Програма навчальної дисципліни «Хімія високомолекулярних сполук»

Змістовий модуль 1. Загальні відомості про ВМС, основні поняття хімії цих речовин та їх структуру.

Тема 1. Загальні відомості про високомолекулярні сполуки (ВМС) та основні поняття хімії ВМС. Місце ВМС серед інших хімічних сполук. Макромолекула - головна структурна частинка ВМС. Специфічні властивості ВМС: еластичність, набухання, висока в`язкість, нитко- та плівкоутворення. Розповсюдження ВМС у природі. Природні та синтетичні ВМС. ВМС як матеріальні носії життя. Історія розвитку науки про ВМС. Внесок вчених. Сучасний рівень науки. Практичне значення полімерів та області їх використання. Розвиток виробництва ВМС. Хімічна будова макромолекул. Визначення поняття макромолекули. Мономер, полімер, ланка, головний ланцюг, бокова група.. Загальна характеристика учбового курсу “Високомолекулярні сполуки”

Тема 2. Класифікація ВМС та структура полімерів. Хімічна класифікація макромолекул. Карболанцюгові, гетероланцюгові, елементоорганічні і неорганічні ВМС. Полімери із спряженими зв`язками. Головні форми макромолекул. Лінійні, розгалужені, сітчасті та тримірні структурі макромолекул. Хімічна неоднорідність макромолекул. Гомополімери та співполімери. Статистичні, блочні і прищеплені співполімери. Практичне значення співполімерів.

Тема 3. Особливості поняття молекулярної маси полімерів. Полідисперсність макромолекул і явище полімергомології. Середні молекулярні маси макромолекул. Молекулярно-масовий розподіл макромолекул. Практичне значення цього явища.

Тема 3. Механічні властивості високомолекулярних сполук. Деформація полімерів. Види деформації. Закон Гука. Особливості високоеластичної деформації. Термодинаміка деформації еластомерів. Релаксація деформації. Явище гістерезису. Особливості пластичної деформації. Особливі явища при течії полімерів. Деформація склоподібних полімерів. Вимушена еластичність. Крихкість полімерів. Деформація кристалічних полімерів. Залежність деформації полімерів від температури. Типова форма термомеханічних кривих. Вплив молекулярної маси, полідисперсності, утворення поперечних зв`язків, наповнювачів і пластифікаторів на форму термомеханічних кривих. Особливості поведінки термореактивних полімерів. Повзучість і міцність полімерів. Залишкова деформація полімерів. Основні показники та фактори, які впливають на міцність полімерів.

Тема 5. Розчини високомолекулярних сполук. Особливості утворення розчинів ВМС. Набухання полімерів. Ступінь набухання. Енергетичні і дифузійні ефекти при набуханні. Термодинаміка процесу набухання. Кінетика набухання. Розчинення полімерів. Емпіричні правила розчинення полімерів. Значення розчинів. Стан макромолекул у розчинах. Доказ утворення істинних розчинів ВМС. Сольватація макромолекул. Конформації макромолекул в розчинах. Класифікація розчинників для полімерів. Температура Флорі. Властивості розведених розчинів ВМС. Основні показники в`язкості. Зв`язок між в`язкістю і молелярною масою та формою макромолекули. Вплив природи розчинника. Концентровані розчини і пластифікація полімерів. Утворення драглів та їх практичне значення. Явище синерезису. Пластифікація полімерів і її практичне значення. Види пластифікаторів. Механізм пластифікації. Змішування і сумісність полімерів.

Тема 6. Методи дослідження полімерів. Визначення хімічного складу та будови полімерів. Елементний і функціональний аналіз полімерів. Світлова та електронна мікроскопія. Рентгенографічний і структурний аналіз полімерів. Визначення середніх молекулярних мас макромолекул. Осмометричний метод. В`язкісний метод. Розсіювання світла у розчинах полімерів. Визначення полідисперсності ВМС. Фракціонування полімерів, теоретичне і практичне значення.

Змістовий модуль 2. Синтез, властивості полімерів та найважливіші представники полімерних матеріалів.

Тема 1. Методи синтезу полімерів. Радикальна полімеризація. Загальні особливості ланцюгової полімеризації. Основні стадії радикальної полімеризації. Методи ініціювання. Механізм і кінетика процеса. Утворення полімергомологів. Реакції передачі ланцюга. Тіломеризація. Регулятори. Інгибітори. Іонна (каталітична) полімеризація. Особливості катіонної, аніонної і аніонно-координаційної полімеризації, їх практичне значення. Засоби проведення полімеризації. Полімеризація в масі (блочна), в розчині і в твердій фазі. Емульсійна та суспензійна полімеризація. Одержання звичайних (статистичних) співполімерів. Механізм і кінетика процесу. Діаграма співполімеризації. Одержання блок- та прищеплених співполімерів. Практичне значення співполімерів. Загальні закономірності поліконденсації. Гомо- та гетерополіконденсація. Напрямок реакцій при поліконденсації. Термодинамічні критерії напрямку реакції. Роль концентрації та температури. Молекулярна маса утворених полімерів. Швидкість реакції поліконденсації. Реакції деструкції при поліконденсації. Засоби проведення поліконденсації. Поліконденсація у розплаві, розчині, на межі розподілу фаз, в твердій фазі.

