Реферати українською » Химия » Сучасні тенденції та нові напрями в науці про полімери


Реферат Сучасні тенденції та нові напрями в науці про полімери

Страница 1 из 3 | Следующая страница

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦІЇ

>ГОУВПО «Благовєщенський державний педагогічний університет»

>Естественно-географический факультет

Кафедра хімії

>Реферат

з дисципліни:Високомолекулярние сполуки

на задану тему

Сучасні тенденції й побудувати нові напрями у науці прополимерах

Виконавець:

А.Д.Завацкая

Благовєщенськ 2011


Зміст

ЗАПРОВАДЖЕННЯ

1 Синтез полімерів

2 Теоретичні проблеми

3 Структура і їхні властивості полімерів

4 Перспективи промислового виробництва полімерів

>ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОКИСПОЛЬЗОВАННЫХИСТОЧНИКОВ


ЗАПРОВАДЖЕННЯ

Сучасні тенденції й побудувати нові напрями у науці прополимерах яскраво продекламовано у межах досліджень проведених Російським Фондом Фундаментальних Досліджень (РФФД)

Нині переважне напрям фундаментальних досліджень, у полімерної області, особливо фізичного і фізико-хімічного плану, - вивчення різноманітних структур і закономірностей формування в багатокомпонентних полімерних системах, вивчення властивостей таких систем у взаємозв'язку зі своїми морфологією, і навіть розвиток хімічних і фізичних підходів до оптимізації цих властивостей

Інша яскраво виражена тенденція - збільшення частки теоретичних робіт і розширення їх проблематики, зумовлені зростаючими можливостями комп'ютерного моделювання поведінки окремих макромолекул та його ансамблів.

У сфері синтезу полімерів розвиваються як традиційні, і нові напрями: реакції полімеризації і поліконденсації, реакції в ланцюгах полімерів, каталітичні процеси.


1. СИНТЕЗПОЛИМЕРОВ

Вжиті роботи у рамках РФФД охоплюють багато сучасних напрями, призначені основою освіти полімерів як відомих класів, зокрема як елементів органічних, і полімерів складнішою архітектури як-отполиротаксани,дендримерние структури,взаимопроникающие полімерні сітки.

Викладені міркування продекламовано нижче ряд прикладів. Так, щодо радикальної полімеризації в адсорбційних шарах лежить на поверхні твердих тіл (М.А. Брук,НИФХИ їм. Л. Карпова) дано пояснення аномального поведінки низки мономерів, зокрема незвичайно низьких констант швидкостей розвитку і константсополимеризации мономерів із сильною адсорбційної здатністю, різкого відмінності складусополимеров, які виникають лежить на поверхні й у рідкої фазі. Встановлено можливість прогнозування ефективних реакційних здібностей мономерів (і радикалів) і складусополимеров при синтезі полімерних верств таких умов. Отримані експериментальні результати дозволяють розглядати полімеризацію на твердих поверхнях як особливий випадок матричної полімеризації. Разом з недостатнім розвитком теорії радикальної полімеризації проведені дослідження сприяють рішенню й низки прикладних завдань, наприклад, нанесення нанометрових верств на тверді субстрати.

>Оригинальним представляється застосування радикальної полімеризаціїметакрилатнихмакромономеровполиетиленоксида (ВЕО) у водних середовищах на формуваннягидрогелей ВЕО з контрольованій структурою сітки (>К.С.Казанский, Інститут хімічної фізики РАН). Таким шляхом можна булоиммобилизовать в гелі чутливі біологічні об'єкти, наприклад, часткижидкокристаллической дисперсії ДНК. Цікаві результати отримано щодо полімеризації під впливомУФ-облучениялипидоподобних і поверхнево-активних мономерів (>ПАМ), їхнім виокремленняммонослои за українсько-словацьким кордоном розділужидкость/газ (>С.Ю.Зайцев, Інститут біоорганічної хімії РАН). Вперше показано, що бажану орієнтацію реакційних центрівмонослоев білків з низкифотосинтетических бактерій та його сумішей з природнимилипидами іПАМ можна ставити і стабілізувати під час використання певнихПАМ із подальшоюполимеризацией. Ряд виконаних досліджень пов'язані зкатализом процесівполимерообразования. Зокрема, з прикладусополимеризации окису вуглецю іолефинов (Г.П. Бєлов і Л. Н.Руссиян, Інститут хімічної фізики вЧерноголовке РАН) встановлено, що природа каталізатора впливає мікроструктурусополимеров: під впливом ацетату паладію отримані суворо що чергуютьсясополимери, тоді як каталітичні системиTi(O-n-Bu)4-EtAlCl2 іVO(OCO)3-Et1.5AlCl1.5 призводять до статистичнимсополимерам. Дляметатезисной полімеризаціїциклоолефинов виявилися ефективними нові каталітичні системи з урахуванням сполукMo і W, такі яккарбонили,циклогексадиеновие, ->аллильние,ареновие комплекси, в комбінації згалогенуглеводородами чи ароматичнимиальдегидами (І.А.Орешкин, Інститут нафтохімічного синтезу РАН).Обнаружена великакаталитическая активність колоїдноїPt, отриманого комплексіполидиаллилдиметиламмонийхлорида здодецилсульфатом натрію у реакції окисленнясорбози, протиPt, отриманогополидиаллидиметиламмонийхлоридном гелі, що пов'язують із меншим розміром наночастокPt, здобутих у комплексі (>П.М.Валецкий, Інститутелементоорганических сполук РАН). Втішно, що серед підтриманих РФФД виявилася робота (Д.В.Пебалк,НИФХИ їм. Л. Карпова), присвячена розробці сучасного методу синтезу ВМС за принципоммономер-изделие, коли зростання ланцюга макромолекули сполучено з оформленням полімерної вироби чи матеріалу. У роботі ароматніполиимидние плівки зфотопроводящими властивостями отримувалидесублимационнойполиконденсацией в вакуумі парів попередньо приготовленою суміші мономерів:диангидридовтетракарбонових кислот і ароматичнихдиаминов.

