Предисловие................ 5
Глава 1. Структура полимеров........... 6
1.1. Структура макромолекулы........... 9
1.1.1. Химическое строение........... 9
1.1.2. Молекулярная масса........... 23
1.1.3. Конфигурация макромолекул......... 28
1.1.4. Конформация, размеры и форма макромолекул .... 37
1.2. Надмолекулярная структура........... 48
1.2.1. Надмолекулярная структура аморфных полимеров ... 51
1.2.2. Надмолекулярная структура кристаллических полимеров 54
1.2.3. Ориентированное состояние полимеров...... 64
1.2.4. Структурная модификация.......... 67
1.3. Методы исследования структуры полимеров...... 68
1.3.1. Исследование структуры макромолекулы...... 69
1.3.2. Исследование надмолекулярной структуры '..... 85
1.4. Гибкость полимеров............. 89
1.4.1. Термодинамическая гибкость........ . 91
1.4.2. Кинетическая гибкость........... 95
Контрольные вопросы.............. 105
Глава 2. Получение полимеров........... 106
2.1. Полимеризация.............. 107
2.1.1. Радикальная полимеризация......... 111
2.1.2. Сополимеризация............ 120
2.1.3. Ионная полимеризация........... 121
2.1.4. Ионно-координационная полимеризация...... 136
2.2. Поликонденсация.............. 144
Контрольные вопросы.............. 154
Глава 3. Химические превращения полимеров....... 155
3.1. Особенности химических реакций полимеров...... 155
3.2. Химические превращения, не вызывающие изменения степени полимеризации ................ 163
3.2.1. Внутримолекулярные превращения....... 163
3.2.2. Полимераналогичные превращения....... 168
3.3. Реакции, приводящие к изменению молекулярной массы . . . 172
3.3.1. Соединение (сшивание) макромолекул...... 172
3.3.2. Отверждение............. 179
3.4. Реакции, приводящие к уменьшению степени полимеризации и молекулярной массы............... 190
3.4.1. Химическая деструкция........... 192
3.4.2. Физическая деструкция........... 198
3.5. Старение и стабилизация полимеров......... 222
Контрольные вопросы.............. 225
Глава 4. Физические и фазовые состояния и переходы..... 226
4.1. Стеклообразное состояние и стеклование....... 232
4.1.1. Теории стеклования............ 234
4.1.2. Методы определения температуры стеклования .... 238
4.1.3. Влияние структуры полимера на температуру стеклования 239
4.2. Высокоэластическое состояние.......... 241
4.3. Вязкотекучее состояние............ 253
4.3.1. Механизм течения............ 254
4.3.2. Влияние структуры полимера на температуру текучести 257
4.4. Релаксационные процессы в полимерах........ 259
4.5. Фазовые переходы............. 267
4.5.1. Механизм кристаллизации........... 268
4.5.2. Плавление кристаллов........... 273
4.5.3. Влияние напряжения на кристаллизацию...... 274
4.5.4. Влияние структуры полимера на кристаллизацию . . . 276
Контрольные вопросы.............. 279
Глава 5. Физические свойства полимеров........ 280
5.1. Механические свойства............ 280
5.1.1. Деформационные свойства.......... 280
5.1.2. Прочностные свойства...... .... 316
5.2. Теплофизические свойства............ 352
5.2.1. Теплоемкость............. 352
5.2.2. Теплопроводность............ 357
5.2.3. Температуропроводность.......... 363
5.2.4. Тепловое расширение........... 365
5.3. Электрические свойства............ 368
5.3.1. Свойства полимерных диэлектриков....... 369
5.3.2. Свойства полимерных полупроводников и электропроводящих материалов................ 383
5.3.3. Свойства полимерных электретов........ 387
Контрольные вопросы.............. 391
Глава 6. Истинные растворы полимеров и коллоидные системы . . 393
6.1. Истинные растворы............. 394
6.1.1. Набухание.............. 394
6.1.2. Термодинамика растворения......... 400
6.1.3. Термодинамическое сродство полимера и наполнителя . . 402
6.1.4. Фазовое равновесие в системе полимер — растворитель . . 406
6.1.5. Свойства растворов полимеров......... 411
6.2. Коллоидные системы............. 414
6.2.1. Дисперсии и эмульсии........... 415
6.2.2. Студни............... 416
6.2.3. Смеси полимеров с пластификаторами...... 418
6.2.4. Смеси полимеров............ 422
6.2.5. Наполненные полимеры........... 425
Контрольные вопросы.............. 428
Список рекомендуемой литературы . . . . . - 429
ПРЕДИСЛОВИЕ
Можно без преувеличения сказать, что химия, физика, физико-химия полимеров — одни из наиболее быстро развивающихся областей науки. Начав существовать как самостоятельный раздел химической науки в 30-х годах нашего столетия, химия и физика полимеров достигли в настоящее время высокого уровня развития. Крупнейшие отрасли промышленности: резиновой, пластических масс, химических волокон, пленок, лаков и клеев, электроизоляционных материалов — перерабатывают и применяют полимеры. Развитие практически любой отрасли народного хозяйства сегодня невозможно без применения полимеров.
Широкое использование и высокие темпы роста производства полимеров обусловлены, в первую очередь, разнообразием их физических, химических и механических свойств. Для направленного изменения свойств, т. е. для установления связи состав — структура — свойства, необходимо владеть знаниями о структуре полимеров и способах ее регулирования в процессе синтеза. Решение этой задачи требует серьезного анализа и обобщения обширной информации в области химии и физики полимеров, накопленной за последние годы. Отбирая эту информацию для учебного пособия, авторы руководствовались тем, что в какой бы области полимерной науки и технологии ни работал специалист, он должен владеть знаниями не только в этой области. Действительно, современный химик-синтетик должен знать не только методы синтеза мономеров и полимеров, но и хорошо разбираться в том, как свойства получаемого им полимера зависят от химической природы исходных веществ — мономеров. Исследователь, занимающийся физикой и механикой полимеров, должен иметь четкое представление об их химическом строении. Наконец технолог, работающий в области переработки полимеров, должен знать и химию полимеров, и их физические и эксплуатационные свойства, а также свойства их растворов.
В предлагаемом учебном пособии изложены современные представления о структуре полимеров, особенностях их свойств, способах регулирования структуры. В отличие от других пособий по химии и физике полимеров описаны методы исследования структуры полимеров, большое внимание уделено их теп-лофизическим и электрическим свойствам. Рассмотрены способы получения полимеров, а также направленной физической и химической модификации их с целью создания материалов с требуемыми свойствами. В конце каждой главы даны контрольные вопросы, которые помогут студентам в усвоении пройденного материала.
