Министерство образования и науки Российской Федерации

Министерство образования и науки Российской Федерации
ГОУ ВПО «Российский Экономический Университет имени Г.В. Плеханова»
Кафедра химии и физики
Утверждена
Учебно-методическим советом факультета
экономики торговли и товароведения
(протокол №____ от _____________2011 г.)
Председатель Совета факультета экономики
торговли и товароведения, д.э.н.
_______________________ Денисов И.В.
ПРОГРАММА
вступительного экзамена в аспирантуру по специальности
02.00.06
«ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ»
Обсуждена и утверждена на заседании
кафедры химии и физики
(протокол №_____ от _____________2011 г.)
Зав. кафедрой химии и физики
д.х.н., профессор _________________ А.А. Попов
Москва - 2011
1
Введение
В основу настоящей программы положены следующие дисциплины: химия полимеров и
полимерных композиционных материалов, физика полимеров и полимерных композиционных материалов и методы исследования полимеров и полимерных композиционных материалов. Данная программа является единой по смежным отраслям наук –химическим,
физико-математическим и техническим.
Программа составлена на основании Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования специальности 020101 Химия, утвержденного
10.03.2000 г. (номер государственной регистрации 127 ЕН/СП).
1. Химическое строение мономеров и полимеров
1.1. Основные понятия и номенклатура полимеров
Полимер, олигомер, макромолекула, мономерное звено, степень полимеризации, контурная длина цепи. Молекулярные массы и молекулярно-массовые распределения (ММР).
Усредненные (средние) молекулярные массы (среднечисловая, средневесовая).
1.2. Особенности строения полимеров
Регулярные и нерегулярные полимеры. Неоднородность полимеров по химическому составу. Неоднородность полимеров по молекулярному весу. Полимолекулярность. Полярные и неполярные полимеры.
1.3. Классификация полимеров
Органические и элементорганические полимеры. Неорганические полимеры. Природные
высокомолекулярные вещества.
2. Синтез полимеров
2.1. Полимеризация
Цепная полимеризация. Ступенчатая полимеризация. Влияние различных факторов на
скорость полимеризации. Способы проведения полимеризации.
2.2. Поликонденсация
Закономерности реакции поликонденсации. Синтез привитых и блоксополимеров. Синтез
полимеров с неорганическими главными цепями.
3. Химические превращения полимеров
3.1. Реакции деструкции
Действие на полимеры высоких температур. Механические превращения полимеров. Действие на полимеры света и ионизирующих излучений. Химическая деструкция.
2
3.2. Реакции сшивания
Вулканизация каучуков. Отверждение пластических масс.
3.3. Реакции функциональных групп
Полимераналогичные превращения.
3.4. Стабилизация полимеров
Стабилизаторы. Старение полимеров. Методы стабилизации
4. Гибкость цепи полимера
4.1. Внутреннее вращение в молекулах
Потенциальная энергия молекул. Угол поворота φ. Активационный (потенциальный) барьер вращения. Заторможенное внутреннее вращение.
4.2. Конфигурация и конформация молекул
Пространственная (стерео) изомерия. Цис- и транс- изомеры. Конформационное превращение. Поворотные изомеры. Термодинамическая вероятность цепи.
4.3. Факторы, определяющие гибкость цепи полимера
Потенциальный барьер вращения в карбоцепных и гетероцепных полимерах. Молекулярный вес полимера. Частота пространственной сетки. Размер заместителей. Температура.
5. Методы исследования структуры полимеров
5.1. Инфракрасная спектроскопия
Колебательные спектры молекул органических и неорганических веществ. Качественный
и количественный анализ. Инфракрасные спектрометры.
5.2. Дифференциально сканирующая калориметрия
Фазовые переходы полимера. Плавление. Стеклование. Кристаллизация. Определение энтальпии плавления, степени кристалличности.
5.3. Термогравиметрический анализ
Сущность метода. Термоанализатор. Термограммы.
5.4. Рентгеноструктурный анализ
Явление дифракции рентгеновских лучей. Метод Лауэ. Рентгенгониометрия. Метод Дебая-Шеррера.
5.5. Метод электронного парамагнитного резонанса
Суть метода. Значение метода. Техника получения спектров.
5.6. Микроскопия
3
Разрешающая способность. Оптическая микроскопия. Электронная микроскопия. Рентгеновская микроскопия. Сканирующая зондовая микроскопия.
5.7. Определение плотности полимеров
Метод обмера и взвешивания. Метод гидростатического взвешивания. Пикнометрический
метод. Флотационный метод. Метод градиентной колонки.
6. Деформационные свойства и механическая прочность полимеров
6.1. Деформационные свойства полимеров
Хрупкое разрушение. Пластическое разрушение. Деформационная кривая. Явление вынужденной эластичности. Зависимость деформации от напряжения.
6.2. Показатели механической прочности
Прочность при разрыве. Прочность при растяжении. Относительное удлинение. Модуль
упругости.
6.3. Влияние ориентации на механические свойства
6.4. Влияние наполнителей на механические свойства
7. Фазовые состояния и структура полимеров
7.1. Агрегатные и фазовые состояния веществ
3 агрегатных состояния. Кристаллическое и жидкое фазовые состояния.
