Учебно-методический комплекс дисциплины «Технология производства полимеров и пластмасс» для специальности 5В072100— Химическая технология органических веществ (стр. 1 )

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН СЕМИПАЛАТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени ШАКАРИМА
Документ СМК 3 уровня	УМКД	УМКД 042-18-10.1.29/03-2013
УМКД Учебно-методические материалы по дисциплине «Технология производства полимеров и пластмасс»	Редакция №  1  от 01.01.2001 г

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ

«ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ПОЛИМЕРОВ И ПЛАСТМАСС»

для специальности

5В072100– Химическая технология органических веществ

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

СЕМЕЙ

2013

СОДЕРЖАНИЕ

1.	Глоссарий
2.	Лекции
3.	Лабораторные занятия
4.	Самостоятельная работа студентов

Глоссарий

Высокомолекулярные соединения (ВМС) – это вещества с молекулярной массой более 5000 до многих миллионов Вулканизация каучуков – технологический процесс, при котором каучук превращается в резину в результате соединения линейных макромолекул поперечными связями в пространственную вулканизационную сетку Гибкость - способность макромолекул изменять свою форму под влиянием теплового движения звеньев или внешних механических воздействий Гомополимер – это полимер, состоящий из одинаковых звеньев Изоионная точка (ИИТ) - величина рН водного раствора полиамфолита (в отсутствие посторонних ионов), определяется только диссоциацией собствен­ных ионогенных групп Изоэлектрическая точка (ИЭТ) - значение рН раствора полиамфолита, при котором средний суммарный заряд на цепи равен нулю Конфигурация - определенное пространственное расположение атомов макромолекул, которое не изменяется при тепловом движении Конформация – это переменное распределение в пространстве атомов или групп атомов, образующих макромолекулу Концентрированные растворы - растворы, в которых c>1/[з] и молекулы растворенного полимера взаимодействуют друг с другом Набуха­ние — это процесс поглощения полимером низкомолекулярной жидкости, сопровождающийся увеличением объема полимера и изменением конформаций его макромолекул Надмолекулярная структура (НМС) полимеров - способ упаковки макромолекул в пространственно выделяемые элементы (агрегаты), размеры и объем которых на несколько порядков превышают размер и объем звена Неограниченное набухание – это набухание, самопроизвольно переходящее в растворение Ограниченное набухание – процесс взаимодействия полимеров с низкомолекулярными жидкостями, не сопровождающийся растворением Полимеры – это высокомолекулярные соединения, состоящие из одинаковых или различных звеньев, соединенных химическими связями в длинные цепи Полимергомологи – это макромолекулы одного и тог же полимера с различной степенью полимеризации Полимераналоги – это макромолекулы различных по химическому строению полимеров, имеющих одинаковую степень полимеризации Полидисперсность – соотношение фракций макромолекул с различной молекулярной массой Полимераналогичные превращения – реакции, приводящие к изменению строения функциональных групп макромолекул, но степень полимеризации и строение основной цепи не изменяются Полиэлектролиты – это полимеры, звенья которых содержат функциональные группы, способные к электролитической диссоциации. Полиамфолиты – макромолекулы, которые содержат одновременно кислотные и основные группы, в зависимости от рН среды могут вести себя либо как поликислоты, либо как полиоснования. Полимеризация – это процесс получения ВМС, при котором рост молекулярной цепи происходит в результате последовательного присоединения молекул мономера к активному центру, локализованному на ее конце Поликонденсация - процесс образования полимеров из би - или полифункциональных мономеров, сопровождающийся выделением побочных низкомолекулярных соединений (воды, спирта) Привитые сополимеры – это полимеры, в которых основная цепь состоит из звеньев одного мономера, а боковая – из звеньев другого мономера Разбавленные растворы - растворы, в которых макромолекулы находятся друг от друга на расстояниях превышающих их собственные геометрические размеры, т. е., не взаимодействуют между собой Степень полимеризации - число повторяющихся звеньев в цепи Сополимер – это полимер, состоящий из двух или более звеньев Статистические сополимеры – это полимеры, имеющие нерегулярное расположение звеньев Степень набухания - количе­ство поглощенной полимером жидкости, отнесенное к единице массы или объема полимера Уравнение состоя­ния  - уравнение, связывающее давление, объем, темпе­ратуру, концентрацию и другие параметры системы, находящейся в равновесии Химические превращения полимеров – это реакции, приводящие к изменению состава, строения или степени полимеризации макромолекул Чередующиеся сополимеры – это полимеры, имеющие регулярное расположение звеньев

Микромодуль 1 – Производство полиолефинов, полистирола

Лекция 1- Общие сведения из химии полимеров

План лекции:

Классификация высокомолекулярных соединений Свойства высокомолекулярных соединений Методы получения ВМС. Полимеризация. Поликонденсация.

