Высокомолекулярные соединения - Московский педагогический

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Московский педагогический государственный университет»
(МПГУ)
Институт биологии и химии
Фонд контрольных заданий
учебной дисциплины
«ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫЕ
СОЕДИНЕНИЯ»
Код и направление подготовки:
020201.65 Фундаментальная и прикладная химия
Специализация:
0202001.18 Химическая экспертиза пищевых продуктов
2014/2015 уч.г.
Москва
2014 год
2
Перечень вопросов в билетах к зкзамену по ВМС в I семестре.
1-ый вопрос:
Общие сведения о ВМС. Органические и неорганические ВМС. Синтез
ВМС в природе. Значение ВМС в технике. Краткая история развития химии
ВМС. Значение работ русских и советских ученых в развитии химии
полимеров.
Основные понятия химии ВМС. Особенности ВМС, их отличия от
низкомолекулярных. Макромолекула, элементарное звено, степень
полимеризации, молекулярная масса, полидисперсность, агрегатное
состояние, период идентичности, гомополимеры и сополимеры.
Геометрическая форма макромолекул ВМС. Линейные, разветвленные
и сетчатые (пространственные). Зависимость свойств полимеров от
геометрической формы макромолекул.
Классификация и номенклатура ВМС. Неорганические и органические
полимеры. Классификация по происхождению. Торговые и исторические
названия полимеров.
Общие принципы синтеза ВМС. Мономеры – исходные продукты для
синтеза, их полифункциональность. Сырье для мономеров. Полимеризация.
Виды применяемых мономеров. Полимеризация цепная и ступенчатая.
Цепная радикальная полимеризация, ее стадии (инициирование, рост цепи,
обрыв цепи).
Методы инициирования полимеризации (термические,
фотохимические, радиационные).
Химическое инициирование полимеризации. Типы инициаторов
(органические перекиси и гидроперекиси, неорганические перекиси,
озониды, азо- и диазосоединения). Окислительно-восстановительное
инициирование.
Реакции передачи цепи при цепной радикальной полимеризации.
Теломеризация. Регуляторы, замедлители, ингибиторы. Использование
хинона в качестве ингибитора.
Влияние различных факторов на скорость радикальной полимеризации
и среднюю степень полимеризации образующегося полимера (концентрации
инициатора и мономера, температуры и давления). Роль кислорода в
процессе полимеризации.
Ионная полимеризация (катионная и анионная), ее особенности.
Катионная полимеризация. Катализаторы. Инициирование полимеризации
под действием протонных кислот и кислот Льюиса. Роль сокатализаторов
при инициировании полимеризации кислотами Льюиса.
Реакции передачи цепи при катионной полимеризации (на мономер, на
полимер). Влияние концентраций мономера и катализатора на степень и
скорость катионной полимеризации. Отличия катионной и радикальной
полимеризации. Ингибиторы катионной полимеризации.
3
Анионная полимеризация. Катализаторы. Инициирование
полимеризации амидами металлов, щелочными металлами и
металлоорганическими соединениями. Живые полимеры. Различия между
анионной и катионной полимеризациями.
Стереохимия ВМС. Понятие о стереорегулярных полимерах
(изотактические и синдиотактические). Влияние стереохимии ВМС на их
свойства, привести примеры.
Стереоспецифическая полимеризация. Методы синтеза
стереорегулярных полимеров. Анионно-координационная полимеризация в
присутствии катализаторов Циглера-Натта.
Сополимеризация. Ее практические задачи. Кинетические особенности
радикальной сополимеризации двух мономеров. Приведите примеры
применения.
Практические методы осуществления процесса полимеризации (в
блоке, в растворе, в эмульсии, в суспензии и в твердой фазе). Их достоинства
и недостатки.
Поликонденсация. Отличие от полимеризации. Разновидность реакций
(гомополиконденсация, гетерополиконденсация, сополиконденсация). Типы
получаемых полимеров (линейная и трехмерная поликонденсация).
Поликонденсация, отличие и сходство со ступенчатой полимеризацией.
Критическая степень завершенности реакции для термореактивных
полимеров. Циклополиконденсация.
Поликонденсация. Уравнение поликонденсационного равновесия.
Зависимость средней степени полимеризации от завершенности
полимеризации (уравнение Карозерса).
Влияние при поликонденсации примесей монофункциональных
соединений на молекулярную массу полимера. Правило неэквивалентности
функциональных групп. Последствия нарушения эквивалентного
соответствия функциональных групп.
Способы проведения
поликонденсации (в расплаве, в растворе). Межфазная поликонденсация; ее
особенности – преимущества и недостатки. Твердофазная поликонденсация.
Значение совместной поликонденсации для получения смешанных
полиэфиров и полиамидов.
