- •Физико-химия и технология полимеров, полимерных композитов
- •Введение
- •ГлаВа 1. Основные определения и понятия высокомолекулярных соединений
- •Номенклатура полимеров
- •Классификация вмс
- •Сополимеры
- •Основные отличия вмс от низкомолекулярных соединений
- •Значение вмс в природе, технике, технологии
- •Вопросы для самоподготовки
- •Глава 2. Методы получения полимеров
- •Синтез полимеров реакцией цепной полимеризации
- •Мономеры реакции полимеризации
- •Радикальная полимеризация
- •Кинетические закономерности
- •Регуляторы и ингибиторы
- •Влияние различных факторов на процесс радикальной полимеризации
- •Ионная полимеризация
- •Катионная полимеризация (кп)
- •Катализаторы катионной полимеризации. Сокатализаторы
- •Механизм и кинетика катионной полимеризации
- •Факторы, влияющие на процесс катионной полимеризации
- •Анионная полимеризация
- •Механизм и кинетика анионной полимеризации
- •Анионно-координационная полимеризация
- •Полимеризация полиеновых соединений
- •Полимеризация с раскрытием цикла
- •Ступенчатая полимеризация
- •Поликонденсация
- •Факторы, влияющие на процесс поликонденсации
- •Способы проведения полимеризации и поликонденсации
- •Вопросы для самоподготовки
- •Глава 3. Физико-Механические свойства полимеров
- •Гибкость цепи полимеров
- •Термодинамическая и кинетическая гибкость
- •Параметры, определяющие гибкость цепи
- •Факторы, влияющие на термодинамическую гибкость цепи
- •Факторы, влияющие на кинетическую гибкость цепи
- •Физические состояния полимеров
- •Вопросы для самоподготовки
- •Глава 4. Растворы высокомолекулярных соединений
- •Сравнительные особенности золей и растворов высокомолекулярных соединений
- •Термодинамика растворения вмс
- •Набухание вмс
- •Свойства растворов вмс
- •Вязкость растворов вмс
- •Изоэлектрическая точка полиамфолитов
- •Мембранное равновесие
- •Устойчивость растворов вмс
- •Коллоидная защита
- •Пластификация и применение растворов вмс
- •Вопросы для самоподготовки
- •Глава 5. Химические превращения полимеров
- •Особенности химических реакций полимеров
- •Полимераналогичные превращения
- •Макромолекулярные реакции
- •Реакции концевых групп
- •Реакции деструкции
- •Химическая деструкция полимеров
- •Физическая деструкция полимеров
- •Добавки, снижающие скорость старения полимеров
- •Вопросы для самоподготовки
- •Глава 6. Композиционные материалы
- •Факторы, влияющие на процессы образования и свойства композиционных материалов
- •Совместимость компонентов композита
- •Переработка полимерных материалов
- •Некоторые представители композиционных материалов, применяемых в строительстве
- •Понятие адгезии, работа адгезии
- •Теории адгезии
- •Пленкообразующие и лакокрасочные материалы
- •Вопросы для самоподготовки
- •Лабораторные работы
- •Синтез высокомолекулярных соединений
- •Экспериментальная часть Получение полимеров методом полимеризации
- •Получение полимеров методом поликонденсации
- •Контрольные вопросы и упражнения
- •Физико-механические свойства полимеров
- •Массы полимеров
- •Экспериментальная часть
- •Контрольные вопросы и упражнения
- •Экспериментальная часть
- •Контрольные вопросы и упражнения
- •Экспериментальная часть
- •Контрольные вопросы и упражнения
- •Химические превращения полимеров
- •Экспериментальная часть Полимераналогичные превращения или реакции звеньев цепи
- •Макрореакции полимеров
- •Контрольные вопросы и упражнения
- •Научно-исследовательская работа
- •Темы рефератов
- •План и порядок оформления рефератов
- •Темы нир по полимерным композиционным материалам
- •Примерный развернутый план проведения исследований
- •Итоговое тестирование
- •Словарь терминов (глоссарий)
- •Библиографический список рекомендуемой литературы Основная литература
- •Дополнительная литература
- •Оглавление
- •3 94006 Воронеж, ул. 20-лет Октября, 84
Макромолекулярные реакции
Макромолекулярные реакции – это такие реакции полимера с низкомолекулярными или полимерными соединениями, в результате которых происходит изменение молекулярной массы (степени полимеризации) и структуры исходного полимера.
К ним относятся реакции получения сшитых полимеров, отверждения полимеров. Большое значение для будущих технологов промышленного и гражданского строительства имеет знание процессов отверждения фенолоформальдегидных, карбамидоформальдегидных, эпоксидных и других реактивных смол, используемых при создании напольных покрытий в общественных помещениях и специальных производственных площадях, в частности при изготовлении медицинской мебели, к которой предъявляются повышенные санитарные нормы. Композиты на основе эпоксидных смол позволяют организовать «беспыльные» напольные покрытия, необходимые в производственных помещениях, занятых изготовлением стерильного медицинского оборудования (например, одноразовых шприцев) и др.
Сшивание может быть осуществлено как за счет реакций функциональных групп или двойных связей в звеньях различных макромолекул, так и путем обработки линейных полимеров низкомолекулярными веществами - «сшивающими агентами». Например, первый метод используется при переводе резольных смол в резиты, а также при получении сетчатых полимеров из поливинилового спирта:
Этот метод малоэффективен вследствие малой степени превращения и многочисленных побочных реакций (деструкция и т.д.). Значительно удобнее второй метод, позволяющий осуществлять сшивание в нужный момент и менять по желанию количество и характер сшивающих агентов, регулируя этим число и длину мостиков, «густоту» молекулярной сетки. Например, отверждение фенолоформальдегидных смол (ФФС) и карбамидоформальдегидных смол (КФС) под действием формальдегида и уротропина.
Наиболее известным примером второго метода сшивания является процесс вулканизации полимеров на основе диеновых углеводородов (каучуков), который осуществляется при помощи серы в присутствии ускорителей и активаторов. При нагревании резиновой смеси ускорители (меркаптаны, гуаниды и др.), взаимодействуя с активаторами (окислы многоатомных металлов), разлагаются на свободные радикалы, которые способствуют радикальному присоединению серы к кратным связям макромолекулы каучука или отрыва от нее α – водорода (по отношению к двойной связи). Наряду с этим имеют место также реакции, приводящие к сшиванию макромолекул за счет С-С связи.
Схема вулканизации дивинилового каучука:
Мостики повышают жесткость цепей полимеров и придают каучукам необходимые эластические свойства и термическую устойчивость. Присоединение к каучуку 0,1 % серы достаточно для полного изменения его физико-химических свойств. Содержание серы в вулканизованном каучуке колеблется от 0,01 до 1 % на одно элементарное звено. Эбонит – продукт присоединения 32 % серы (предельное количество), по механическим свойствам близок к кристаллу.
Реакции концевых групп
Реакции концевых групп характерны для гетероцепных поликонденсационных полимеров, у которых на концах макромолекулы обязательно присутствуют функциональные группы. Например, в полиамиде -NH2 и -СООН, в полиэфире -ОН и -СООН, в полисахариде -ОН и -СОН и т.д.
При достаточно большой молекулярной массе превращение концевых групп сказывается мало, т.к. их очень мало. Однако реакции концевых групп играют важную роль в синтезе полимеров, особенно в синтезе блоксополимеров, которые получаются при взаимодействии полимеров с другими полимерами или мономерами.