Химия полимеров (химия высокомолекулярных соединений) — раздел науки , который изучает химические и , методы и закономерности реакций синтеза и превращений высокомолекулярных соединений , а также исходных реагентов ( мономеров , олигомеров ), которые применяются для их получения. Отрасль исследует как искусственные ( полиолефины , полиэфиры , полиамиды и другие соединения), так и природные полимеры ( крахмал , целлюлоза , лигнин ).

Предмет изучения

Химия полимеров изучает кинетику , катализ , механизм реакции полимеризации , поликонденсации , , полимераналогичних преобразований, деструкции и полимеров , процессов их стабилизации и других химических превращений .

Химия полимеров устанавливает взаимосвязь между химическим строением и условиями синтеза со структурой и свойствами высокомолекулярных соединений. Исследует, в связи с химическим строением, физические преобразования в полимерах и их растворах , а также структуру, физические, физико-механические свойства полимеров , поверхностные, межфазные и другие явления, происходящие в и композитах .

Основные направления исследований

• Синтез мономеров , новых и , олигомеров для получения на их основе , и полимеров .
• Изучение реакций полимеризации , поликонденсации , , механизма и кинетики этих реакций, влияния строения исходных и условий синтеза на закономерности реакций и свойства полимеров.
• Изучение механизмов реакций синтеза и химических превращений в высокомолекулярных соединениях под действием УФ , лазерной, радиационного и другого облучения, установление взаимосвязей между механизмом реакций и свойствами получившихся соединений.
• Исследование химических превращений в полимерах и , их механизма и закономерностей.
• Изучение процессов , , , и и стабилизации полимеров; создание новых стабилизаторов, изучение их действия.
• Изучение закономерностей синтеза блок-сополимеров , и , взаимопроникающих полимерных сеток, механизма их формирования, установления взаимосвязи их свойств со структурой.
• Изучение структуры и физико-химических свойств полимеров , их растворов и гетерогенных полимерных систем.
• Исследование поверхностных и межфазных явлений в многокомпонентных полимерных системах, их структуры и свойств.
• Изучение физических процессов в полимерах и полимерных системах в связи с их составом и химическим строением полимерной матрицы.
• Химические и физико-химические основы формирования композиционных и .

История

К концу 19 века было мало известно о структуре полимерных материалов. На основе измерений давления насыщенного пара и осмотического давления было известно, что в этих случаях речь идет о больших молекулах с высокой молекулярной массой . Ошибочным было предположение о том, что это коллоидные соединения .

Проведённые Г. Майером и Ф. Кларком в 1928 году рентгеноструктурные исследования каучука пролили немного света на эту проблему. Однако первые результаты были опять неправильно интерпретированы, что привело к заниженному значению молекулярной массы определённой этим методом . Кристаллические тела состоят из многих кристаллитов (фактически микрокристаллов) соединённых границами. Как теперь известно, полимерные молекулы проходят через эти границы и присутствуют одновременно во многих кристаллитах . Тогда это не было известно, что и привело к неправильной интерпретации результатов. Работы Т. Сведбега по исследованию биомолекул ( нобелевский лауреат по химии 1926 г.) привели к правильным результатам.

Отцом науки о полимерах считается немецкий химик Штаудингер . В 1917 году в своем докладе в швейцарской академии наук он сообщил, что высокомолекулярные соединения состоят из ковалентно связанных длинноцепочечных молекул . В 1920 году он публикует в докладах немецкого химического общества статью, ставшую основанием современной науки о полимерах . Уже в 1924—1928 следуют работы о строении полимеров , которые заложили основы сегодняшнего представления об этом классе соединений . В 1953 году за свои работы Штаудингер получает Нобелевскую премию по химии .

В начале 1950-х годов немецкий химик Карл Циглер открывает, что катализаторы на основе алкилалюминия и позволяют полимеризовать этилен в полиэтилен уже при комнатной температуре. До этого полимеризовали этен при высоком давлении в стальных автоклавах . Добытый таким образом полиэтилен имел другие свойства, высокую степень устройчивости. Итальянский ученый Джулио Натта основываясь на работах Циглера разработал такую же методику производства полипропилена . Циглер и Натта получили за свои работы в 1963 году Нобелевскую премию по химии . Работы Поля Флори и Маурицио Гуггинса заложили основы теории поведения полимеров в растворах, смесях и их кристаллизации. На сегодня они составляют основы физической химии полимеров .

Основы

Полимеры , состоят из одного или разных типов мономеров ( греч. моно — один). Полимеры, состоящие из одного сорта мономеров называют гомополимерами ( греч. гомо — равный), а из разных типов — сополимеры .

Процесс получения полимеров из мономеров называют полимеризацией или полиреакцией. При полиреакции различают разные ступени: конденсацию, рост цепи. О полимерах говорят, когда молекулярная масса достигает 10000 а. о. и больше. При соединениях меньшей массы говорят как об олигомерах ( греч. оліго — некоторые).

Для анализа полимеров используют различные методы:

• косвенные — , вискозиметрия
• прямые — масс-спектроскопия , осмос , эбулиоскопия , статическое рассеяние света ( нефелометрия ).

Механизмы реакций образования описаны в статьях поликонденсация , полимеризация .

Примечания

Литература

• Глоссарий терминов по химии // И. Опейда, А. Заточка. Ин-т физико-органической химии и углехимии им. Л. М. Литвиненко НАН Украины, Донецкий национальный университет. — Донецк : Вебер, 2008. — 758 с. — ISBN 978-966-335-206-0
• ВАК Украины. Паспорт специальности. N 17-09 / 1 от 29.01.98
• Основы химии полимеров : Учеб. пособие. / А. В. Суберляк, Е. И. Сембай; Нац. ун-т "Львов. политехника ". Ин-т дистанции. обучения. — Л., 2004. — 240 c. — (Удален. Обучения; № 24). — Библиогр .: с. 238—239.
• Энциклопедия полимеров. Т. 1—3. М. : 1972—1977.
• Семчиков Ю. Д. Высокомолекулярные соединения. — М. , 2003. — 367 с.
• Аблесимов Н. Е. Синопсис химии. — Справочно-учебное пособие по общей химии. — Хабаровск: ДВГУПС, 2005. — 84 с.
• Аблесимов Н. Е. Сколько химий на свете? Химия и жизнь — XXI в (рус.) // Ч. 2. — 2009. — № 6 . — С. 34—37 .