В предлагаемом учебнике в сжатой форме изложены научные основы получения полимеров, описана их структура и ее зависимость от методов получения полимеров, рассмотрены главные физические и механические свойства полимеров в связи с их структурой, химической природой полимеров и физическими состояниями, показаны возможности стабилизации, физической и химической модификации полимеров для наиболее полного и долговременного использования их ценных свойств.
Материал учебника соответствует'программам курса химии и физики полимеров для специальностей технологии переработки полимеров (пластмассы, каучуки и резины, волокна, лаки, покрытия, пленки) и получения изделий из них. Эти специальности относятся как к группе химической технологии, так и к текстильной и легкой промышленности. Учебник предназначен для студентов химико-технологических и технологических вузов, обучающихся по этим группам специальностей. В учебных планах прохождению специальных дисциплин предшествует изучение дисциплин общехимического цикла, физики и математики, а также основ классической и технической механики, сопротивления материалов. Учебник нацелен ла организацию самостоятельной работы студентов по химии и физике полимеров и процессов их переработки. Химия и физика полимеров служат базовой дисциплиной для дальнейшего освоения технологии переработки полимеров, получения изделий из них и изучения поведения этих изделий в различных условиях эксплуатации.
Основу книги составили курсы лекций по химии и физике полимеров, механическим свойствам полимеров, которые авторы на протяжении ряда лет читали и читают студентам Московского института тонкой химической технологии им. М. В. Ломоносова, специализирующимся по технологии переработки пластмасс и эластомеров.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие............................ 3
Введение.............................. 5
1. Структура и классификация полимеров............. 7
2. Классификация способов получения синтетических полимеров . , U
3. Молекулярная масса и молекул я рно- массовое распределение ... 16
Часть 1. Методы получения к структура основных типов полимеров
Глава 1. Свободнорадикальная полимеризация............ 19
1.1. Общие сведения и механизм реакций............. 20
1.2. Кинетические закономерности................. 25
1.3. Активность различных мономеров и их радикалов в реакциях сво-боднорадикальной полимеризации ............... 29
1.4. Возможные структуры полимеров, получающихся по свободноради-кальной полимеразиции .................... 31
Глава 2. Ионная полимеризация................... 35
2.1. Общая характеристика и отличия от радикальной полимеризации . 35
2.2. Катионная полимеризация................... 37
2.3. Анионная полимеризация.................... 41
Глава 3. Ионно-координационная полимеризация........... 4'
j О
3.1. Механизм 'полимеризации на катализаторах Циглера — Натта .
3.2. Механизм полимеризации на л-аллильных комплексах и оксидно-хромовых катализаторах................... eg
3.3. Отереоизомерия виниловых к диеновых полимеров и ее причины j>
3.4. Полимеризация с раскрытием- циклов.............
Глава 4. Сополимеризация......................
4.1. Теория сополимеризации..................• §%
4.2. Структура сополимеров . . .............• • • •
Глава 5. Ступенчатые процессы синтеза полимеров..........
5.1. Общие сведения и примеры реакций............. 72
5.2. Основные закономерности ступечатых реакций ..--••' 76
5.3. Сравнение ступечатых реакций с цепными..........
Глава 6. Технические приемы синтеза полимеров и характеристика основ- ^ ных промышленных полимеров..................
6.Г. Технические приемы синтеза полимеров по цепным реакциям . 80
6.2. Технические приемы синтеза полимеров по ступенчатым реакциям 84
Литература к части 1........................ 85
Часть 2. Основные физико-механические свойства полимеров
Глава 7. Структура и физические состояния полимеров........ 91
7.1. Структура макромолекул................... 91
7.2. Механизм возникновения больших деформаций. Физические состояния ............................. 9&
Глава 8. Термодинамика высокоэластической деформации....... 105
8.1. Способы выражения напряжений и деформаций........ 105
8-2. Изменение термодинамических параметров при деформации ... 107
8.3. Статистическая термодинамика гибких макромолекул...... 111
8.4. Равновесный модуль эластичности............... ИЗ.
