«физико-химические методы исследования»

Лекции 18 (час.)

Практические занятия (час.) Зачет 5 (семестр)

Лабораторные занятия 18 (час.) Самостоятельная работа 72 (час.)

Курсовая работа 5 (семестр)

Всего часов 144 (4 з.е.)

Цель дисциплины:

получение естественнонаучных знаний о формировании качества товаров из высокомолекулярных соединений на всех этапах цикла мономер – готовое изделие.

Задачи дисциплины:

овладение базовыми понятиями химии высомолекулярных соединений (ВМС, полимеров) и пластических масс;

изучение методов синтеза ВМС, их химических и физических свойств, структуры ВМС;

ознакомление с классификацией полимеров и ассортиментом изделий из них, с методами получения полимерных изделий, вопросами их качества на стадии формования изделий, их упаковки, транспортировки и хранения;

умение анализировать качество изделий из полимеров физико-химическими методами.

Дисциплина относится к обязательным дисциплинам базовой части учебного плана Б2.Б.5. Преподавание курса связано с другими курсами ФГОС: химией и физикой.

В процессе освоения дисциплины обучающийся должен демонстрировать следующие результаты образования:

знать научные основы химических и физических процессов, создающих структуру и свойства высокомолекулярных соединений и пластмасс; иметь представление о разнообразии свойств полимеров;

иметь представление о способах переработки полимеров в изделия и дефектах, возникающих при переработке;

уметь предсказать поведение полимеров при действии различных деструктирующих факторов: растворителей, температуры, механической нагрузки.

Компетенции, формируемые в результате освоения дисциплины:

владением культурой мышления, способностью к восприятию информации, обобщению, анализу, постановке цели и выбору путей ее достижения (ОК-1);

способностью использовать знания основных законов естественнонаучных дисциплин для обеспечения качества и безопасности потребительских товаров (ПК-5);

способностью применять знания в области естественнонаучных и прикладных инженерных дисциплин для организации торгово-технологических процессов (ПК-6).

умением разрабатывать и внедрять стандарты организации по материально-техническому обеспечению, сбыту и контролю качества продукции (ПК-11);

знанием методов идентификации, оценки качества и безопасности товаров и готовностью использовать их для диагностики дефектов, выявления опасной, некачественной, фальсифицированной и контрафактной продукции (ПК-14).
5. Краткое содержание дисциплины

