Информационно-методическое обеспечение дисциплины «Химия и физика полимеров»
11.1 Основная литература
При изучении дисциплины «Химия и физика полимеров» в качестве основных источников информации рекомендуется использовать следующую литературу.
| Основные источники информации | Кол-во экз. |
| 1. Закирова, Л.Ю. Химия и физика полимеров. Ч.1/ Л.Ю. Закирова, Ю.Н. Хакимуллин. - Казань: Изд-во КНИТУ, 2012.- 156с.. | 69 экз. в УНИЦ КНИТУ ЭБС «Юрайт» https://www.studentlibrary.ru/book/ISBN9785788213729.html Доступ из любой точки Интернета после регистрации с IP- адресов КНИТУ ЭБ УНИЦ КНИТУ https://ft.kstu.ru/ft/zakirova-khimiya-1.pdf Доступ с IP–адресов КНИТУ |
| 2. Хакимуллин, Ю.Н. Химия и физика полимеров. Физические состояния полимеров / Ю.Н.Хакимуллин, Л.Ю.Закирова.- Казань: Изд-во КНИТУ, 2017 - 139с | 66 экз. в УНИЦ КНИТУ ЭБ УНИЦ КНИТУ https://ft.kstu.ru/ft/Khakimullin-Khimiya_i_fizika_polimerov.pdf Доступ с IP–адресов КНИТУ ИТУ |
| 3 Кулезнев, В.Н. Химия и физика полимеров/ В.Н. Кулезнев, В.А.Шершнев.- СПб.: Лань, 2014. - 368 с. | ЭБС «Лань» https://e.lanbook.com/book/51931 Доступ из любой точки Интернета после регистрации с IP- адресов КНИТУ |
| 4. Кленин, В.И. Высокомолекулярные соединения: учебник / В.И. Кленин, И.В. Федусенко. - СПб.: Лань, 2013. - 512 с. | ЭБС «Лань» https://e.lanbook.com/book/5842 Доступ из любой точки Интернета после регистрации с IP- адресов КНИТУ |
| 5. Киреев, В.В. Высокомолекулярные соединения в 2 ч. Часть 1 / Киреев В.В. - М.: Юрайт, 2017.- 365. | ЭБС «Юрайт» https://www.biblio-online.ru/book/352B6A37-70B9-4C3C-AE7C-6B60857E10EE Доступ из любой точки Интернета после регистрации с IP- адресов КНИТУ |
| 6. Киреев, В.В. Высокомолекулярные соединения в 2 ч. Часть 2/ Киреев В.В. - М.: Юрайт, 2017.— 243с. | ЭБС «Юрайт» https://www.biblio-online.ru/book/CAE9A586-139F-4824-A948-A891AA038CBE Доступ из любой точки Интернета после регистрации с IP- адресов КНИТУ |
| 11.2 Дополнительная литература В качестве дополнительных источников информации рекомендуется использовать следующую литературу: | |
| Дополнительные источники информации | Кол-во экз. |
| 7. Крикуненко, Р.И. Тестовые задания по дисциплине "Химия и физика полимеров" для студентов специальности 261202 / Казан. гос. технол. ун-т; Р.И. Крикуненко, Э.А. Резванов, А.А. Ярцева.— Казань, 2009.- 22 с. | 10 экз. в УНИЦ КНИТУ ЭБ УНИЦ КНИТУ https://ft.kstu.ru/ft/978-5-7882-XXX-Krikunenko_Testy-XFP.pdf Доступ с IP–адресов КНИТУ |
| 8. Куренков, В.Ф Практикум по химии и физике высокомолекулярных соединений / В.Ф.Куренков - М.: КолосС, 2008.— 394 с. | 100 экз. в УНИЦ КНИТУ |
| 9. Вахонина, Т.А. Химия высокомолекулярных соединений: метод. указ. к лаб. работам /сост.: Т.А. Вахонина, Е.Н. Мочалова.- Казань: Изд-во КНИТУ, 2016. - 48 с | 10 экз. в УНИЦ КНИТУ Электронная библиотека УНИЦ КНИТУ https://ft.kstu.ru/ft/Vakhonina-khimiya_vysokomolekulyarnikh_soedinenii.pdf Доступ с IP–адресов КНИТУ |
| 10. Захарова, И.М. Лабораторный практикум по курсу «Физико-химия полимеров». / И.М. Захарова, А.К. Кузнецов. - Иваново: ИГХТУ, 2007. - 96 с. | ЭБС «Лань» https://e.lanbook.com/book/4478 Доступ из любой точки Интернета после регистрации с IP- адресов КНИТУ |
Электронные источники информации
При изучении дисциплины «Химия и физика полимеров» возможно использование электронных источников информации:
1. Электронный каталог УНИЦ КНИТУ – Режим доступа https://ruslan.kstu.ru/
2. Электронная библиотека УНИЦ КНИТУ – Режим доступа https://ft.kstu.ru/ft/
3. Научная электронная библиотека (НЭБ) – Режим доступа https://elibrary.ru/
4. ЭБС «Юрайт» – Режим доступа https://www.biblio-online.ru/
5. ЭБС «Руконт» – Режим доступа https://rucont.ru/
6. ЭБС «IPRBooks» – Режим доступа https://www.iprbookshop.ru/
7. ЭБС «Лань» – Режим доступа https://e.lanbook.com/
8. ЭБС «Книгофонд» – Режим доступа https://rucont.ru/
9. ЭЧЗ «БиблиоТех» – Режим доступа https://knitu.bibliotech.ru/
10. ЭБС «Консультант студента. Электронная библиотека технического вуза» – Режим доступа https://www.studentlibrary.ru/
11. ЭБС «Znanium.com» – Режим доступа https://znanium.com/
12. ЭБС «BOOK.ru» – Режим доступа https://www.book.ru/
13. ЭБС «Университетская библиотека Онлайн» – Режим доступа https://biblioclub.ru/
14. ЭЧЗ РГУ Нефти и газа им. И.М.Губкина– Режим доступа https://elib.gubkin.ru/
15. Куренков, В.Ф. Конспект лекций: Химия высокомолекулярных соединений / В.Ф.Куренков. Казань: Издательство – Редакция «Бутлеровские сообщения», 2004. -148 с – Режим доступ https://chem.kstu.ru/butlerov_comm/vol5/cd-a11/data/jchem&cs/russian/n2/appl2/book-kurenkov.pdf
16. Зильберман, Е.Н. Примеры и задачи по химии высокомолекулярных соединений: Радикальная полимеризация, ионная полимеризация, сополимеризация)/ Е.Н.Зильберман, Р.А.Наволокина. - М.: Высш. шк., 1984. - 224с. - Режим доступа https://www.nehudlit.ru/books/detail6304.html
17. Наволокина, Р.А. Химия высокомолекулярных соединений: поликонденсация и ступенчатая полимеризация / Р.А.Наволокина, Е.Н.Зильберман – Н.Новгород: Нижегородский гос. технический ун-т, 2008. – 117с. – Режим доступа https://www.twirpx.com/file/1958341/
18. Учебные материалы по химии высокомолекулярных соединений Химического факультета МГУ – Режим доступа https://www.chem.msu.su/rus/teaching/vms.html
19. Сайт студентов Химического факультета МГУ «Это Химфак МГУ, детка!» - Режим доступа https://chembaby.com/
Варианты контрольных работ (выдаются на установочной сессии)
по дисциплине Б1.В.ОД.12 «Химия и физика полимеров»
Вариант №1
1. Что является характеристикой химического строения макромолекул? Охарактеризуйте различные (по химическому строению) классы полимеров. Приведите примеры каждого класса.
2. При скорости инициирования 2,3×10-8 моль×л-1×с-1 начальная скорость полимеризации 1М раствора стирола была 0,41×10-5 моль×л-1×с-1. Сколько нитробензола (Сz=0,326) следует ввести в реакционную смесь для понижения скорости полимеризации до 0,19 моль×л-1×с-1? Вычислите длину кинетической цепи в отсутствии и в присутствии ингибитора.
3. Константа скорости полиамидирования себациновой кислоты и п -ксилилендиамина под действием кислого катализатора в м-крезоле при 164 °С равна 1,9×10-2г×ммоль-1×мин-1. Вычислите, каковы скорость реакции и степень её завершённости через 3,5 ч после начала нагрева при 180 °С, если исходная смесь представляет собой 41 %-ный раствор соли двухосновной кислоты и диамина в мольном соотношении1:1, энергия активации реакции 81200 Дж×моль -1.
4. Как протекает термоокислительная деструкция полимеров? Какие соединения при этом образуются, На примере полипропилена напишите основные реакции. Перечислите основные методы защиты от термоокислительной деструкции.
