кулезнева. М.: Высшая школа, 1979.

Вариант 8

1. Способы инициирования реакций радикальной полимеризации.

2. Полистирол: получение, свойства и области применения.

3. Полиэфиры: способы получения, свойства и области применения.

22

23

)

СОДЕРЖАНИЕ

Введение ..,.,...,,„.,.......,...,,.. ...3

Рабочая программа и методические указания,,......, ..4