Примерный перечень вопросов к экзамену

1 Предмет и задачи науки о высокомолекулярных соединениях. Место науки о полимерах как самостоятельной фундаментальной области знания среди других фундаментальных химических дисциплин. Ее роль в научно-техническом прогрессе и основные исторические этапы ее развития.

2 Основные понятия и определения: полимер, олигомер, макромолекула, мономерное звено, степень полимеризации. Среднечисловая и среднемассовая молекулярные массы. Молекулярно-массовое распределения (ММР). Дифференциальные и интегральные кривые ММР.

3 Методы определения средней молекулярной массы полимеров: осмометрия, криоскопия, эбулиоскопия, седиментация, светорассеяние.

4 Зависимость растворимости от молекулярной массы. Физико-химические основы фракционирования полимеров. Диффузия макромолекул в растворах. Гельпроникающая хроматография.

5 Приведенная и характеристическая вязкости. Связь характеристической вязкости с молекулярной массой и средними размерами макромолекул.

6 Важнейшие свойства полимерных веществ, обусловленные большими размерами, цепным строением и гибкостью макромолекул. Роль полимеров в живой природе и их значение как промышленных материалов (пластмассы, каучуки, волокна и пленки, покрытия, клеи). Биодеградируемые полимеры.

7 Классификация полимеров в зависимости от происхождения, химического состава и строения основной цепи макромолекул. Природные и синтетические полимеры. Органические, элементоорганические и неорганические полимеры. Линейные, разветвленные, лестничные и сшитые полимеры, дендримеры. Гомополимеры, сополимеры, блок-сополимеры, привитые сополимеры. Гомоцепные и гетероцепные полимеры. Краткая характеристика и области применения важнейших представителей различных классов полимеров.

8 Основы номенклатуры полимеров. Принципы построения названий полимеров по рациональной и систематической номенклатуре. Понятие составного повторяющегося звена. Его отличие от понятия «мономерное звено».

9 Элементоорганические полимеры. Особенности строения кремнийорганических полимеров. Полисилоксаны и их свойства. Роль силоксановой связи в формировании комплекса физико-механических свойств.

10 Неорганические полимеры. Полихлорфосфазены. Методы получения. Строение и свойства.

11 Фторопласты и фторэластомеры. Строение и свойства.

12 Термостойкие полимеры и материалы на их основе.

13 Конфигурация макромолекулы и конфигурационная изомерия. Локальные и конфигурационные изомеры в макромолекулах полимеров монозамещенных этиленов и диенов. Стереоизомерия и стереорегулярные макромолекулы. Изотактические, синдиотактические и атактические полимеры.

14 Стереорегулярные каучуки. Методы получения. Влияние строения на их свойства.

15 Конформационная изомерия и конформация макромолекулы. Внутримолекулярное вращение и гибкость макромолекулы. Количественные характеристики гибкости макромолекул.

16 Свободно-сочлененная цепь как идеализированная модель гибкой макромолекулы. Понятие статистического сегмента (модель В. Куна). Энергетические барьеры внутреннего вращения. Связь гибкости (жесткости) макромолекул с их химическим строением: факторы, влияющие на гибкость реальных цепей. Кинетический сегмент.

17 Агрегатные и фазовые состояния полимеров. Фазовые переходы.

18 Структура и основные физические свойства полимерных тел. Особенности молекулярного строения полимеров и принципы упаковки макромолекул. Аморфные и кристаллические полимеры. Условия, необходимые для кристаллизации полимеров.

19 Структура и надмолекулярная организация кристаллических полимеров. Различия и сходство в структурной организации кристаллических и аморфных полимеров.

20 Свойства аморфных полимеров. Три физических состояния. Термомеханические кривые аморфных полимеров. Температура стеклования. Температура текучести.

21 Высокоэластическое состояние. Термодинамика и молекулярный механизм высокоэластических деформаций. Релаксационные явления в полимерах. Принцип температурно-временной суперпозиции.

22 Синтетические каучуки общего и специального назначения. Латексы.

23 Стеклообразное состояние. Особенности полимерных стекол. Вынужденная эластичность и изотермы растяжения. Механизм вынужденно эластической деформации. Предел вынужденной эластичности. Хрупкость полимеров.

24 Вязкотекучее состояние. Механизм вязкого течения. Кривые течения полимеров. Зависимость температуры вязкого течения от молекулярной массы.

25 Характеристика отдельных стадий растворения полимеров. Термодинамика набухания и растворения полимеров. Термодинамическое поведение макромолекул в растворе и его особенности по сравнению с поведением молекул низкомолекулярных веществ. Q -температура и Q -растворители.

