- •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
Примерный развернутый план проведения исследований
по теме 6:
6.1. Взаимодействие между элементами как принципиальное отличие множества от системы.
6.2. Понятия «синергизм» и «эмерджентность» для характеристики системного эффекта. Общее и различие между этими понятиями. Коэффициент эмерджентности Хартли-Шеннона.
6.3. Квазистационарная модель устойчивости системы, выраженная с позиций двух объективных противоположных тенденций, происходящих в системе: энтальпийной и энтропийной, объединенных изобарно-изотермическим потенциалом или свободной энергией Гиббса. Коэффициент системности и структурно-энергетический параметр – температура системы.
6.4. Динамическая (кинетическая) модель устойчивости системы в условиях различного соотношения величин внешнего воздействия и нормированного запаса прочности, стабильности, величины адгезии на поверхности контакта между элементами в системе. Соотношение (взаимосвязь) между квазистационарной и кинетической моделями. Уровень системности как показатель устойчивости системы, выраженный посредством структурно-энергетического параметра – температуры при условии квазистационарного состояния. Решение двух противоположных задач – прямой и обратной.
6.5. Адаптация модельных представлений к формированию и эксплуатации различных композиционных систем. Расчетные характеристики уровня системности в кластерном образовании, диссипативных системах различной природы. Выявление запаса устойчивости композита, кластера, диссипативного образования от уровня организации или системности. Анализ теоретических расчетов и прогнозных характеристик применительно к формированию и эксплуатации различных систем.
по теме 7
7.1. Типы полимерных волокон: углеродное нановолокно, стекловолокно, базальтовое волокно, растительные волокна.
7.2. Выявление перспективных областей применения индивидуальных полимерных волокон и нитей на основе концепции синергетического эффекта.
7.3. Проблема замены металла в железобетонных конструкциях на композитные стержни из полимерных волокон: коррозионная устойчивость, физико-механические свойства, долговечность.
7.4. Постановка студентом индивидуальной цели и задач исследования, исходя из результатов проведенной аналитической работы по предыдущим пунктам плана.
7.5. Определение необходимых методологических принципов и методик проведения теоретических и экспериментальных исследований по решению выявленных задач и достижению поставленной цели.
7.6. Привлечение необходимого математического аппарата для обработки результатов эксперимента и построения адекватных физико-математических моделей при описании характера поведения исследуемых систем в изученных интервалах переменных параметров с выявлением возможностей создания зависимостей с функциями прогноза.
Каждая тема завершается формированием промежуточных выводов из результатов теоретических и экспериментальных исследований.
При необходимости проводится корректировка плана работы исходя из анализа полученных промежуточных результатов.
Итоговое тестирование
1. Мономер – это_____________
а) участок цепи макромолекулы;
б) низкомолекулярное вещество, из которого синтезируют полимер;
в) многократно повторяющаяся в макромолекуле группа атомов;
г) боковое ответвление основной цепи.
2. В качестве мономера в реакциях полимеризации используют соединения, содержащие_________________________
а) кратные связи; б) карбоксильные группы - СООН;
в) гидроксильные группы – ОН; г) водородные связи.
3. Структурное звено – это___________________
а) многократно повторяющаяся в макромолекуле группа атомов;
б) молекула вещества, из которого синтезируют полимер;
в) часть макромолекулы полимера;
г) взаимозависимые участки полимерной цепи.
4. Для полимеров, полученных реакцией полимеризации, мономер и структурное звено имеют_______________
а) одинаковое строение;
б) одинаковые состав и строение;
в) одинаковый состав;
г) разный состав и строение.
5. Кристалличность полимеров означает, что_____________
а) макромолекулы полимеров имеют форму кристаллов;
б) такие полимеры – твердые вещества;
в) макромолекулы полимера расположены упорядоченно;
г) полимер имеет определенные точки фазовых переходов.
6. Молекулярная масса полимера – это_______________
а) средняя величина, поскольку массы отдельных молекул различны;
б) приближенная величина;
в) постоянная величина;
г) масса мономера, умноженная на степень полимеризации.