Великий цикл робіт, закінчених 1997 року, присвячений синтезу полімерів з заданим комплексом властивостей. До них, зокрема, ставляться більш-менш традиційні, хоча й корисні напрями, пов'язані із отриманням полімерів відомих класів чи його композицій раніше розробленими методами, з нових мономерів чиолигомеров. У тому числі дослідження з розробці наукових основ синтезуфторсодержащихнегорючихеластомеров і пластиків (С.П.Круковский, Інститут органічної хімії РАН), новихфенилзамещеннихполигетероариленов з урахуваннямбис(о-аминодифенилметанов) (М.М.Беломоина, Інститутелементоорганических сполук РАН),полигетероариленов із дуже основними і дуже кислотними функціональними групами (Ю.О. Федотов, АТ ">Полимерсинтез" іЮ.Э. Кірш,НИФХИ їм. Л. Карпова). У цю групу робіт потрапляють, очевидно, і дослідження фото- і термохімічних реакцій вполигетероариленах, містять активовані подвійні зв'язку з урахуванням відповідних спеціально синтезованихдиаминов (Г.І.Носова, Інститут високомолекулярних сполук РАН) й розробка синтезу полімерів (рідкокристалічнихполифторалкил(мет)акрилатов імезоморфнихполиимидов), талановитими в освіті плівокЛенгмюра-Блоджетт (В.В.Курявцев, Інститут високомолекулярних сполук РАН).

>Единичними прикладами представлені дослідження у сфері полімерів нестандартній структури. У тому числі виділяються дві роботи: ">Полиротаксани з урахуваннямазотсодержащих полімерів" (Г.Р.Коригодский,РХТУ їм. Д.І. Менделєєва) і ">Блоксополимери на монофункціональних матрицях -супрамолекулярние освіти нових типів" (>Е.А. Ребров, Інститут синтетичних полімерних матеріалів РАН). У першій їх розроблено полімерні системи, містять на ланцюга поліуретану з урахуваннямтриазинсодержащихдиолов рухливікраун-ефири порівняно невеликого розміру, наприкладдибензо-24-краун-8. По властивостями такіполиротаксани істотно відрізняються від складових компонентів. Інтерес у плані представляє висока селективність при сорбції іонів різних металів з нейтральних розчинів хлоридів і за вилученняполиротаксанами іонів металів (>Au,Be,Ga,Re,Sr) зі звичайних водних розчинів.

Друга зі згаданих вище робіт присвячена синтезу функціональнихдендритнихкарбосилановихразветвляющих центрів, які було використано на формування статистичнихсополимеров шляхом обробки парою "живих" лінійних блоків. З іншого боку розроблена синтетична схему одержанняблоксополимеров упорядкованого будівлі, забезпечує регулярне чергування лінійних блоків різної хімічної природи щодо молекулразветвляющего центру. Через війну отримано 32-х променевоїполистирол-полидиметилсилоксан, в молекулі якого перелічені лінійні блоки попарно прикріплено до молекули вихідного 16-ти функціональногоразветвляющего центру.