1. Полимеры – высокомолекулярные соединения (ВМС), характеризующиеся относительной молекулярной массой от нескольких тысяч до нескольких миллионов.

По происхождению ВМС делят на природные или биополимеры (белки, полисахариды и др.), и синтетические (полиэтилен, поливинилхлорид и др).

В зависимости от расположения в макромолекуле атомов и атомных групп различают:

Линейные ВМС, макромолекулы которых представлют открытую линейную цепь (натуральный каучук) или вытянутую в линию последовательность циклов (целлюлоза) Разветвленные ВМС, макромолекулы которых представляют собой цепи с боковыми ответвлениями (амилопектин, гликоген) Сетчатые (пространственные) ВМС – трехмерные сетки, в которых макромолекулярные цепи соединены друг с другом поперечными химическими связями, причем сшивающие цепи во много раз короче основных цепей и служат как бы мостиками (вулканизованный каучук).

В зависимости от пространственного расположения заместителей в полимерной цепи различают стереорегулярные (а и б) и нестереорегулярные, или атактические (в) полимеры:

Изотактический полистирол	Синдиотактический полиакрилонитрил	Атактический полиакролеин
а	б	в

Стереорегулярные полимеры характеризуются правильным расположением заместителей. Стереорегулярные полимеры делятся на изотактические (а), если заместители находятся по одну сторону от плоскости основной цепи, и синдиотактические (б), если заместители правильно, попеременно расположены над и под этой плоскостью. В атактических (в) полимерах заместители расположены в цепи произвольно.

       По химическому составу макромолекулы различают гомополимеры – полимер образован из одного мономера (полистирол) и сополимеры – полимер образован как минимум из двух различных мономеров (бутадиен-стирольный каучук). ВМС, состоящие из одинаковых мономерных звеньев, но различающиеся относительной молекулярной массой, называются полимергомологами.

       Сополимеры в зависимости от характера распределения различных звеньев в макромолекуле делят на регулярные и нерегулярные.

       Если в молекулах сополимеров остатки мономеров расположены в цепи беспорядочно, случайно, то такие сополимеры называют нерегулярными.

       Если же в макромолекулах есть определенная периодичность распределения звеньев, то сополимеры называют регулярными. Они построены по типу А – В – А – В – А.., где А и В – момномерные звенья.

       Линейные сополимеры, в которых звенья каждого типа образуют достаточно длинные непрерывные последовательности – блоки, называются блок – сополимерами:

...А – А – А – А - .... – А – В – В – В – В -...

Разветвленные сополимеры, главная цепь которых состоит из одних мономеров, а боковые ответвления – из других, называются привитыми сополимерами:

  - А-А-А-А-А-А-А-А-А-А-А-

  I I

  (B)n   (B)m

       По строению основной цепи полимеры делятся на гомоцепные и гетероцепные.

В гомоцепных полимерах основные цепи построены из одинаковых атомов, например из атомов углерода, серы, фосфора и т. д. Если основная цепь построена только из атомов углерода, то такие полимеры называют карбоцепными.

В гетероцепных полимерах основная цепь содержит атомы разных элементов, чаще всего углерода, азота, кремния, кислорода, фосфора и др. элементов. Гетероцепные полимеры могут быть органическими и неорганическими. Природными гетероцепными полимерами являются белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды, а к синтетическим можно отнести полиамиды, полиэфиры, полиуретаны и др.

Гетероцепные полимеры в зависимости от природы гетероатома, входящего в состав основной цепи, делятся на кислородосодержащие, азотсодержащие, кремнийсодержащие и т. д.

Полимеры с неорганическими основными цепями могут содержать в боковой цепи органические заместители. Такие полимеры называют элементоорганическими, в отличие от неорганических, не содержащих атомов углерода. К первым относятся полисилоксаны, включающие цепочку атомов Si – O – Si – O – , ко вторым – корунд (Al2O3) и др.