7. Полимерные волокна, образующиеся в результате обработки целлюлозы уксусным ангидридом, называются______________________
а) искусственными; б) химическими;
в) натуральными; г) синтетическими.
8. Капрон получают полимеризацией______________________
а) этилена; б) виниловых эфиров;
в) формальдегида; г) капролактама.
9. Элементарным звеном полимерного клея ПВА является остаток___________
а) винилового спирта; б) винилацетата;
в) пропилена; г) бутадиена.
10. Линейные полимеры могут быть получены из мономеров, содержащих_____
а) три и более функциональные группы;
б) две функциональные группы;
в) одну функциональную группу;
г) функциональность соединения не имеет значения.
11. К синтетическим полиамидным волокнам относятся________________
а) вискоза, лавсан, капрон; б) полиэфир, ацетатное волокно, шерсть;
в) капрон, найлон, энант; г) найлон, лавсан, капрон.
12. В полиамидных синтетических высокомолекулярных соединениях
углеродные цепочки чередуются с атомами____________________
а) азота; б) серы;
в) кислорода; г) кремния.
13. К синтетическим неорганическим полимерам относятся_________________
а) целлюлоза; б) кварц; в) корунд; г) алмаз.
14. К неорганическим полимерам относятся________________________
а) фосфор красный; б) параформ; в) йод; г) сера.
15. К карбоцепным полимерам, цепь которых состоит только из атомов
углерода, относятся_____________________________
а) полипропилен; б) капрон; в) крахмал; г) полиуретан.
16. К природным полимерам относятся_________________________
а) гормоны; б) нуклеиновые кислоты;
в) витамины; г) дисахариды.
17. Неорганической кислотой, образующей полимер, является_____________
а) Н₃РО₄; б) Н₂SiO₃; в) H₂CO₃; г) H₂SO₄.
18. Число мономерных звеньев, образующих молекулу полимера,
называется степенью________________________
а) упорядоченности; б) полимеризации;
в) кристалличности; г) термопластичности.
19. Степень полимеризации полиэтилена со средней молекулярной
массой 28000 а.е.м. равна________________________
а) 103; б) 102; в) 10⁴; г) 28.
20. В качестве низкомолекулярного вещества в реакциях поликонденсации
чаще всего образуется_______________________________
а) НCl; б) NH3; в) H₂S; г) H₂O.
21. Процесс образования высокомолекулярного вещества путем соединения друг с другом исходных низкомолекулярных веществ называется__________
а) полимеризация; б) алкилирование;
в) диспропорционирование; г) рекомбинация.
22. Полимеризация олефинов в зависимости от механизма может быть двух
видов___________________________________
а) радикальная и сополимерная; б) радикальная и каталитическая;
в) изомерная и каталитическая; г) сополимерная и изомерная.
23. Заключительной стадией полимеризации является____________________
а) ингибирование; б) инициирование;
в) обрыв цепи; г) пластификация.
24. Полимеризация, которая протекает под действием протондонорных
катализаторов, называется________________________________
а) катионной; б) радикальной;
в) анионной; г) сополимерной.
25. Первая стадия процесса образования полимера, в которой происходит
образование активного центра, называется__________________________
а) конденсацией; б) ингибированием;
в) инициированием; г) вулканизацией.
26. Особенностью реакций полимеризации, отличающей их от реакций
поликонденсации, является_________________________________
а) отсутствие разветвленных структур;
б) отсутствие выделяющихся низкомолекулярных веществ;
в) образование низкомолекулярных веществ;
г) образование устойчивых промежуточных соединений.
27. Макромолекулы вулканизованного каучука в отличие от натурального
имеют _____________ структуру
а) линейную; б) стереорегулярную; в) сетчатую; г) разветвленную.
28. К карбоцепным высокомолекулярным соединениям относятся__________
а) полистирол; б) полиамид; в) крахмал; г) натуральный каучук.