Тема 2. Хімічні властивості і перетворення полімерів. Основні види хімічних реакцій із участю макромолекул: реакції ланок ланцюга, макромолекулярні реакції, реакції кінцевих груп. Практичне значення хімічної модифікації полімерів. Особливості полімераналогічних перетворень. Реакції ланок ланцюга. Взаємний вплив бокових груп. Труднощі одержання однорідних продуктів. Роль дифузійних процесів. Реакції внутрішньомолекулярної циклізації. Приклади полімераналогічних перетворень полімерів. Особливості макромолекулярних реакцій. Кооперативні ефекти при взаємодії макромолекул. Зшивання макромолекул.

Тема 3. Деструкція і стабілізація полімерів. Причини деструкції полімерів. Хімічна деструкція. Окислювальна деструкція. Фізична деструкція. Дія іонізуючих випромінювань на полімери. Механохімічна деструкція. Стабілізація полімерів. Види стабілізаторів. Механізм дії стабілізаторів. Явище синергизма при використанні сумішей стабілізаторів. Практичне значення процесів деструкції і стабілізації полімерів.

Тема 4. Виробництво полімерів і їх найважливіші представники Карболанцюгові полімери. Поліетилен, поліпропілен. Полівінілхлорид, політетрафторетилен. Полівинилацетат, полівініловий спирт. Поліакрилова кислота, поліметилметакрилат. Поліакрилонітрил. Полістирол. Полібутадієн, поліізопрен, поліхлоропрен. Фенолформальдегідні полімери.

Тема 5. Гетероланцюгові полімери. Полімери, які містять кисень: поліетиленоксид, поліетилентерефталат, целюлоза. Полімери, які містять азот: поліаміди, білки, поліуретани, амінопласти. Полімери, які містять фосфор: ДНК, РНК. Полімери, які містять сірку: тіокол.

Елементоорганічні та елементонеорганічні полімери. Кремній-, титан-, алюміній-органічні полімери. Полімерні сірка та вуглець. Поліфосфати. Полісілікати. Комплексоутворюючі полімери.

Методи переробки пластмас в вироби. Основні компоненти пластмас. Переробка пластмас методами пресування, лиття під тиском, екструзії та інше. Механічна обробка твердих пластмас.

Методичне забезпечення

Худоярова О.С. Методичні вказівки до виконання самостійної роботи студентів та інструкції до лабораторних робіт з курсу «Хімія високомолекулярних сполук». – Вінниця, 2012. – 60 с.

2.6.2. Рекомендована література:

Основна

1. Щур А.М. Высокомолекулярные соединения. 3-е изд., перераб. и доп./ А.М. Щур. - М.:Высшая школа, 1981. - 650с.

2. Стрепихеев А.А. Основы химии высокомолекулярних соединений. 3-е изд. перераб. и доп./ А.А. Стрепихеев, В.А. Деревицкая. - М.:Химия, 1986. - 440с.

3. Тагер А.А. Физико-химия полимеров. 3-е изд., перераб. и доп./ А.А. Тагер. - М.:Химия, 1988. - 370с.

4. Іщенко І.К. Хімія високомолекулярних сполук: Навчальний посібник/ І.К.Іщенко, Н.І.Гуляєва, Л.В. Мірошник, В.Д.Калугін, В.Д.Орлов. - Харків: ХНУ, 1998. - 213с.

5. Гетьманчук Ю.П. Хімія та технологія полімерів./ Ю.П. Гетьманчук, М.М. Братчак. - Львів: Бескид Біт, 2006.- 496 с.

6. Мигалина Ю.В. Основи хімії та фізико-хімії полімерів./ Ю.В. Мигалина, О.П. Козар. - К.: Кондор, 2010.- 325 с.

Додаткова

1. Платэ Н.А. Макромолекулярные реакции/ Н.А. Платэ, А.Д. Литманович, О.В. Ноа. - М.: Химия, 1987. - 256с.
2. Грасси Н. Деструкция и стабилизация полимеров: Пер. с англ./ Н. Грасси, Дж. Скотт. - М.: Мир, 1988. - 446с.
3. Рабек Я. Экспериментальные методы в химии полимеров: Пер. с англ./ Под ред. В.В.Коршака. - М.: Мир, 1983.- Ч.І. С.229-262.
4. Практикум по высокомолекулярным соединениям / Под ред. В.А.Кабанова. - М.:Химия, 1995. - 224с.
5. Лабораторний практикум з хімії та технології полімерів / Під ред. О.Словіковської. - Варшава: Варшавська політехніка, 1999. - с. 77- 183.