Предисловие |
7 |
•выбирать метод определения молекулярной массы для кон кретного полимера и оценивать точность ее определения;
•проводить анализ характера взаимодействия полимер — раст воритель;
•определять тип полимеризации и проводить полимеризацию
вразличных условиях;
•устанавливать взаимосвязь кинетических параметров с мо лекулярной массой образующихся полимеров;
•проводить гомофазную и гетерофозную поликонденсацию и определять их параметры;
•оценивать вклад тех или иных взаимодействий при химических превращениях полимеров;
•оценивать механические свойства полимера;
владеть
•основами номенклатуры и классификации полимеров;
•методами оценки гибкости макромолекул;
•методами оценки и расчета термодинамических параметров растворов полимеров;
•методами оценки кинетических и термодинамических пара метров полимеризации;
•навыками проведения эксперимента по синтезу полимеров различными методами поликонденсации и по полимераналогичным превращениям;
•приемами оценки кинетических параметров полимераналогичных превращений.
•методами оценки фазовых и физических состояний полиме
ров.
Объем и глубина освоения информации, содержащейся в учеб нике, должны задаваться соответствующими учебными и рабочи ми программами с учетом профиля подготовки.
При подготовке переиздания из учебника были исключены не которые материалы, связанные с растворами полимеров, перера ботан материал по гетерофазной радикальной полимеризации, введены материалы по методам определения молекулярных масс
иполидисперсности полимеров. С учетом достижений химии по лимеров последних 30 лет в гл. 3 учебника введен раздел по «жи вой» полимеризации, особенно актуальной в случае «псевдожи вущих» радикальных процессов.
При написании и переработке учебника обобщен почти полу вековой опыт автора в преподавании дисциплины «Химия и физи ка полимеров», многочисленные дискуссии с коллегами в рамках комиссии полимерных специальностей УМО химико-технологи ческих вузов России, а также более чем 40-летний опыт работы
8 |
Предисловие |
научным редактором журнала «Высокомолекулярные соедине ния» Академии наук РФ.
Считаю своим долгом выразить свою благодарность за подго товку рукописи к изданию сотрудникам кафедры химической технологии пластмасс РХТУ им. Д. И. Менделеева кандидатам химических наук Е. В. Санжиевой, С. Н. Филатову, Ю. В. Биличенко, Я. О. Межуеву, а также коллегам, которые высказали свои замечания и пожелания.
В. В. Киреев
Глава 1 ВВЕДЕНИЕ В ТЕОРИЮ
ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
По итогам изучения данной главы студенты должны:
знать
—основные понятия и термины науки о полимерах;
—принципы, положенные в основу различных вариантов номенкла
туры;
—принципы классификации полимеров;
—особенности молекулярного строения полимеров, механизмы из гибания полимерных молекул;
—количественные критерии оценки гибкости макромолекул;
—основные особенности свойств полимеров;
уметь
—определять названия полимеров по химической формуле их со ставных повторяющихся звеньев;
—отнести полимер к тому или иному классу по химической формуле составных повторяющихся звеньев;
—отнести полимер к той или иной пространственной форме его мак ромолекул (атактический, синдиотактический, изотактический и др.);
—провести оценку гибкости макромолекул по формуле составного
повторяющегося звена;
владеть
—навыками составления названий полимеров по формуле составных повторяющихся звеньев и наоборот;
—основами номенклатуры и классификации полимеров;
—методами оценки гибкости макромолекул.
1.1. Основные понятия и определения химии высокомолекулярных соединений
1.1.1. Некоторые понятия и термины
Высокомолекулярные соединения (ВМ С) — вещества, состо ящие из молекул больших размеров, большой молекулярной мас сы. Подавляющую часть ВМС составляют полимеры, хотя доста-
10 |
Глава 1. Введение в теорию высокомолекулярных соединений |
точно высокую молекулярную массу (более 1000) могут иметь и молекулы веществ неполимерной природы, например сложные производные сахаров (китайский и турецкий танины). В настоя щем учебнике рассмотрены ВМС только полимерной природы.