29. Полимеры, в молекулах которых звенья цепи располагаются
в определенном порядке, называются_________________________
а) сшитыми; б) стереорегулярными; в) атактическими; г) привитыми.
30. Структурное звено –СН2-СН(С6Н5)- присутствует в макромолекулах _______________
а) полиметилметакрилата; б) полистирола;
в) полиакрилонитрила; г) полипропилена.
31. Мономером для получения плексигласа (оргстекла) является__________
а) бутилен; б) пропилен; в) хлорвинил; г) метилметакрилат.
32. Структурное звено –NH-(CH2)5-CO- содержится в макромолекуле ______________
а) фреона; б) капрона; в) тефлона; г) найлона.
33. Полимер, используемый для получения ацетатного шелка,
получают______________________
а) обработкой полистирола уксусной кислотой;
б) полимеризацией винилацетата;
в) взаимодействием целлюлозы с метиловым спиртом;
г) взаимодействием целлюлозы с уксусным ангидридом.
34. Структурное звено –O(R)-CO(R/)- содержится в макромолекулах ___________________________
а) полиэфира; б) полиамида; в) полиуретана; г) полиэпоксида.
35. Продукт вулканизации каучука, содержащий < 5% серы, называется______
а) латекс; б) резина; в) эбонит; г) резол.
36. При нагревании белков в водных растворах кислот и щелочей происходит реакция ____________________
а) окисления; б) денатурации; в) деструкции; г) гидролиза.
37. К природному полимеру не относится__________________
а) лигнин; б) целлюлоза; в) гуттаперча; г) тефлон.
38. Макромолекулы природного каучука имеют _______структуру
а) линейную; б) лестничную; в) разветвленную; г) неупорядоченную.
39. Высокомолекулярные соединения, многократно меняющие свое
физическое состояние при изменении температуры, называются___________
а) изотропными; б) изотактическими;
в) термопластичными; г) термореактивными.
40. Cтрого определенное пространственное расположение атомов в молекуле, не изменяющееся в процессе теплового движения, называется____________
а) структурой; б) изомерией;
в) конформацией; г) конфигурацией.
41. Полимеры, которые при нагревании приобретают пространственную структуру, необратимо теряя способность плавиться и растворяться, называются____
а) термореактивными; б) сетчатыми;
в) термопластичными г) термоактивными.
42. Механическая прочность полимеров повышается путем добавления в них веществ, которые называются___________________
а) ингибиторы; б) антиоксиданты; в) наполнители; г) пластификаторы.
43. При нагревании сетчатых полимеров происходит________________
а) размягчение полимера, переход в вязкотекучее состояние, а затем разложение;
б)переход полимера из твердого состояния в жидкое;
в) разложение молекул полимера без перехода в вязкотекучее состояние;
г) переход полимера из твердого состояние в газообразное.
44. Растворяются полимеры, которые имеют _________________________
а) линейное строение;
б) пространственное (сетчатое) строение;
в) линейное и разветвленное строение;
г) пространственное строение с редкими соединительными мостиками.
45. Высокоэластическое состояние полимера обусловливается___________
а) сетчатой структурой; б) кристалличностью и наличием кратных связей;
в) гибкостью макромолекул; г) большим числом межмолекулярных связей.
46. Реакции, которые сопровождаются изменением структуры макромолекул и их степени полимеризации, называют________________
а) макрореакциями; б) реакциями звеньев цепи;
в) полимераналогичными превращениями;
г) реакциями термомеханической деструкции.
47. Процесс изменения свойств полимеров во времени под влиянием внешних условий в процессе эксплуатации называется________________
а) деформацией; б) эрозией; в) тиксотропией; г) старением.
48. Для повышения эластичности и устранения хрупкости в полимерные
композиции вводят_______________________
а) стабилизаторы; б) пластификаторы; в) инициаторы; г) отвердители.
49. Полимер, в молекуле которого заместители расположены по одну сторону полимерной цепи, называется_________________________
а) синдиотактическим; б) изотактическим;
в) атактическим; г) термореактивным.