Ступенчатая полимеризация (полиприсоединение). Деление процессов
образования полимеров на ступенчатые и цепные. Миграционная
полимеризация. Получение полиуретанов и поликарбамидов (полимочевин).
Полимеризация циклических соединений. Типы мономеров.
Полимеризация капролактама в присутствии инициаторов. Понятие об
ионной полимеризации капролактама. Анионная полимеризация,
катализаторы процесса. Катионная полимеризация, катализаторы процесса.
Гидролитическая полимеризация капролактама как особый вид
полимеризации. Механизм и особенности: начальный индукционный период,
влияние температуры, среды, кислорода и регуляторов молекулярной массы.
4
Особенности превращения циклов в линейные полимеры: обратимость,
влияние размеров циклов, термодинамические особенности, механизмы
деполимеризации.
Реакции полирекомбинации. Сходство и различие с полимеризацией и
поликонденсацией. Используемые мономеры – алкильные производные
ароматических углеводородов (п–диизопропилбензол). Ступенчатость
процесса.
Миграционная полимеризация. Приведите примеры. Её отличие и
сходство со ступенчатой полимеризацией.
Химические превращения полимеров. Полимераналогичные
превращения. Отличия реакций низкомолекулярных соединений от реакций
высокомолекулярных соединений. Макромолекулярные реакции.
Межмолекулярные реакции. Реакции структурирования полимеров. Реакции
концевых групп макромолекул.
Деструкция полимеров. Физическая и химическая деструкция.
Окислительная деструкция.
Стабилизаторы и антиоксиданты. Их виды и практическое
использование. Приведите примеры.
2-ой вопрос:
Отдельные представители ВМС. Влияние степени кристалличности
полимера на его физико-механические свойства и области применения.
Эластомеры (каучуки), волокнообразующие и пленкообразующие полимеры,
пластомеры (пластики), заливочные компаунды. Приведите примеры.
Карбоцепные полимеры. Полиэтилен, полипропилен, полиизобутилен.
Полистирол. Понятие об ионообменниках. Их получение, свойства,
практическое применение.
Галогенопроизводные непредельных углеводородов. Поливинилхлорид
– пластизоли, пластикат и винилпласт.
Галогенопроизводные непредельных углеводородов. Хлорированный
поливинилхлорид, политетрафторэтилен.
Спирты и их производные. Поливиниловый спирт, поливинилацетат,
поливинилацетали.
Карбоновые кислоты и их производные. Полиакриловая и
полиметакриловая кислоты, полиметилметакрилат.
Полиакрилонитрил. Черный нитрон. Цианакриловые эфиры.
Амины. Поливинилпирролидон. Поли – 4 – винилпиридин. Понятие об
анионообменниках. Их получение, свойства, практическое применение.
Полимеры на основе диеновых углеводородов. Полибутадиен.
Вулканизация каучуков. Хлоркаучук.
Сополимеры полибутадиена с полистиролом, - акрилонитрилом, метакриловой кислотой.
Полиизопрен. Натуральный каучук. Вулканизация. Полихлоропрен.
5
Ароматические углеводороды. п-Полифенилен. Методы синтеза и
физические свойства.
Полиметиленоксифенилены (фенолформальдегидные полимеры).
Новолаки, резолы, резиты. Понятие о термопластичных и термореактивных
полимерах.
Полимеры, содержащие кислород. Простые полиэфиры
(полиоксисоединения). Полиэтиленоксид. Полипропиленоксид.
Эпоксидные полимеры. Их отверждение.
Полиформальдегид. Полиацетальдегид.
Сложные полиэфиры. Полиэтилентерефталат.
ВМС на основе целлюлозы: простые и сложные эфиры,
гидратцеллюлоза, вискоза.
Полиарилаты. Поликарбонаты. Дифлон (лексан).
Полимеры, содержащие азот. Полиамиды. Поли – ε-капроамид.
Волокно капрон.
Полимеры, содержащие азот. Полигексаметиленадипамид. Волокно
анид. Поли - ζ – энантоамид.
Ароматические полиамиды. Кевлар. Способ получения и особые
свойства.
Полиимиды. Их особые свойства. Полифталимиды.
Полиуретаны. Полимочевины.
Аминопласты. Мочевино- и меламиноформальдегидные смолы.
Полимеры с системой сопряженных связей. Поливинилены.
Полинитрилы. Полифенилены.
Элементоорганические полимеры. Кремнийорганические полимеры
(полисилоксаны). Титанорганические полимеры (полититаноксаны).
Неорганические полимеры. Карбин. Полифосфаты.
Полифосфонитрилхлорид (полидихлорфосфазен). Проблема создания
огнестойких полимеров.
Автор: Грачев Михаил Константинович, профессор, д.х.н.
Контрольные задания одобрены на заседании кафедры органической
химии от «8» сентября 2014г., протокол №1.
И.о. зав. кафедрой
Грачев М.К.