Материал: Киреев В.В. Высокомолекулярные соединения (2013)

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

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