50. Лак от латекса отличается тем, что________________________
а) система первого содержит отдельные молекулы полимера в растворителе, а система второго содержит агрегаты молекул полимера в воде;
б) система первого – это истинный раствор полимера, а система второго – коллоидный раствор полимера;
в) система первого – полимер, разбавленный растворителем, а система второго – взвесь полимера;
г) первая система содержит олигомер в растворителе, а вторая содержит полимер в растворителе.
51. Инициатором называется вещество, _____________
а) зарождающее цепь; б) способствующее разветвлению цепи;
в) ускоряющее процесс; г) нарушающее равновесие в системе.
52. Ступенчатая полимеризация отличается от цепной полимеризации тем, что___________
а) при первой меняется строение мономеров, а при второй – состав;
б) образуются при первой устойчивые промежуточные продукты, а при второй – нестабильные продукты;
в) при первой образуются макромолекулы и выделяются малые молекулы, а при второй образуются макромолекулы без выделения малых молекул;
г) при первой получаются полимеры линейного строения, а при второй – линейного, разветвленного и сетчатого.
53. Стереорегулярные полимеры получаются при ______________
а) ионно-координационной полимеризации; б) радикальной полимеризации;
в) поликонденсации; г) любом инициировании процесса.
54. Катализаторами анионной полимеризации являются_____________
а) доноры электронов; б) акцепторы электронов;
в) группы атомов с неспаренным электроном;
г) различные соединения кислотно-основного характера.
55. Передача цепи – это процесс__________________
а) перехода активного центра на другую молекулу;
б) реакции диспропорционирования растущих полимерных цепей;
в) превращения активного центра в малоактивный;
г) поглощения активного центра разного рода примесями.
56. Регулятор – это вещество, которое _____________
а) способствует образованию полимера с постоянной молекулярной массой;
б) останавливает или ускоряет образование полимера;
в) определяет структуру образующего полимера;
г) приближает состояние равновесия в системе.
57. Для увеличения молекулярной массы продукта поликонденсации
используют_______________________
а) увеличения концентрации катализатора;
б) удаление из сферы реакции образующихся малых молекул;
в) повышение температуры и давления в системе;
г) введение низкомолекулярных монофункциональных соединений.
58. Органические стекла получают____________
а) блочным способом; б) проведением процесса в растворе;
в) эмульсионным методом; г) любым из них.
59. Под гибкостью цепи понимают_______________
а) непрерывное изменение формы макромолекулы;
б) сопротивляемость молекулы усилиям скручивания;
в) изменение формы макромолекулы под влиянием внешних воздействий;
г) существование различных пространственных форм молекул полимера.
60. Конфигурация и конформация молекулы – это____________
а) равнозначные понятия;
б) конфигурация связана с гибкостью цепи, а конформация – с жесткостью;
в) конфигурация только для НМВ, а конфигурация для ВМС;
г) конформации возникают в результате свободного вращения или перемещения фрагментов молекулы, а конфигурации превращаются друг в друга только при разрыве связей.
61. Для ВМС характерны _____________ состояния
а) стеклообразное; б) газообразное;
в) аморфное; г) высокоэластическое.
62. Температура перехода полимера из стеклообразного состояния в высокоэластическое называется_________
а) температурой плавления; б) температурой возгонки;
в) температурой разложения; г) температурой стеклования.
63. Раствором называется система, в которой______________
а) одно вещество распределено в среде другого;
б) жидкая однородная система;
в) термодинамически неустойчивая система, расслаивающаяся со временем;
г) гомогенная система переменного состава.
64. Растворы полимеров проявляют некоторые свойства золей, так как_______
а) размер молекулы ВМС такой же, как у мицелл;
б) обладают большой вязкостью и малой диффузией;
в) растворению предшествует набухание;
г) растворам полимера характерно старение.
65. Высаливанием называют процесс_____________________
а) осаждения полимера под влиянием солей;
б) повышения вязкости раствора полимера со временем;
в) увеличения молекулярной массы полимера за счет образования межмолекулярных связей;
г) скручивания линейных молекул полимера при понижении температуры.
