- •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
Коллоидная защита
Обладая большой устойчивостью по отношению к действию электролитов, растворы ВМС, будучи прибавлены в определенном количестве к золям, значительно повышают их агрегативную устойчивость. Это явление получило название защитного действия или защиты. Так, например, добавка к красному золю золота небольшого количества желатина во много раз повышает устойчивость его против коагулирующего действия электролитов (сильно возрастает порог коагуляции). Защищенный золь может существовать в растворе в больших концентрациях, чем незащищенный. В некоторых случаях защищенные золи даже становятся обратимыми. Примером может служить медицинский препарат протаргол (защищенный золь серебра). После удаления растворителя он превращается в сухой коллоидный порошок, растворимый затем в любых количествах воды.
Защитное действие растворов ВМС зависит от природы полимера и природы защищаемого им золя. Количественно оно характеризуется так называемым золотым числом, которое выражается минимальным числом миллиграммов сухого ВМС, которое предохраняет 10 см3 красного гидрозоля золота от перемены окраски при добавлении к нему 1 см3 10%-ного раствора хлорида натрия. Защитное действие различных ВМС весьма различно. Особенно высоким защитным действием обладают белки. Явление защиты играет важную роль в ряде физиологических процессов. Так, например, защитные вещества белкового характера удерживают в дисперсном состоянии находящиеся в крови трудно растворимые фосфат и карбонат кальция. При некоторых заболеваниях содержание защитных веществ в крови понижается, что приводит к выпадению указанных солей в осадок (образование камней в почках, печени, отложение солей на суставах). Многие лекарственные вещества являются защищенными золями (колларгол, протаргол и др.).
Пластификация и применение растворов вмс
Вследствие огромной вязкости самих полимеров даже малоконцентрированные их растворы обладают большой вязкостью, а растворы, содержащие 20-30 % вес. Растворителя, уже близки по механическим свойствам к исходным полимерам. Основное отличие такого раствора от свойств полимера состоит в понижении температуры стеклования и текучести по мере повышения содержания растворителя, что приводит к повышению высокоэластичных и вязкотекучих свойств с одновременным уменьшением хрупкости.
Подобные растворы более мягки и пластичны, чем исходные полимеры, откуда и произошли названия вводимых в полимеры низкомолекулярных веществ: мягчители или пластификаторы. Пластификаторы придают полимеру гибкость и мягкость при очень низких температурах, т.е. повышают его морозостойкость. При введении больших количеств пластификатора значительно убывает прочность системы, что ограничивает дозировку пластификатора.
Введение значительных количеств растворителя придает раствору полимера достаточную текучесть в довольно широком интервале температур. Такими растворами являются различные лаки и клеи. Свойства концентрированных растворов полимеров представляют большой интерес как для понимания процессов получения и переработки растворов полимеров, так и для наиболее рационального использования свойств пластифицированных полимеров в различных изделиях. В технике, чтобы во время переработки и эксплуатации полимеров не утрачивались свойства, приобретенные при пластификации, применяют только нелетучие, высококипящие вещества.
Большой практический интерес представляет несвободная диффузия в студнях и гелях, сопровождающаяся адсорбцией, химическими реакциями или тем и другим одновременно. Сюда относятся процессы крашения полимеров, дубление кожи, процессы ионообмена, пропитка наполнителей, гидролиз и химические реакции полимеров и даже сам процесс их синтеза.
Важную роль в производстве и применении клеев, прядильных растворов играют концентрированные растворы полимеров, обладающие текучестью, но переходящие в студни при нагревании с последующим охлаждением.
Наиболее простой и экономически выгодный метод формования полимеров состоит в предварительном переводе их в вязкотекучее (или высокоэластическое) состояние нагреванием с последующей фиксацией формы изделия за счет охлаждения или сшивания; а в случае олигомеров необходимая фиксация обеспечивается реакциями полимеризации или поликонденсации. Однако такие методы трудноосуществимы для материалов со сквозными порами (кожа, ультрафильтры, мембраны) и вовсе неприемлемы для полимеров, разрушающихся при температуре текучести. В таких случаях переводят полимер в вязкотекучее состояние, растворяя его, и фиксируют затем форму испарением растворителя или охлаждением системы.