7.2. Кристаллизация и стеклование
Суть понятий кристаллизация и стеклования.
7.3. Способность полимеров к кристаллизации
Регулярность цепи полимера. Гибкость цепи полимера. Плотность упаковки молекул.
8. Пластификация
8.1. Влияние пластификаторов на температуру стеклования и текучесть полимеров.
Изменение температуры стеклования при введении различных пластификаторов.
8.2. Совместимость пластификаторов с полимерами
Понятие совместимости. Пластификаторы-растворители, пластификаторынерастворители.
4
8.3. Механизм пластификации
Межструктурная пластификация. Межпачечная пластификация. Внутрипачечная пластификация. Пластифицирующее действие.
9. Наполнение полимеров
9.1. Характер распределения наполнителя в полимере
Равномерность распределения. Степень диспергирования. Агломерирование наполнителя.
9.2. Деформационные и реологические свойства полимеров с дисперсными
наполнителями
Общий характер зависимости сопротивляемости деформированию полимеров от содержания наполнителя. Предел перколяции. Уравнение Эйнштейна.
9.3. Прочность наполненных полимеров
Разрушение и прочность композиций. Механизм упрочнения полимеров высокодисперсными частицами. Работа разрушения и ударная вязкость. температура хрупкости.
9.4. Типы наполнителей для полимеров
Неорганические наполнители (тальк, карбонат кальция, каолин, волластонит, силикат
алюминия). Органические наполнители (целлюлоза, лигноцеллюлоза, крахмал, лигнин).
5
Список рекомендуемой литературы:
1. Тагер А.А. Физико-химия полимеров. М.: Химия, 1978.
2. Кочнев А.М. , А.Е. Заикин, С.С. Галибеев, Архиреев В.П. Физикохимия полимеров. Казань: Фэн, 2003.
3. Шур A.M. Высокомолекулярные соединения. М.: Высш. шк., 1981.
4. Тугов И.И., Кострыкина Г.И. Химия и физика полимеров. М.: Химия,
1989.
5. Аверко-Антонович И.Ю., Бикмуллин Р.Т. Методы исследования
структуры и свойств полимеров. Казань: КГТУ, 2002.
6. Киреев В.В. Высокомолекулярные соединения. М.: Высш. шк., 1992
7. Уайт Дж.Л., Чой Д.Д. Полиэтилен, полипропилен и другие полиолефины. М.: Профессия, 2006.
8. Заиков Г.Е. Полимерные пленки. М.: Профессия, 2010.
9. Энциклопедия полимеров. Т. 1—3. М.: Сов. энциклопедия, 1972—
1978
6
Примерные вопросы к экзамену
1. Основные определения в химии полимеров, их отличия от низкомолекулярных
соединений. Значение ВМС в современном обществе.
2. Система классификации полимеров.
3. Синтез мономеров.
4. Изомерия ВМС.
5. Взаимосвязь химического строения мономера с его способностью к
полимеризации.
6. Типы процессов полимеризации.
7. Радикальная цепная полимеризация.
8. Влияние примесей на ход радикальной полимеризации.
9. Катионная полимеризация.
10. Анионная полимеризация. Влияние природы щелочного металла на механизм
процесса.
11. Ступенчатая полимеризация и поликонденсация.
12. Разновидности поликонденсации.
13. Побочные процессы при поликонденсации.
14. Отличительные особенности цепной полимеризации и поликонденсации.
15. Анионно-координационная полимеризация. Сравнение механизмов этого
процесса.
16. Преимущества координационной полимеризации перед радикальной цепной.
17. Сополимеризация, общие понятия.
18. Блок- и привитые сополимеры.
19. Трехмерные сшитые полимеры.
20. Полиолефины. Получение, свойства, применение.
21. Полистирол. Получение, свойства, применение.
22. Поливинилхлорид. Получение, свойства, применение.
23. Реактопласты. Получение, свойства, применение.
24. Химическая модификация эластомеров.
25. Молекулярно-массовые характеристики полимеров.
26. Конфигурация макромолекул.
27. Конформация макромолекул.
28. Физические свойства полимеров.
29. Связь свойств полимеров с их структурой.
30. Методы исследования полимеров.
31. Природные полимеры: полисахариды, белки, нуклеиновые кислоты,
шёлк, шерсть, коллаген, целлюлоза, лигнин.
32. Полимерные композиционные материалы.
33. Виды переработки полимеров.
34. Деструкция синтетических полимеров.
7
Примеры экзаменационных билетов
Билет №1
1. Радикальная цепная полимеризация.
2. Полиолефины. Получение, свойства, применение.
3. Методы исследования полимеров.
Билет №2
1. Ступенчатая полимеризация и поликонденсация.
2. Конформация макромолекул.
3. Природные полимеры: полисахариды, белки, нуклеиновые кислоты,
шёлк, шерсть, коллаген, целлюлоза, лигнин.
Билет №3
1. Система классификации полимеров.
2. Реактопласты. Получение, свойства, применение.
3. Виды переработки полимеров.
8