№	Тема	Содержание темы
1	1. Основные понятия, определения и классификация полимеров	Основные понятия и определения: полимер, мономер макромолекула, молекулярная масса полимера, мономерные звенья, степень полимеризации, полидисперсность, кривые молекулярно-массового распределения, степень полидисперсности, конфигурация макромолекулы. Химические связи в полимерах. Полярные и неполярные связи. Дипольный момент макромолекулы. Отличия полимеров от низкомолекулярных соединений. Олигомеры. Классификация полимеров: по происхождению (природные, искусственные и синтетические); по химическому составу основной цепи (органические, неорганические, элементоорганические); по геометрической форме макромолекул (линейные, разветвленные, пространственные); по строению цепи (регулярные и нерегулярные); в зависимости от поведения при повышенных температурах (термопласты и реактопласты). Составление названий высокомолекулярных соединений. Пластические массы: состав пластмасс, достоинства и недостатки пластмасс, формование изделий из пластмасс.
2	2. Методы получения полимеров	2.1 Полимеризация Мономеры: определение понятия, сырье для их производства. Полимеризация: определение понятия, стадии цепной полимеризации. Радикальная цепная полимеризация. Химическое инициирование: инициаторы; требования, предъявляемые к инициаторам; эффективность инициирования; рост цепи; обрыв цепи; способы обрыва цепи (рекомбинация, диспропорционирование, передача цепи). Ионная полимеризация: особенности ионной полимеризации; мономеры, катализа- торы и основные стадии катионной и анионной полимеризаций. Ступенчатая полимеризация. Полимеризация циклов. Сополимеризация: разновидности сополимеров (статистические, чередующиеся, блок-сополимеры, привитые сополимеры). Способы проведения полимеризации: в массе (блоке), растворе, эмульсии, суспензии, твердой фазе. Достоинства и недостатки каждого способа. 2.2 Поликонденсация Реакция поликонденсации: основные закономерности процесса, требования к моно- мерам, гомо- и гетерополиконденсация, равновесная и неравновесная поликонденсация. Способы проведения поликонденсации: в расплаве, растворе, на границе раздела фаз, в твердой фазе. Достоинства и недостатки способов проведения реакции. Фенолоформальдегидные смолы: поликонденсация, свойства, разновидности, практическое применение.
3	3. Химические реакции полимеров	Особенности химических реакций полимеров: цепной эффект, эффект соседних звеньев, конфигурационный, конформационный, надмолекулярный и др. Полимераналогичные превращения. Внутримолекулярные реакции. Межмолекулярные реакции. Применение реакций полимеров для получения и модификации высокомолекулярных соединений. Деструкция полимеров. Виды деструкции: термическая, фотодеструкция, радиационная, механическая; химическая (гидролиз, ацидолиз, алкоголиз, аминолиз, окислительная), термоокислительная. Защита полимеров от окислительной и фотохимической деструкции. Эпоксидные смолы. Отверждение эпоксидных смол. Эпоксидное число. Определение эпоксидного числа. Реакции, лежащие в основе определения эпоксидного числа и ре- акции отверждения эпоксидных смол. Типичные отвердители эпоксидных смол. Процесс дегидрохлорирования поливинилхлорида. Особенности протекания этого процесса. Практическое применение продукта дегидрохлорирования поливинилхлорида.
4	4. Структура и состояние полимеров	4.1 Структура полимеров Структура макромолекул полимеров. Конфигурация. Определение понятия. Структурно-регулярные и стереорегулярные участки цепи. Конформация. Определение понятия. Потенциальный барьер вращения. Заторможенные колебания. Свободно-сочлененная цепь. Типы конформаций: статистический клубок, спираль, глобула, палочкообразная конформация, складчатая конформация, конформация коленчатого вала. Гибкость полимеров. Термодинамическая и кинетическая. Термодинамический и кинетический сегменты. Надмолекулярная структура (НС): определение понятия. Кристаллические НС: монокристаллы (пластинчатые, фибриллярные, глобулярные), сферолиты. Аморфные НС: домены, проходные цепи. Степень кристалличности. Способы определения степени кристалличности полимеров. Зависимость свойств полимеров от степени кристалличности. 4.2 Состояния полимеров Фазовые состояния: кристаллическое и жидкое (аморфное). Степень кристалличности. Агрегатные состояния: жидкое и твердое. Переход из жидкого агрегатного состояния в твердое: кристаллизация и стеклование. Температура стеклования. Физические состояния: стеклообразное, высокоэластическое, вязкотекучее и их характеристики. Термомеханический анализ: способ проведения, термомеханические кривые, их ин терпретация и информативность.
5	5. Механические и релаксационные свойства полимеров	Классификация свойств полимеров: химические, физические (физико-механические, физико-химические), биологические. Виды деформации полимеров: упругая, высокоэластическая, пластическая, модули упругости. Деформационные свойства полимеров: деформационные кривые, деформационные свойства высокоэластических, стеклообразных и кристаллических полимеров. Ориентация как метод повышения прочности полимерных материалов. Механическая прочность полимеров: предел прочности, долговечность, механизм разрушения полимеров; факторы, от которых зависит прочность полимеров. Релаксационные явления в полимерах. Гистерезис. Роль релаксационных свойств переработке пластмасс и хранении изделий из них.
6	6. Системы полимер– низкомолекулярная жидкость	Особенности процесса растворения полимера. Набухание и факторы, определяющие способность полимеров к набуханию и растворению. Кинетические кривые набухания. Факторы, от которых зависит способность полимеров набухать в низкомолекулярных жидкостях. Истинные растворы полимеров: разбавленные и концентрированные. Вязкость рас- творов полимеров. Структурная вязкость, тиксотропия, застудневание, синерезис. Значе- ние растворов полимеров для получения волокон, пленок, клеев. Дисперсии полимеров, их свойства. Пластификация полимеров: пластификаторы, механизмы пластификации, значение пластификации. Синтетические полимерные клеи: клеи на основе термореактивных и термопластич- ных полимеров. Основные показатели качества клеев.
7	7. Технология изготовления изделий из пластмасс	Классификация способов переработки. Общие представления об основных методах переработки пластмасс: прессование, литье под давлением, экструзия. А также гранулирование; производство пленок; произ- водство труб; получение полых изделий; переработка листовых материалов пневмо- и ва- куумформованием; штампование. Влияние процесса переработки на свойства изделий. Основные виды брака полимерных изделий, возникающие в процессе прессования и литья под давлением.
8	8. Качество и потребительские свойства изделий из пластмасс	Ассортимент товаров из пластических масс: хозяйственные изделия, галантерейные изделия, культтовары. Требования к качеству изделий из пластических масс: эргономические, гигиенические, эстетические, надежности. Особенности оценки качества изделий из пластических масс: оценка конструкции, ознакомление с дефектами, химические и физико-механические испытания, санитарно- гигиеническая оценка. Особенности маркировки, упаковки и хранения изделий из пластмасс.

Пожалуйста, подождите