66. Изоэлектрической точкой полиэлектролита-полиамфолита называется
состояние, при котором_______________
а) кислотность равна щелочности;
б) суммарный заряд всех ионов равен нулю;
в) полиэлектролит теряет свойства электролита;
г) резко увеличивается электропроводность раствора.
67. Пластификаторы снижают__________ и повышают ___________
а) вязкость и текучесть; б) твердость и пластичность;
в) температуру стеклования и температуру текучести;
г) морозостойкость и теплостойкость.
68. Полимераналогичные превращения – это_________________
а) одинаковые реакции для всех полимеров;
б) реакции, при которых не меняется степень полимеризации;
в) реакции взаимодействия между молекулами полимеров;
г) реакции, при которых не меняется ни структура, ни свойства полимера.
69. Реакции гидролиза являются полимераналогичными для__________
а) белков; б) полиэфиров; в) поливинилацетата; г) полиэтиленгликоля.
70. Макромолекулярными называют реакции, в которых _________
а) участвуют макромолекулы; б) образуются макромолекулы;
в) изменяется степень полимеризации;
г) реакции протекают очень долго и в жестких условиях.
71. Старение и деструкция – это ______________
а) однотипные понятия; б) первое вредно, а второе – полезно;
в) при первом происходит повышение молекулярной массы, а при втором – увеличение твердости полимера;
г) при первом происходит изменение свойств под влиянием внешних условий, а при втором – разложение основной цепи макромолекулы.
72. Стабилизаторами называют вещества,_________________
а) поддерживающие постоянные свойства материала;
б) обезвреживающие агрессивные компоненты среды;
в) изолирующие полимеры от внешней среды;
г) снижающие скорость взаимодействия материала со средой.
73. Факторы, определяющие физико-механические свойства композита:_______
а) размер частиц, равномерность распределения полимера в системе, температура;
б) природа функциональных групп, давление, величина поверхности соприкосновения частиц;
в) гранулометрический состав наполнителя, равномерное распределение вяжущего на поверхности частиц заполнителя, добавки;
г) строение молекул полимера, присутствие растворителя, число компонентов системы.
74. Процессы, протекающие при образовании композита:________________
а) поликонденсация, хемосорбция, дегидратация поверхности;
б) полимеризация, термоокисление, коагуляция;
в) изменение свойств поверхности, адсорбция вяжущего на гранулах заполнителя, взаимодействие вяжущего с наполнителем;
г) диффузия вяжущего в поры заполнителя, химическое взаимодействие вяжущего и наполнителя, термодеструкция.
75. Компоненты вяжущего смешивают при _______________
а) растворении, растирании, просеивании;
б) растворении, расплавлении, интенсивном дроблении;
в) испарении, коагуляции, совместном перемешивании;
г) суспензировании, вакуумировании и экструзии.
76. Основные этапы переработки полимера: ____________
а) измельчение, взвешивание, смешение;
б) смешение компонентов, размягчение, отливка в форме;
в) смешение компонентов, размягчение плавлением, формование;
г) плавление, дозировка, смешивание компонентов системы.
77. Способы формования изделий:__________________
а) каландрирование, экструзия, грануляция;
б) литье под давлением, таблетирование, охлаждение;
в) прессование, экструзия, вакуум-формование;
г) смешивание, плавление, охлаждение компонентов системы.
78. Полимербетоны – это композиционные материалы, ______________
а) обладающие высокой прочностью;
б) состоящие из термореактивного полимера и красителя;
в) полученные прессованием под давлением;
г) состоящие из полимера, мелкого заполнителя и добавок.
79. Термореактивные клеи образуют прочный клеевой шов в результате_____
а) термообработки клеевого шва;
б) внесения в клеевую композицию отвердителей;
в) склеивания разнородных поверхностей;
г) склеивания специально обработанных материалов.
80. Лаки применяют для__________
а) создания красивой и гигиеничной поверхности;
б) защиты от влаги и света;
в) упрочнения материала;
г) имитации другого материала.