26 Фазовые диаграммы систем полимер - растворитель. Критические температуры растворения. Связь растворимости с химическим строением высокомолекулярных соединений. Межмолекулярные взаимодействия в растворах полимеров, образование и природа ассоциатов.

27 Реологические свойства растворов полимеров. Ньютоновские и неньютоновские жидкости. Тиксотропия и дилатансия.

28 Полиэлектролиты (сильные и слабые поликислоты и полиоснования, полиамфолиты). Влияние зарядов на конформации макромолекул. Взаимодействие заряженных цепей с противоионами. Коллапс сеток. Влияние рН среды на вязкость растворов полиэлектролитов.

29 Оптические свойства полимеров. Рассеяние. Хромофорные группы. Батохромный эффект. Ауксохромы. Влияние примесей на оптические свойства полимеров. Полимерные оптические волокна и материалы, применяемые для их изготовления.

30 Жидкокристаллические полимеры. Основные представители. Практическое использование. Нематическая, смектическая и холестерическая кристаллические фазы. Термотропные жидкокристаллические полимеры. Лиотропные жидкокристаллические системы и их фазовые диаграммы.

31 Электропроводящие полимеры. Особенности строения. Основные представители.

32 Пластификация полимеров. Пластификаторы. Основные представители и области применения.

33 Механическая прочность полимеров. Основные характеристики прочности и методы их оценки.

34 Ориентированные структуры кристаллических и аморфных полимеров. Анизотропия механических свойств. Способы ориентации. Принципы формования ориентированных волокон и пленок из расплавов и растворов. Получение суперпрочных волокон и пластиков.

35 Принципы формования полимеров.

36 Композиционные материалы. Наполненные полимеры.

37 Химические реакции, не приводящие к изменению степени полимеризации макромолекул: полимераналогичные превращения. Примеры использования полимераналогичных превращений для получения новых полимеров.

38 Химические реакции, приводящие к изменению степени полимеризации макромолекул. Деструкция полимеров. Деполимеризация. Термоокислительная и фотохимическая деструкция. Механодеструкция. Принципы стабилизации полимеров.

39 Сшитые полимеры (вулканизация каучуков, отверждение эпоксидных смол). Привитые и блок-сополимеры — основные принципы синтеза и физико-химические свойства.

40 Классификация основных методов получения полимеров. Полимеризация. Радикальная полимеризация. Инициирование радикальной полимеризации. Типы инициаторов. Реакции роста, обрыва и передачи цепи. Реакционная способность мономеров и радикалов.

41 Мономеры для полимеров, получаемых радикальной полимеризацией. Промышленные способы получения этилена, пропилена, стирола, галогенсодержащих мономеров.

42 Регуляторы роста цепи. Ингибиторы. Основные представители.

43 Способы проведения полимеризации: в массе, в растворе, в суспензии и в эмульсии.

44 Псевдоживая радикальная полимеризация. Инифертеры. Полимеризация с обратимым ингибированием. Полимеризация с переносом атома галогена.

45 Радикальная сополимеризация. Уравнения состава сополимеров. Относительные активности мономеров.

46 Термоэластопласты. Строение и свойства.

47 Катионная полимеризация. Характеристика мономеров, способных вступать в катионную полимеризацию. Катализаторы и сокатализаторы. Рост и ограничение роста цепей при катионной полимеризации. Влияние природы растворителя.

48 Анионная полимеризация. Характеристика мономеров, способных вступать в анионную полимеризацию. Катализаторы анионной полимеризации. Инициирование, рост и ограничение роста цепей при анионной полимеризации. «Живые цепи».

49 Ионно-координационная полимеризация в присутствии гомогенных и гетерогенных катализаторов типа Циглера-Натта. Принципы синтеза стереорегулярных полимеров.

50 Промышленные способы получения мономеров для полимеров, получаемых методами катионной, анионной и ионно-координационной полимеризации (изобутилен, диеновые мономеры).

51 Современные каталитические системы для стереоселективной полимеризации на основе соединений переходных металлов.

52 Полимеризация с раскрытием циклов.

53 Ступенчатая полимеризация. Поликонденсация. Типы реакций поликонденсации. Основные различия полимеризационных и поликонденсациониых процессов. Проведение поликонденсации в расплаве, в растворе и на границе раздела фаз.

54 Мономеры для поликонденсации.

55 Стабилизаторы полимеров: антиоксиданты, антиозонанты, антирады. Антипирены.