 

2.ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМИ

Серед проектів із фізики й фізичної хімії полімерів слід передусім зупинитися на роботах теоретичного плану. Теоретичне полімерне напрям традиційно було у СРСР і залишається у Росії повністю. Санкт-Петербурзька і Московська теоретичні школи займають передові позиції у світі як щодо постановки найактуальніших проблем, і у методичному аспекті розв'язання. Блок завершених проектів, які розглядають у цьому огляді, становить тільки п'яту частину від проектів теоретичного напрями, які фінансувалися РФФД 1997 року, і тому їх науковий аналіз Демшевського не дозволяє відбити загальне полотно набутків у цій галузі. Проте розгляд навіть цього частини проектів, виконаних основному Москві, переконливо підтверджують сказане вище. Значний прогрес досягнуто описі освіти упорядкованих мікроструктур всополимерах блокової і статистичної структури, різнімономерние ланки у яких виявляють чудові види специфічної взаємодії (включаючиелектростатические). Проблема- одне з найактуальніших у сучасній фізиці полімерів. Вона цікава як у загальне розуміння особливостей самоорганізації макромолекул, а й у аспекті розвитку підходів до регульованому формуванню наноструктур вполимерах, що може мати вихід прикладну сферу, зокрема на створення композиційних полімерних матеріалів нової генерації.

Цією проблемі присвячені проекти, виконані під керівництвом Г.Р. Хохлова (Фізичний факультет МДУ) іП.Г.Халатура (Тверській державний університет). Проекти вдало доповнюють одне одного, що проект відбиває продуктивне співробітництво двох університетів. Ця обставина спеціально підкреслено, що у час розумна наукова кооперація може бути однією з дієвих способів подолання існуючих труднощів. У проектах теоретично і методами комп'ютерного моделювання проаналізовані процеси формування структурнихнеоднородностейнанометрового масштабу на полімерних розплавах, розчинах, сумішах, сітках. Визначено умови виникнення в розплавах і розчинахиономеровмультиплетних структур (агрегатів макромолекул) різних типів - сфер, дисків,ламелярних верств. Побудовано фазові діаграми, містять області упорядкованих структур ідвухфазние області. Досліджувалося освіту періодичних наноструктур в статистичнихсополимерах і показано, що за наявностіфлуктуационних ефектів має відбуватися руйнація регулярних структур, що характеризуються далеким порядком, й освіту замороженоїспинодальной структури.Проанализировани можлива структура сферичнихмицелл здиблоксополимеров з однією нейтральною та іншимполиелектролитним блоками і їх освіти у водному розчині. Визначено також умови, за якихполимерах зі специфічним взаємодією утворюютьсямицеллинесферической форми. Показано, що змикрофазном поділі в полімерних сумішах і розчинах зістеклованием однієї з компонентів і /чи разінелокальной ентропії змішання можливо виникненнямикродоменной структуринанометрового масштабу, стабільність визначаєтьсякинетическими ітермодинамическими чинниками.Изучен процес необоротною агрегації макромолекул з різними числом і розподілом по ланцюгаассоциирующих груп, і виконанофрактальний аналіз полімерних агрегатів. Запропоновано новий підхід до теоретичного описуспинодального розпаду, який грунтується на новому рівнянні типу рівнянняЛанжевена, що дозволяє безпосереднє розгляд релаксації у просторі кореляційних функцій.

