Белорусский государственный университет

УТВЕРЖДАЮ

Декан

химического факультета БГУ

Д.В. Свиридов

«»_ 2011 г.

№ УД-/баз.

ПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Учебная программа для специальности 1-31 05 01 Химия (по направлениям) по направлениям специальности:

1-31 05 01-01 Химия (научно-производственная деятельность);

1-31 05 01-02 Химия (научно-педагогическая деятельность);

1-31 05 01-03 Химия (фармацевтическая деятельность);

1-31 05 01-04 Химия (охрана окружающей среды) (1-31 05 01- химическая экология)

СОСТАВИТЕЛИ:

Шишонок Маргарита Валентиновна, доцент кафедры высокомолекулярных соединений Белорусского государственного университета, кандидат химических наук, доцент.

РЕЦЕНЗЕНТЫ:

Бильдюкевич Александр Викторович, директор государственного научного учреждения «Институт физико-органической химии Национальной академии наук Беларуси», доктор химических наук, член-корреспондент Национальной академии наук Беларуси;

Лапко Константин Николаевич, доцент кафедры общей химии и методики преподавания химии Белорусского государственного университета, кандидат химических наук, доцент.

РЕКОМЕНДОВАНА К УТВЕРЖДЕНИЮ В КАЧЕСТВЕ УЧЕБНОЙ:

Кафедрой высокомолекулярных соединений Белорусского государственного университета (протокол №13 от 19 мая 2011 г.);

Методической комиссией химического факультета Белорусского государственного университета (протокол №7 от 06 июня 2011 г.) Ответственный за редакцию: доцент М.В. Шишонок Ответственный за выпуск: доцент М.В. Шишонок

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Учебная программа по дисциплине «Полимерные материалы»

разработана в соответствии с требованиями образовательного стандарта по специальности 1-31 05 01 «Химия (по направлениям)». Дисциплина «Полимерные материалы» является дисциплиной по выбору.

Полимерные материалы — это каучуки, резины, пластики в форме волокон, пленок, мембран, покрытий, клеев и лаков, сложных конструкций, а также наночастицы, нанослои, нанокапсулы и нанокомпозиты. Они составляют основу материальной жизни: пищи (мяса, яиц, овощей, фруктов, злаков), одежды и жилья, лекарственных препаратов. Успехи в химической промышленности, ракетной технике, авиастроении, судостроении, машиностроении, электронике, нано- и биотехнологии, строительстве, сельском хозяйстве, фармацевтической, пищевой и легкой промышленности, экологии обусловлены созданием новых полимерных материалов. Таким образом, очевидна важнейшая роль химии полимерных материалов в подготовке современных квалифицированных специалистов-химиков по всем направлениям специальности: научно-производственная деятельность, научно-педагогическая деятельность, фармацевтическая деятельность, охрана окружающей среды.

Курс «Полимерные материалы» непосредственно связан с другими дисциплинами учебного плана, а именно: «Высокомолекулярные соединения», «Органическая химия», «Коллоидная химия», «Физическая химия», «Физика», «Кристаллохимия», «Строение и структурная модификация высокомолекулярных соединений», «Химическая модификация высокомолекулярных соединений», «Растворы полимеров», «Полимеры в медицине», «Неорганические материалы».

Цель изучения дисциплины «Полимерные материалы» — приобретение знаний по химии и химической технологии полимерных материалов, а также представлений о практической значимости современных и перспективных полимерных материалов. Такие знания необходимы каждому химику вне зависимости от его узкой специализации.

Задачи дисциплины: усвоение принципиальных способов формования полимерных материалов; познание механизмов направленного регулирования структуры и свойств полимеров и сополимеров для получения материалов с заданными эксплуатационными характеристиками.

В результате изучения дисциплины обучаемый должен знать • классификацию полимерных материалов;

• принципы формования классических полимерных материалов;

• принципы создания композиционных и наноматериалов;

• механизмы структурообразования высокомолекулярных соединений;

• способы модификации полимерных материалов;

• взаимосвязь структуры высокомолекулярного соединения и свойств полимерного материала;

уметь • практически использовать знания о закономерностях и методах формования, о структуре и свойствах полимерных материалов в научной, педагогической и производственной деятельности.

