3. Заключение

Таким образом, используя метод инкрементов Аскадского можно рассчитать следующие физико-химические характеристики полимеров: температуры стеклования, плавления и деструкции, показатель преломления, коэффициент оптической чувствительности по напряжению, диэлектрическая проницаемость, плотность полимера при комнатной температуре, плотность энергии когезии и параметр растворимости Гильдебранда, теплоемкость. В действительности же описанный выше метод уже успешно применен для написания ряда компьютерных программ (CHEOPS,PolymerDesignTool), с помощью которых, основываясь на данные о строении повторяющегося звена полимера (сополимеров) можно рассчитать до 54 различных физико-химических характеристик, включая вышеперечисленные. Более того, с помощью программыCHEOPSможно решать обратные задачи, т.е. по предполагаемым физико-химическим свойствам осуществлять компьютерный синтез полимеров. Подобнее об этом можно узнать в работах [2, 4].

4. Задание для курсовой работы

Студент получает номер задания и из приложения 8 «выбирает» полимер и атом или группу атомов для молекулярного дизайна. Курсовая работа должна состоять минимум из пяти частей. Впервой части следует описать выбранный полимер: вид повторяющегося звена, промышленное получение, применение и свойства. Во второй части необходимо рассчитать геометрические характеристики молекулярной цепи исходного полимера, основываясь на знаниях, полученных в ходе посещения лекционных занятий по дисциплине «Физико-химические основы полимерных материалов». Т.е. в данной части приводится расчет контурной длины полимера (L), среднеквадратичного радиуса клубка макромолекулы (R²), объема гауссова клубка (V), критической концентрации (C*), радиуса полимерного клубка (r), плотности полимера (d) и момента инерции (I). В третьей части работы необходимо привести расчет по методу Аскадского вышеописанных физико-химических свойств выбранного полимера, включая выбор растворителя по критериям растворимости. Четвертая часть курсового проекта должна быть посвящена молекулярному дизайну. Посредством замещения атома водорода в повторяющемся звене полимера, «синтезируется» новый полимер, после чего рассчитываются его физико-химические свойства. Рекомендуется для наглядности произвести замещение не менее пяти атомов водорода и проследить, как меняются основные физико-химические свойства «синтезированных» полимеров при последовательном замещении. Необходимо проиллюстрировать свои наблюдения с помощью таблиц и соответствующих графиков. И, наконец, пятая часть работы отведена под выводы: здесь основываясь на знаниях о строении вещества и полученных результатов расчетов, предположить вероятность существования смоделированных полимеров. В конце работы необходимо привести список литературы.

Рекомендуется все необходимые расчеты проводить с использованием приложения MicrosoftOfficeExcel. Защита курсовой работы должна сопровождаться демонстрационным материалом. При этом рекомендуется использовать приложениеMicrosoftOfficePowerPoint.

Список литературы

Основная

1. Аскадский А.А. Химическое строение и физические свойства полимеров / А.А. Аскадский, Ю.И. Матвеев – М: Химия, 1983, – 248 с.

2. Аскадский А.А. Компьютерное материаловедение полимеров. Т.1. Атомно-молекулярный уровень / А.А. Аскадский, В.И. Кондращенко – М: Научный мир, 1999, – 543 с.

Дополнительная

3. Аскадский А.А. Лекции по физикохимии полимеров / А.А. Аскадский, – М.: Физический факультет МГУ, 2001, – 223 с.

4. Askadskii A.A. Computational Materials Science of Polymers / A.A. Askadskii, – Cambridge, Cambridge International Science Publishing, 2003.

5. Шур А.М. Высокомолекулярные соединения / А.М. Шур. – М.: Высш.шк., 1981, – 657 с.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

Значения Ван-дер-ваальсовых объемов некоторых атомов [1, 2], Ǻ³

* – индекс i-го Ван-дер-ваальсового объема данного атома соответствует номеру индекса в работе [2].

Приложение 2

Значения инкрементов a_i, b_i, _i и _i для различных атомов и типов межмолекулярного взаимодействия для расчета температуры стеклования

Атом или тип межмолекулярного взаимодействия	Символ	i	Символ	ai10^3,K^-1	bi10^3, Å^3K^-1
Углерод	С	0,00	aС	0,02	―
Водород	H	1,92	aH	19,98	―
Кислород в основной цепи	О,о	2,21	aО,о	22,95	―
Кислород в боковой группе	О,б О,б’	1,54 0,77	aО,б aО,б’	16,00 8,00	―
Азот в основной цепи	N,о	0,83	aN,о	8,62	―
Азот в боковой группе	N,б	0,61	aN,б	6,35	―
Хлор	Cl	0,39	aCl	4,01	―
Фтор	F	0,66	aF	6,90	―
Кремний в основной цепи	Si,о	0,80	aSi,о	8,30	―
Кремний в боковой группе	Si,б	0,27	aSi,б	2,80	―
Диполь-дипольное взаимодействие	d	-5,31	bd	―	-55,40
Водородное взаимодействие	h	-13,44	bh	―	-139,60
Тип замещения бензольных ядер пара- мета- орто-	п м о	-2,41 1,54 5,47	bп bм bо	―	-25,60 16,0 57,00
Коэффициент для полидиенов		8,88	b	―	135,00
Ароматические полиамиды	NHCO	-11,50	bNHCO	―	-119,00
Алифатические полиамиды всех типов^1	NHCO’	-20,40	bNHCO’	―	-212,00
Алифатические ― ароматические полиамиды, содержащие ─CH2группы^2	NHCO’’	-14,00	bNHCO’’	―	145,00

¹ – Когда число (n) ─CH₂─ групп, приходящих на одну ─NHCO─ группу, n > 5, вводятся дополнительные инкременты b_CH2 = -23,00 в количестве m(n - 5), где m – количество ─NHCO─ групп входящих в повторяющееся звено.

² – Если n > 6, то b_CH2 = -23,00, в количестве (n - 6). Более подробно в работе [2].