5. Охарактеризуйте стеклообразное состояние полимеров. Как можно получить полимеры в стеклообразном состоянии. Какие полимеры при н.у. находятся в стеклообоазаном состоянии, в чем их особенность. Укажите температурные интервалы их эксплуатации и переработки.
6. Характеристическая вязкость полимеров. Методика ее определения и расчета.
Вариант №2
1. Что такое полимер? Дайте определение мономера. Что такое макромолекула? Что такое составное звено? Что представляет собой повторяющееся составное звено? Какими особенностями обладают полимеры?
2. Выведите зависимость скорости обрыва, обусловленного взаимодействием свободных радикалов с ингибитором, от скоростей инициирования, неингибированной и ингибированной полимеризации. Какова скорость обрыва за счет ингибирования (Vz) при полимеризации акрилового соединения, если Vи = 8,5-10-7 моль×л-1×с-1, Vр в отсутствие и в присутствии ингибитора — 2,5 × 10-5 и 8.2 10-6 моль×л-1×с-1
3. Вычислите состав реакционной массы при интерсополиконденсации смеси пропан-1,2,3-трикарбоновой кислоты, адипиновой кислоты и диэтиленгликоля до степени завершённости реакции в точке гелеобразования, равной 0,948 (по Карозерсу), если соотношение –C(O)OH-групп и –OH-групп неизвестно, но дано молекулярное соотношение двух- и трёхосновной кислот- 2,1.
4. Основные типы химических реакций полимеров. В чем особенности химических реакций полимеров по сравнению с низкомолекулярными аналогами?
5. Опишите явление высокоэластичности. Опишите сущность высокоэластичности с позиций термодинамической теории, с позиций статистической теории.
6. Что такое пластификация полимеров и ее назначение. Опишите механизм пластификации.
Вариант №3
1. Какие номенклатуры используют для названия полимеров? Приведите названия согласно различным номенклатурам полимеров полученных из винилхлорида, хлорэтилена, хлорвинила, хлорэтена, этиленхлорида, стирола, фенилэтилена, винилбензола, этенилбензола.
2. Полимеризация винилацетага проводится в растворе, содержащем 0,01 моль×л-1×нитробензола. Зная константу ингибирования нитробензола (11,2 при 50 °С), вычислите максимально возможную степень полимеризации винилацетата. Концентрация мономера 2 моль×л-1×
3. В продукте полимеризации формальдегида найдено 85,50 % звеньев формальдегида, 41,03 % углерода, 6,55 % водорода. По данным ИК-спектров для стабилизации полимера концевые группы обработаны ангидридом кислоты. Вычислите степень полимеризации и установите химическое строение концевых групп.
4. Что понимают под отверждением полимера. Как изменяются свойства полимера в результате отверждения. В чем его отличие от аналогичных реакций. Приведите два примера реакций отверждения.
5. Что понимают под прочностью материала? Что такое теоретическая прочность тела? Почему прочность реальных полимеров (техническая прочность) намного ниже теоретической? Какие факторы влияют на прочность полимеров?
6. Что называют студнями? Какие типы студней существуют. В чем состоит основное отличие студней от концентрированных растворов? Что такое синерезис?
Вариант №4
1. Что такое конфигурация макромолекул и какие возможны разновидности конфигурации? Что может служить характеристикой конфигурации? Приведите примеры конфигурации различного уровня.
2. Определите эффективность инициирования при полимеризации метилметакрилата (40 °С) под действием 1,9 × 10-3 моль×л-1 бис-ацетилацетонатотрифторацетата марганца (III), если скорость инициирования практически неизменна, константа скорости гомолитического распада инициатора kг - 1,10×10-4 с-1. Полимеризация протекает с индукционным периодом 35 мин в присутствии 3×10-4 моль×л-1 ингибитора (радикал Бенфильда).
3. Вычислите степень завершённости реакции и среднечисловую степень полимеризации при поликонденсации 5 и 50 %-ного растворов себациновокислого гексаметилендиамина (СГ-соли) под действием кислого катализатора в п -крезоле в течение 5 ч, если константа скорости реакции равна 7,4×10-2 кг×моль-1×мин-1.
4. Чем определяется способность полимеров к химическим превращениям? Практическая важность химических реакций полимеров.
5. Охарактеризуйте три физических состояния аморфных полимеров. Как называются температуры: перехода аморфного полимера из одного физического состояния в другое? Какие методы используют для определения физических состояний полимеров?
