Новая книга Н. М. Эмануэля и А. Л. Бучаченко развивает идеи и основные мотивы их предыдущей книги «Химическая физика старения и стабилизации полимеров», которая вышла в издательстве «Наука» в 1982 г. и получила одобрительные отзывы.
Полимерные материалы испытывают воздействие разнообразных видов деструкции — от термоокисления до биодеградации, однако имеются общие законы деструктивных процессов, общие физические и химические механизмы, общие принципы предотвращения или стимулирования этих процессов. Эти законы и принципы составляют теоретические основы химического материаловедения — науки о структуре и свойствах полимерных материалов, о сохранении и регулировании их эксплуатационных свойств. Книга посвящена именно этой фундаментальной науке, имеющей также важное прикладное значение. Она обобщает итоги и формулирует перспективы развития крупного раздела полимерного материаловедения, связанного с повышением качества и долговременным сохранением свойств полимерных материалов.
Критически оценено и систематизировано все наиболее существенное и важное, что сделано в теории стабилизации полимерных материалов, сформулированы новые идеи, подходы и намечены перспективные направления в теории и практике стабилизации. Рассмотрены теория химических реакций разрушения и стабилизации, кинетика и механизм процессов разрушения, обсуждены химические и структурно-физические принципы стабилизации твердых полимеров, расплавов и растворов, сформулированы следствия и предсказания, которые дает теория для практики стабилизации. Рассмотрены теория и методы прогнозирования срока службы полимерных материалов.
Специальные главы посвящены проблемам фотодеструкции и фотостабилизации, химической физике механоиндуцированного разрушения, деструкции полимеров в электрических полях и горения полимеров.
Вся книга написана с позиций химической физики: авторы просматривают общие закономерности и общие свойства разрушения на молекулярном уровне независимо от конкретного типа разрушения, а затем отмечают характерные особенности каждого типа Разрушения и принципы его предотвращения. Такая позиция формирует у читателя широкий взгляд на проблему, умение видеть не изолированные явления, а их взаимосвязь, их единство. Преимущество такого подхода состоит в том, что книга дает не только знания и идеи, но и побуждает читателя к творческим поискам
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие........................ ">
I
ГЛАВА
МОЛЕКУЛЯРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ И МОРФОЛОГИЯ ПОЛИМЕРОВ
Морфология аморфных полимеров.............. 5
Морфология и рост полимерных кристаллов.......... 9
Надмолекулярная организация кристаллических полимеров . . 15 Морфологические особенности физико-химических процессов в
полимерах......................... IT
Литература......................... 22.
II
ГЛАВА
АКТИВНЫЕ ЦЕНТРЫ МОЛЕКУЛЯРНОГО РАЗРУШЕНИЯ ПОЛИМЕРОВ
Электронный парамагнитный резонанс в полимерах...... 24
Спектры ЭПР, структура и конформацпя макрорадикалов ... 34 Молекулярные движения макрорадикалов, парамагнитные зонды
н спиновые метки...................... 43
Радикальные пары в полимерах............... 45
Низкомолекулярные радикалы в полимерах......... 48
Молекулярные и ионные активные центры в полимерах ..... 49'
Литература........................ 51
III
ГЛАВА ХИМИЧЕСКАЯ ФИЗИКА ЭЛЕМЕНТАРНЫХ РЕАКЦИЙ
Полихронная кинетика химических процессов........ 55-
Полихронность в микродиффузионном режиме....... 68
Полихронность в кинетическом режиме........... 75
Литература......................... 92,
IV
ГЛАВА
МИГРАЦИЯ АКТИВНЫХ ЦЕНТРОВ
Кинетические закономерности рекомбинации макрорадикалов . . 94 Физическая диффузия как механизм миграции валентности ... 10О Химическая эстафета..................... 102,
ч«?