Изучение дисциплины «Полимерные материалы» осуществляется на лекциях, семинарах, в процессе выполнения и контроля (анализа и оценки) самостоятельных работ, а также сдачи зачета.

Семинары охватывают ключевые темы курса. Отдельные темы курса студенты изучают самостоятельно. Формы контроля самостоятельной работы студентов: коллоквиумы, письменные контрольные работы, тестирование.

Завершает курс «Полимерные материалы» зачет.

Для организации самостоятельной работы студентов в программе приводится основная и дополнительная литература. Список литературы включает учебники, учебные и учебно-методические пособия, а также энциклопедические издания, и обзорные научные статьи, которые содержат обширную информацию о полимерных материалах.

Программа рассчитана на 38 часов, в том числе 34 аудиторных часа: лекционных часов, 8 часов семинарских занятий и 12 часов контролируемой самостоятельной работы.

ПРИМЕРНЫЙ ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН

СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА

1. Классификация полимерных материалов Материалы, образуемые исключительно высокомолекулярными соединениями. Критерии классификации полимерных материалов.

Отличительные свойства эластомеров. Классификация эластомеров.

Каучуки. История открытия натурального (природного) каучука.

Молекулярная структура натурального каучука — конфигурационные и конформационные уровни макромолекулы: структура звена, ближний порядок, дальний порядок, строение цепи в целом. Надмолекулярная структура натурального каучука: фазовое состояние и морфология.

Релаксационные состояния натурального каучука. Свойства и применение натурального каучука.

Искусственные каучуки. Классификация искусственных каучуков.

Синтез, структура, свойства и применение каучуков общего назначения:

полиизопрена, полибутадиена, полихлоропрена, поли(стирол-со-бутадиен)а, поли(-метилстирол-со-бутадиен)а, поли(изобутилен-со-бутадиен)а, поли(этилен-со-пропилен)а. Синтез, структура, свойства и применение каучуков специального назначения: поли(бутадиен-стат-акрилонитрил)а;

кремнийорганических и полиуретановых каучуков.

Резины. История открытия первой резины. Физико-химическая суть вулканизации. Молекулярная структура резины по Гудьиру — конфигурационные и конформационные уровни: структура звена, ближний порядок, дальний порядок, строение цепи в целом. Надмолекулярная структура резины по Гудьиру: фазовое состояние и морфология.

Релаксационные состояния резины по Гудьиру. Свойства и применение резин.

Сшивание синтетических каучуков: ct-1,4-полибутадиена, полисилоксанов, поли(этилен-со-пропилен)а. Структура и свойства резин на их основе.

Отличительные свойства пластомеров. Классификация пластомеров.

Природные пластики: молекулярная и надмолекулярная структура, свойства и применение.

Искусственные пластики. Получение, структура, свойства и применение эбонита, галалита, целлулоида, этролов.

Синтетические пластики. Получение, структура, свойства и применение бакелитов, at-полистирола, at-поливинилхлорида, at-поливинилацетата, atполиметилметакрилата, полиэтиленов, it-полипропилена, политетрафторэтилена, полиамидов, полиимидов, поливинилбутиралей, поликарбонатов.

Термопласты, терморектопласты и термоэластопласты.

Отличительные свойства волокон. Классификация волокон.

Природные волокна: молекулярная и надмолекулярная структура, свойства и применение шерстяных, шелковых и целлюлозных волокон.

Искусственные волокна. Получение, структура, свойства и применение нитрошелка, вискозного шелка, медноаммиачного шелка, ацетатного шелка и казеиновых волокон.

Синтетические волокна. Получение, структура, свойства и применение полиамидных, полиэфирных, полиакрилонитрильных, полиолефиновых волокон.