6. Что такое набухание полимера? Какие виды набухания существуют. В чем их отличие? Какими параметрами характеризуют процесс набухания? Как оценивается скорость набухания? Как определяют степень набухания?
Вариант №5
1. Дайте определение конформации цепи. Какие могут реализоваться конформации в зависимости от соотношения внешних сил и теплового движения в полимерах? Приведите примеры.
2. Вычислите скорость инициирования полимеризации аллилового мономера, рост цепи которого прекращается вследствие ее передачи на мономер с образованием неактивного радикала, если дано, что Vр = 5×10-5 моль×л-1×с-1, kр = 1,1×103 л× моль -1×с-1, kпер м = 2,8×102 л× моль -1×с-1.
3. Вычислите константы скорости (в г⋅моль-1⋅ч-1) прямой и обратной реакций поликонденсации соли АГ, протекающих при483 К в замкнутом пространстве, если в качестве исходной смеси применяется 70 %-ный раствор соли в воде. Кинетические данные представлены в таблице.
Таблица - Кинетические данные
| Время, ч | 0,5 | 1,0 | 1,5 | 2,0 | 3,0 | ∞ |
| -С(О)ОН-группы, ммоль/г | 3,00 | 2,26 | 1,65 | 1,49 | 1,18 | 1,01 |
4. Что такое внутримолекулярные превращения, их назначение. Типы внутримолекулярных превращений, привести примеры для каждого типа.
5. Дайте определение вязкотекучего состояния полимеров. Механизм течения полимеров. Каким уравнением описывается течение полимеров? Основные факторы, влияющие на текучесть полимеров. Как называется показатель, который используют в технологической практике для оценки вязкости расплава полимера?
6. Что называют растворами полимеров? Деление растворителей на хорошие и плохие. Перечислите признаки, свойственные истинным растворам. Какими параметрами определяется любое состояние раствора?
Вариант №6
1. Какими способами звенья полимера могут присоединяться друг к другу? Что такое конфигурации изотактическая и синдиотактическая? Что является мерой стереорегулярности полимера?
2. При полимеризации винилового мономера в присутствии 0,0007 моль×л-1 ингибитора (Cz = 1,2) получают полимер с заданной скоростью полимеризации. Сколько следует взять ингибитора с Cz = 0,95, чтобы при прочих равных условиях сохранить скорость полимеризации?
3. Константа равновесия реакции поликонденсации АГ-соли при 493 K в присутствии воды(21 % по массе от соли) равна 267. Вычислите степень превращения функциональных групп исходного мономера в состоянии равновесия. Какова при этом среднечисловая степень полимеризации?
4. Что такое вулканизация. Укажите основные типы вулканизующих систем. Напишите уравнение бессерной вулканизации хлорсодержащий каучуков.
5. Каким образом может происходить кристаллизация полимеров? Какие условия необходимо соблюдать для осуществления процесса кристаллизации? Из каких стадий слагается механизм кристаллизации полимеров?
6. Какие растворы называют разбавленными? Какие растворы называют концентрированными? Что является результатом взаимодействия макромолекул в концентрированных растворах?
Вариант №7
1. Чем определяется конфигурация цепи? Что может служить характеристикой конфигурации? Какие полимеры называют сшитыми? Приведите примеры.
2. Вычислите доли молекул ε-оксикапроновой кислоты, которые при нагревании лактонизуются, если концентрация мономера 0,5, 1,0, 2,0, 4,0 и 6,0 моль×л-1, а относительная константа циклизации Сц =1,9 моль×л-1. Полученные данные изобразите графически. Скорость поликонденсации описывается уравнением второго порядка.
3. Сколько времени следует проводить полиэтерификацию эквимольных количеств дикарбоновой кислоты и гликоля в отсутствие каких-либо ускоряющих добавок, если начальная концентрация мономера [М]0 = 4,2 моль×л-1, константа скорости реакции при температуре опыта равна 8,2×10-3×л2×моль-2×мин-1 и остаётся постоянной до глубоких степеней превращения, а среднечисловая степень полимеризации 
=11,5.
4. Какие продукты получают в результате полимераналогичных превращений целлюлозы? Приведите их структурные формулы, свойства, области применения. Напишите реакции полимераналогичных превращений целлюлозы.
5. Какой полимер называют кристаллизующимся? Укажите наиболее распространенные виды кристаллических структур. Каким уравнением описывается скорость кристаллизации полимеров? Какие факторы влияют на скорость кристаллизации полимеров?