Полимер —это высокомолекулярное соединение, молекулы ко торого (макромолекулы) состоят из большого числа одинаковых повторяющихся группировок. Более точное определение термина «полимер» дано Комиссией по номенклатуре полимеров Между народного союза теоретической и прикладной химии (ИЮ ПАК) в 1974 г. Основные понятия и термины, относящиеся к полиме рам, приведены в табл. 1.1.
|
Таблица 1.1 |
Основные термины, относящиеся к полимерам |
|
Термин |
Определение |
|
Первичные определения |
Полимер |
Вещество, состоящее из молекул, характеризующих |
|
ся многократным повторением одного или более ти |
|
пов атомов или групп атомов (составных звеньев), |
|
соединенных между собой в количестве, достаточ |
|
ном для проявления комплекса свойств, который |
|
остается практически неизменным при добавлении |
|
или удалении одного или нескольких составных |
|
звеньев |
Олигомер |
Вещество, состоящее из молекул, содержащих не |
|
которое количество одного или более типов атомов |
|
или групп атомов (звеньев), соединенных повторя |
|
ющимся образом друг с другом. Физические свой |
|
ства олигомера изменяются при добавлении или |
|
удалении одного или нескольких составных звень |
|
ев его молекулы |
Составное звено |
Атом или группа атомов, входящих в состав цепи |
|
молекулы олигомера или полимера |
|
Вторичные определения |
Мономер |
Вещество, состоящее из молекул, каждая из кото |
|
рых может образовать одно или несколько состав |
|
ных звеньев |
Полимеризация |
Процесс превращения мономеров или смеси моно |
|
меров в полимер |
Олигомеризация |
Процесс превращения мономеров или смеси моно |
|
меров в олигомер |
|
Производные определения |
Мономерное звено |
Наибольшее составное звено, которое образует од |
|
на молекула мономера в процессе полимеризации |
1.1. Основные понятия и определения химии высокомолекулярных соединений |
11 |
|
|
Окончание табл. |
1.1 |
Термин |
Определение |
|
Составное повторя |
Наименьшее составное звено, повторением которо |
|
ющееся звено |
го может быть описано строение регулярного по |
|
|
лимера |
|
Степень (коэффици |
Число мономерных звеньев в молекуле полимера |
|
ент) полимеризации |
|
|
молекулы полимера |
|
|
Степень (коэффици |
Среднее значение степени полимеризации молекул |
|
ент) полимеризации |
полимера |
|
полимера |
|
|
Аддиционная поли |
Полимеризация с участием повторяющегося про |
|
меризация |
цесса присоединения |
|
Конденсационная |
Процесс образования полимера путем многократ |
|
полимеризация (по |
ного повторенной конденсации |
|
ликонденсация) |
|
|
Регулярный поли |
Полимер, строение молекул которого может быть |
|
мер |
описано единственно возможной последовательно |
|
|
стью составных звеньев только одного типа |
|
Нерегулярный поли |
Полимер, строение молекул которого не может |
|
мер |
быть описано единственно возможной последова |
|
|
тельностью составных звеньев только одного типа |
|
Можно отметить, что рекомендованное ИЮПАК определение полимера во многом близко к определению высокомолекулярно го соединения, но содержит важное понятие перехода количест венных изменений в структуре макромолекулы в качественно но вые свойства.
На примере карбоцепного полимера
X — СНСН2 |
СНСН2 |
CHCH2Y |
(А) |
R |
R |
i |
|
R |
|
рассмотрим некоторые из приведенных в табл. 1.1 понятий и оп ределений. Приняв X = Y = H H R = СН3, получим ряд гомологов, которые могут быть образованы при олигомеризации или поли меризации мономера пропилена:
(п + 2) СН3СН =СН 2 ► СН3СН2СН2 |
СНСН2-------- |
СНСН3 (А') |
|
СН3 |
СН3 |
п