Глава 9. Релаксационные свойства полимеров........... . . 117
9.1. Общие закономерности релаксации............... 117
9.2. Способы изучения релаксационных явлений......... 119*
9.3. Температурно-времениая аналогия............... 135-
9.4. Спектр времен релаксации................... I391
Глава 10. Стеклование и стеклообразное состояние........... 142
10.1. Стеклование........................ 142
10.2. Механические свойства стекол................ 147
10.3. Явление хрупкости полимерных стекол............ 152
Глава 1.1, Реология расплавов и растворов полимеров......... I5&
11.1. Типы реологического поведения полимеров.......... 157
11.2. Приборы для получения кривых течения........... 159
HI.3. Закон течения полимеров.................. 160
J1.4. Механизм течения полимеров................. 161
11.5. Аномалия вязкости..................... 163
И.6. Температурная зависимость вязкости............. 166
11.7. Температура текучести и интервал 74—Гс.......... 168
.11.8. Влияние эластичности на течение полимеров......... 169
Глава 12. Кристаллические полимеры и особенности их механических
свойств.........................., ]71
12.1. Типы кристаллических структур............... 172'
12.2. Кинетика кристаллизации.................. 177
12.3. Кристаллизация при растяжении......,........ 181
12.4. Влияние молекулярной структуры на кристаллизацию .... 182
12.5. Механические свойства кристаллических и кристаллизующихся полимеров.......................... 184
12.6. Ориентация макромолекул и ориентированные полимеры ... 191 Глава 13. Прочность полимеров.................... 194
13.1. Механизм разрушения полимеров. Теория Гриффита..... 196
13.2. Разрушение полимеров длительно действующей постоянной на-
t грузкой. Кинетическая теория прочности........... 201
|о.З. Влияние структуры полимера и условий испытания на прочность 206
'3.4. Динамическая усталость полимеров............. 207
Литература к части 2......................... 213
Часть 3. Химические реакции полимеров Глава 14. Общая характеристика химических реакций полимеров .... 215
14.1. Особенности химических реакций полимеров в сравнении с низкомолекулярными аналогами.................. 215
14.2. Классификация химических реакций полимеров........ 218
14.3. Проявление специфики полимерного состояния вещества в химических реакциях...... ,.............. . . . . 220
Глава 15. Терм о деструкция и термостабильность полимеров....... 230
15.1. Основные реакции, протекающие при термическом воздействии на полимеры.......................... 230
15.2. Характеристика 'реакций, 'приводящих к снижению механических свойств полимеров (процессы «старения» полимеров).....238
Глава 16. Химические реакции в полимерах при действии света и ионизирующих излучений..........,.............. 242
16.1. Действие света на полимеры................. 242
16.2. Действие ионизирующих излучений на полимеры....... 244
Глава 17. Механохимические превращения полимеров и деструкция под
действием химических агентов.................... 249
17.1. Механохимия полимеров................... 249
17.2. Деструктивное действие химических агентов и агрессивных сред
на полимеры......................... 254
Глава 18. Реакции полимеров с кислородом. Окисление и старение полимеров.............................. 256
18.1. Характеристика процесса окисления полимеров. Механизм и кинетические закономерности................... 257
18.2. Ускорители и ингибиторы окисления полимеров. Стабилизация полимеров для защиты от старения................ 264
Глава 19. Возможности химической модификации полимеров.....276
19.1. Галогенирование полимеров................. 278
19.2. Примеры реакций присоединения у ненасыщенных полимеров . . 283
19.3. Изомерные превращения 'при химических реакциях полимеров . . 288
Глава 20. Межмакромолекулярные реакции полимеров. Формирование сетчатых структур......, ...................... 293
20.1. Общие сведения и классификация............ 293
20.2. Основные параметры и характеристики сетчатых структур в полимерах............................ 295
20.3. Химические реакции синтеза сетчатых структур полимеров ... 298
Литература к части 3.......... ................ . 308