6. В чем отличие истинных и коллоидных растворов. Приведите примеры. Что является основным доказательством термодинамической устойчивости растворов полимеров? Что такое температура фазового расслоения или фазового разделения (Тфз)?
Вариант №8
1. Дайте определение гибкости макромолекулы. Сущность термодинамической и кинетической гибкости цепи. Перечислите основные факторы, определяющие кинетическую гибкость макромолекул.
2. Вычислите средний состав сополимера, если содержание мономера М, в исходной смеси и в смеси мономеров после вступления в реакцию 60% (масс.) мономеров составляло 20 и 35% (масс.).
3. Мономеры X-R-X и Y-R1-Y, взятые в молекулярном соотношении 1:0,99, подвергаются гетерополиконденсации до достижения максимально возможной степени полимеризации. Сколько следует взять монофункционального соединения с группами Y и X, чтобы получить ту же среднечисловую степень полимеризации поликонденсацией тех же мономеров, взятых в молекулярном соотношении 1:1?
4. Назовите основные реакции, приводящие к получению полимеров. Дайте их определение. В чем их сходство и различие. Перечислите реакции, протекающие в цепях полимеров.
5. Какие факторы влияют на прочность полимеров? Что такое динамическая усталость полимера? Какими факторами обусловлено снижение прочности в процессе утомления?
6. Какова роль пластификатора в полимерах? Каким показателем оценивают эффект пластификации? Какие существуют способы пластификации полимерных смесей?
Вариант №9
1. Как оценить размеры макромолекулы? Что такое контурная длина макромолекулы? Что такое сегмент цепной макромолекулы? Как взаимосвязаны контурная длина макромолекулы, ее конфигурация и количественная характеристика термодинамической гибкости.
2. В результате сополимеризации винилхлорида и винилацетата [при содержании 20% (масс.) второго мономера] остались непрореагировавшими 40% (масс.) мономеров [при содержании второго мономера в смеси 25 % (масс.)]. Вычислите степень конверсии каждого из мономеров и мономерной смеси в мольных долях.
3. Какому составу (% мол.) исходной реакционной смеси, состоящей из хлорангидрида двухосновной кислоты и диола, соответствует среднечисловая степень полимеризации образующегося полимера, равная 98, 75, 64, 49, 24, 12, если степень завершённости реакции поликонденсации 0,90, 0,95, 0,97, 0,99?
4. Основные типы реакций в химических превращениях полимеров. Чем обусловлено неполное превращение в макромолекулярных реакциях? Почему скорость процесса и степень превращения ниже для реакций высокомолекулярных соединений по сравнению со своими низкомолекулярными аналогами?
5. Что такое разрушение материала? Механизм разрушения полимеров. Через какие стадии происходит разрушение полимеров под нагрузкой?
6. Фазовое равновесие в системе полимер-растворитель. Бинодаль и спинодаль. ВКТР и НКТР. Жидкостный и кристаллический тип разделения фаз. Приведите примеры диаграмм.
Вариант №10
1. Что понимают под молекулярными параметрами полимера, олигомера? Методы их определения и расчета. Методы фракционирование полимеров.
2. Какой из мономеров (п -метоксистирол или п -цианстирол) более реакционноспособен при взаимодействии с радикалом стирола? Определите количественную меру отношения их реакционных способностей, если известно, что реакционная константа при взаимодействии с радикалом стирола равна 0,509, а константы заместителей (по Гаммету) составляют соответственно - 0,268 и 1,000.
3. В каком молекулярном соотношении необходимо взять аминокислоту и моноамин, чтобы в процессе поликонденсации получить полиамид со среднечисловой степенью полимеризации 88, если степень завершённости реакции 0,990? Образованием циклических олигомеров в ходе реакции можно пренебречь.
4. Что такое старение полимера? Физические и химические процессы, протекающие в макромолекулах при старении полимера. Влияние структуры полимера на скорость старения. Факторы ускоряющие старение полимеров.
5. Методы механических испытаний полимерных материалов. Модуль упругости при растяжении. Модуль упругости при изгибе. Испытания на износостойкость. Испытания на твердость. Испытания на прочность при ударе. Ударная прочность.
6. Факторы, влияющие на вязкость растворов полимеров. Каким образом влияет на вид уравнения Марка-Куна-Хаувинка конформация и гидродинамическое поведение макромолекул?