Programma_Khimia_VMS_moya

4

Программа учебной дисциплины

"Химия высокомолекулярных соединений"

Содержание курса

1. Разделы курса: высокомолекулярные соединения как самостоятельный класс химических веществ; основы физической химии ВМС; синтез полимеров; химические превращения макромолекул.

2. Темы и краткое содержание

2.1. ВМС и их особенности как самостоятельного класса химических веществ. Элементы истории химии ВМС. Понятие о макромолекуле. Основные термины и понятия химии ВМС. Основные принципы классификации ВМС. Природные и синтетические полимеры. Основы номенклатуры ВМС. Иерархические уровни структурной организации ВМС. Особенности строения ценных макромолекул. Молекулярные характеристики полимеров. Молекулярная масса и молекулярно-массовое распределение.

2.2. Основы физической химии ВМС. Размеры и форма макромолекул. Основные модели полимерных цепей. Невозмущенные размеры макромолекул. Конформация и конфигурация макромолекул. Понятие гибкости макромолекул. Сегмент Куна. Гибкость термодинамическая и кинетическая. Соотношение конформационных характеристик макромолекул и макроскопических свойств полимерных тел.

Растворы полимеров. Разбавленные растворы полимеров. Взаимодействие полимер-растворитель. -условия. Способы определения молекулярных масс. Осмометрия, светорассеяние, времяпролетная масс-спектрометрия, хроматография, анализ концевых групп. Вязкость разбавленных растворов полимеров. Уравнение Марка-Хаувинка-Куна-Сакурады. Понятие характеристической вязкости. Связь характеристической вязкости с гидродинамическими параметрами макромолекулы.

Свойства полимерных тел в конденсированном состоянии. Кристаллические и аморфные полимеры. Фазовые, агрегатные и физические (релаксационные) состояния полимерных тел. Фазовые и релаксационные температурные переходы. Температуры плавления и стеклования, методы их определения. Основы механики полимерных тел, деформационные и прочностные свойства. Методы определения деформационно-прочностных характеристик. Зависимость механических свойств полимерных тел от молекулярной массы и взаимного расположения макромолекул (ориентации).

2.3. Синтез полимеров. Основные методы синтеза полимеров. Классификация методов синтеза полимеров. Синтез полимеров с линейными макромолекулами. Цепной и ступенчатый механизмы формирования цепей. Понятие о процессе полимеризации. Цепная и ступенчатая полимеризация.

Особенности цепной полимеризации (далее, полимеризации). Основные стадии полимеризации. Принципы формирования активных центров и их природа. Термодинамика полимеризации. Классификация процессов полимеризации но природе активного центра.

Основные закономерности свободно-радикальной полимеризации. Инициаторы и мономеры для свободно-радикальной полимеризации. Общее описание процесса на его различных стадиях. Постулат Флори. Принцип стационарности процесса. Кинетика свободно-радикальной полимеризации. Понятия кинетической и материальной цепи. Передача цепи. Уравнение Майо. Молекулярно-массовое распределение при радикальной полимеризации. Теломеризация. Замедлители и ингибиторы полимеризации, агенты передачи цепи. Способы проведения процессов свободно-радикальной полимеризации. Гель-эффект. Эмульсионная полимеризация. Полимеризация в организованных средах. Полимеризация диенов, циклополимеризация. Квази-живущая свободно-радикальная полимеризация (NMP, ATRP, RAFT). Сополимеризация. Константы сополимеризации. Методы Майо-Льюиса и Файнмана-Росса. Схема Алфрея-Прайса. Связь констант сополимеризации с составом сополимера.

Ионная полимеризация. Особенности катионной полимеризации, мономеры и катализаторы для ее проведения. Влияние полярности среды. Кинетика процесса и молекулярно-массовое распределение продуктов реакции. Живые и псевдоживые катионные процессы.

Особенности анионной полимеризации, мономеры и катализаторы для ее проведения. Особенности инициирования анион-радикальными инициаторами. Кинетика полимеризации. Живущая анионная полимеризация. Координационно-ионная полимеризация. Процесс Циглера-Натта. Катализатры, механизм, стереохимические особенности. Полимеризация реакцией метатезиса - полимеризация с раскрытием цикла - ROMP и полимеризация ациклических диенов - ADMET) Катализаторы, механизм.. Особенности структуры полимерных цепей и молекулярных характеристик полимеров, получаемых в различных процессах.

Поликонденсация. Основные закономерности ступенчатой полимеризации. Равновесная и неравновесная поликонденсация. Влияние соотношения мономеров и глубины превращения на молекулярный вес поликонденсационных полимеров. Способы проведения неравновесной поликонденсации.

Безакцепторная неравновесная поликонденсация, кинетика процесса, влияние условий проведения реакции на молекулярный вес и молекулярно-массовое распределение продуктов.

Акцепторная поликонденсация. Способы активации функциональных групп. Влияние акцептора на механизм реакции поликонденсации. Влияние условий проведения реакции на молекулярный вес и молекулярно-массовое распределение продуктов.

Межфазная поликонденсация. Истинно межфазная и эмульсионная поликонденсация. Катализаторы межфазного переноса. Механизм межфазного катализа. Особенности межфазной поликонденсации.

Равновесная поликонденсация. Кинетика равновесной поликонденсации, молекулярные характеристики продуктов реакции.

Особые варианты проведения поликонденсации. Трехмерная поликонденсация. Условия образования сшитых и гиперразветвленных структур. Гиперразветвленные полимеры и дендримеры.

2.4. Химические превращения макромолекул. Основные типы химических превращений полимеров. Процессы деструкции ВМС. Их роль в природе и современных технологиях. Механизмы деструкции полимерных цепей. Факторы, под действием которых протекает деструкция. Полимераналогичные превращения. Внутримолекулярные химические превращения макромолекул. Реакции полимеров, содержащих реакционноспособные функциональные группы Межмакромолекулярные химические взаимодействия. Типы химических связей при формировании межмакромолекулярных комплексов.