Эстафетно-диффузионный механизм миграции валентности . . JQ.,
Миграция валентности с участием низкомолекулярных веществ \пи
Количественные характеристики кинетики миграции .... \,, Кинетическая неэквивалентность и спектр реакционной способ-
вости............................ 116
Литература......................... ^
V
ГЛАВА
ТЕОРИЯ РАДИКАЛЬНЫХ РЕАКЦИЙ В ПОЛИМЕРАХ
Химическая кинетика и молекулярная физика полимеров . . . 133 Физические механизмы влияния молекулярной физики полимеров на кинетику и реакционную способность......... 141
Химическая кинетика, молекулярная физика и стабилизация
полимерных материалов................... 148
Квантовые эффекты в радикальных реакциях......... 151
.Литература......................... 153
VI
ГЛАВА ТЕРМООКИСЛИТЕЛЬНАЯ ДЕСТРУКЦИЯ
'Структурно-физические и морфологические особенности окисления полимеров....................... 154
Инициирование окислительных процессов в полимерах .... 161
Кинетика и механизм инициированного окисления полимеров . 169
Кинетика и механизм автоокпсления............ 173
Изотопные эффекты в реакциях окисления.......... 179
Диффузионное окисление полимеров............. 184
Озонное разрушение полимеров............... 187
Молекулярная масса, молекулярно-массовое распределение и
термоокислнтельное разрушение полимеров.......... 189
Литература......................... 195
VII
ГЛАВА
ПРИНЦИПЫ ХИМИЧЕСКОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ Распределение низкомолекулярных веществ в полимерах ... I9'
OJ~(Q
Вращательная динамика низкомолекулярных веществ..... ^ио
Трансляционная динамика .................
Критические явления при окислении полимеров....... ^
Критические явления в автокаталптических процессах .... ^гл
Ингибирование окислительной деструкции полимеров.....
Ингибированное окисление с неоднородным распределением ин-
гибитора.......................... t _.
Стабилизация полимеров ...................
Синергизм: принципы и механизмы явления.........
-л ' ?59
Литература....................... • • •
VIII
ГЛАВА
ХИМИЧЕСКАЯ ФИЗИКА МЕХАНОДЕСТРУКЦИИ ПОЛИМЕРОВ
Структура и надмолекулярная организация деформированных
полимеров......................... 262
Молекулярные дефекты и субмнкротрещины......... 265
Кинетическая теория прочности полимеров.......... 269
Принципы подавления механодеструкцпи.......... 277'
Литература......................... 281
IX
ГЛАВА
ПРИНЦИПЫ СТРУКТУРНОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ ПОЛИМЕРОВ
Термоокислительная стабильность ориентацнонно-деформиро-ванных полимеров...................... 284
Прочность ориентационно-деформпрованных полимеров . ... 289
Регулирование надмолекулярной структуры.......... 290
Литература......................... 292
X
ГЛАВА
ФОТОИНДУЦИРОВАННОЕ РАЗРУШЕНИЕ И ФОТОСТАБИЛИЗАЦИЯ ПОЛИМЕРОВ
Фотодеструкцпя н фотоокпсление . ............. 294
Принципы фотостабилизации и типы фотостабилизаторов . . . 300
Синергизм......................... 302
Электронно-возбужденные макрорадикалы........... 308
Литература......................... 311
XI
ГЛАВА
ПОЛИМЕРНЫЕ ДИЭЛЕКТРИКИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ
Молекулярное разрушение в электрических полях...... 313
Электрические явления в механике полимеров........ 314
Литература......................... 318
XII
ГЛАВА
ГОРЕНИЕ ПОЛИМЕРОВ Литература........................ 329>
XIII !
ГЛАВА . |
ОКИСЛИТЕЛЬНАЯ ДЕСТРУКЦИЯ
И СТАБИЛИЗАЦИЯ ПОЛИМЕРОВ
В РАСТВОРЕ И РАСПЛАВЕ
Структура и динамика макромолекул в растворе....... 330
Кинетика окисления полимеров в растворе.......... 340
Деструкция макромолекул в расплаве............ 344
Литература......................... 347
XIV
ГЛАВА
ПРИНЦИПЫ И МЕТОДЫ
ПРОГНОЗИРОВАНИЯ СРОКА СЛУЖБЫ
ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Эмпирическое прогнозирование............... 352
Полуэмпирическое прогнозирование............. 353
Комбинированный метод прогнозирования.......... 355
Литература......................... 360
ДЕСТРУКЦИЯ И СТАБИЛИЗАЦИЯ ПОЛИМЕРОВ КАК ОСНОВА СОЗДАНИЯ НОВЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ 361
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ ............... 363