Высокопрочные высокомодульные термостойкие волокна на основе жидкокристаллических высокомолекулярных соединений: арамидов и полигетероариленов. Принципы получения, способы модификации.

Молекулярная и надмолекулярная структура. Свойства и применение.

Углеродные волокна. Принципы получения. Структура, свойства и применение.

Отличительные свойства пленок. Классификация пленок.

Природные пленки: молекулярная и надмолекулярная структура, свойства и применение.

Искусственные пленки. Получение, структура, свойства и применение.

Синтетические пленки. Получение, структура, свойства и применение.

Определение понятия «армированный пластик». Состав армированных пластиков. Классификация армированных пластиков.

Стеклопластики. Структура компонентов и композита. Получение, свойства и применение.

Углепластики. Структура компонентов и композита. Получение, свойства и применение.

Органопластики. Структура компонентов и композита. Получение, свойства и применение.

Наочастицы, нанослои, нанорулоны и нанокомпозиты. Принципы получения, структура, свойства и применение.

ИНФОРМАЦИОННАЯ ЧАСТЬ

ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА

/ А.Ф. Николаев, В.К. Крыжановский, В.В. Бурлов и др. СПб.: Профессия, 2008. 544 с.

2. Шишонок, М.В. Основы химии высокомолекулярных соединений / М.В. Шишонок, Л.П. Круль. Минск: БГУ, 2010. 159 с.

3. Кирпичников, П.А. Химия и технология синтетического каучука / П.А. Кирпичников, Л.А. Аверко-Антонович, Ю.О. Аверко-Антонович. Л.:

Химия, 1970. 528 с.

4. Догадкин Б.А. Химия эластомеров / Б.А. Догадкин. М.: Химия, 1972, 260 с.

5. Папков, С.П. Полимерные волокнистые материалы / С.П. Папков.

М.: Химия. 1986. 224 с.

6. Шибаев В.П. Жидкокристаллические полимеры // Успехи химии.

1997. №6, с. 40-48.

7. Полимерные пленки. Под ред. Е.М. Абдель-Бари; пер. с англ. под ред. Г.Е. Заикова. СПб.: Профессия, 2005. 352 с.

8. Кребер М.Л. Полимерные композиционные материалы: структура, свойства, технология / М.Л. Кребер, В.М. Виноградова, Г.С. Головко и др.;

под ред. А. А. Берлина. СПб.: Профессия. 2008. 560 с.

/ А. Д. Помогайло, А. С. Розенберг, И. Е. Уфлянд. М.: Химия, 2000. 672 с.

10. Суздалев, И. П. Нанотехнология: физико-химия нанокластеров, наноструктур и наноматериалов / И. П. Суздалев. М.: Ком-Книга, 2006. 592 c.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Тугов, И.И. Химия и физика полимеров / И.И. Тугов, Г.И. Кострыкина.

М.: Химия, 1989. 432 с.

2. Кулезнев, В.Н. Химия и физика полимеров / В.Н. Кулезнев, В.А. Шершнев. М.: Высш. шк., 1988. 311 с.

3. Тагер, А.А. Физико-химия полимеров / А.А. Тагер. М.: Научный мир, 2007. 576 с.

4. Оудиан, Дж. Основы химии полимеров / Дж. Оудиан; пер. с англ. М.:

Химия, 1974. 615 с.

5. Фенгел, Д. Древесина (химия, ультраструктура, реакции) / Д. Фенгел, Г. Вегенер; пер. с англ. М.: Лесная промышленность, 1988. 512 с.

6. Шишонок, М.В. Структура полимерных тел. / М.В. Шишонок. Минск:

БГУ, 2003. 37 с.

7. Энциклопедия полимеров. М.: Большая советская энциклопедия, 1972.

1224 с. Т. 1; 1974. 1032 с. Т. 2;1977. 1152 с. Т. 3.

8. Семчиков, Ю.Д. Высокомолекулярные соединения / Ю.Д. Семчиков.

М.: Академия, 2003. 367 с