Рішенню питань часткового упорядкування у різних полімерних системах з допомогою комп'ютерного моделювання присвячені також проекти В.А. Іванова (Фізичний факультет МДУ) і О.Л. Рабиновича (Інститут біології Карельського наукового центру РАН). У першому під час моделювання переходуклубок-глобула дляжесткоцепних макромолекул омбудсмен уперше провів послідовний аналіз формиполучающейсяглобули і виявлено режим існування стійкою тороїдальної структури, і навіть омбудсмен уперше провів теоретичний аналіз фазової діаграмижесткоцепной макромолекули зперсистентним механізмом гнучкості і знайдено область існування стійкою тороїдальної структури молекули ДНК У другому вивчені конформаційні властивості ненасичених ліпідів і створено спеціальний програмне забезпечення, що дозволяє ефективно проводити обчислювальні експерименти методами Монте-Карло та молекулярної динаміки змонослоями,бислоями й окремимилипидними молекулами, що містять ненасиченіуглеводородние фрагменти. Зв'язок виникає структурноїмикрогетерогенности змакроскопическими властивостями полімерних систем розглянута у проекті С.А.Патлажана (Інститут хімічної фізики вЧерноголовке РАН). Предметом теоретичного дослідженнявязкоупругие властивості рідких і сітчастихмикрогетерогенних полімерів [суміші мономерів і розчини лінійних макромолекул, їхнім виокремленнямтермообратимие гелі з допомогою фізичних (водневих) перетинів поміж однойменними і різнойменнимимономерними одиницями]. Визначено фізичні умови існування фазових діаграм різного типу, які характеризуються наявністю однієї, двох й трьох критичних точок фазового розшарування. За підсумками методуширокоуглового розсіювання світла розроблено методику виміруфрактальних розмірностей агрегатів частинок,диспергированних в полімерної матриці. Що стосується сітчастимгетерогенним системам розвинені аналітичні і чисельні методи розрахунку ефективних модулів пружностіфрактальних структур. Проблемиколебательной динаміки кристалічною грати полімерів продовжують успішно вирішуватися теоретичної групоюИХФ РАН під керівництвомЛ.И. Маневича. Цією групою запропонованісолитонние механізми поширення фронтутопохимических реакцій і структурних переходів в кристалічних полімерних системах. Зокрема, показано, що, залежно від характерудальнодействующих сил існують два типубистабильнихквазиодномерних молекулярних систем, на першому у тому числі (із слабкимдальнодействием) характерна міжлокально-флуктуационним ісолитонним механізмами хімічних реакцій і структурних переходів, а другого (з досить інтенсивнимдальнодействием) можлива лишесолитонний механізм.Изучен новим типом стаціонарних локалізованих рішень, що становлять вузький реакційний фронт, поширення якого супроводжуєтьсяквазимонохроматическим випромінюванням. Методом молекулярної динаміки показано, що теплові коливання поліетиленової ланцюзі у кристалі призводять до утворення пар топологічнихсолитонов крутіння (з розтяганням чи стиском), І що зростання концентрації такихсолитонов поблизу експериментально що спостерігається температури плавлення, позначається у кар'єрному зростанні теплоємності ланцюга, можна ототожнити з початковій стадією фазового переходу.

 

3. СТРУКТУРА ІСВОЙСТВАПОЛИМЕРОВ

Огляд результатів експериментальних досліджень також розпочнемо з тих, які належать до проблемі самовпорядкування макромолекул. Це насамперед проекти, які стосуються вивченню рідкокристалічного (ЖК) стану вполимерах. ЖК полімерні системи, привернули увагу значної частини вчених у70-80-ие роки, досі залишаються актуальною темою досліджень. Проблеми, які вирішуються у межах аналізованих проектів, стосуються вивченняконформационних переходів вмакромолекулах складного хімічної будови, зокрема містятьмета-замещенние фрагментиазобензола у центрімезогенного фрагмента та найздібніші дотранс-цис ізомеризації під впливом СФ опромінення, у процесі їх самовпорядкування в розплавах (>Б.З. Волчек, ІТУ РАН) і дослідженняанизотропиивязкоупругости ЖКнематическихполиефиров іполиамидоефиров (В.Є.Древаль,ИНХС РАН).

Однак велика частина проектів фізичного і фізико-хімічного плану, як зазначалося вище, присвячена багатокомпонентним полімерним системам. До них віднести такі традиційнідвухкомпонентние системи, як розчини і гелі полімерів. Основна сучасна тенденція у цій галузі фізичної хімії полімерів - акцент на природні полімери і макромолекули, здатні моделювати певні типи поведінки природних макромолекул (>полиелектролити і макромолекули, виявляютьдифильний характер взаємодії).

Так було в проекті Ю.В.Бресткина (ІТУ РАН)сопоставлена великомасштабна динаміка полімерних ланцюгівполуразбавленних розчинів полімерів, виявили властивостіполиелектролитов: з- іатактическогополи-2-винилпиридина іхитозана. Визначено критичні умови переходу макромолекул в практично цілком видовжене статки у інтенсивному подовжньому потоці залежно від концентрації полімеру і іонній сили розчину. Показано, що перехід клубок - розгорнута ланцюг для частковопротекаемих макромолекулхитозана єнеравновесним (динамічним) фазовим переходом першого роду, анепротекаемихмакромолекулярних клубківполи-2-винилпиридина -неравновесним фазовим переходом другого роду (безперервним).

>В.Я.Гринбергу (Інститут біохімічної фізики РАН) вдалося вперше визначититермодинамические параметритермотропного колапсу розбавлених гелів низкислабосшитихдифильних полімерів: слабко іонізованихсополимероввинилкапролактама зметакрилатом натрію,N-изопропилакриламида закрилатом натрію,гомополимераN-изопропилакриламида істехиометрических комплексівгомополимерадиаллилметиламмонийхлорида здодецилсульфатом натрію. З цією метою був вдало використаний вітчизняний метод високочутливої диференціальноїкалориметрии, розроблений свого часу СКБ біологічного приладобудування РАН. Показано, що двигуном колапсу єгидрофобное взаємодія суспільства та що це перехід у вона найчастіше носить дифузійний, безперервний характер.

Ключове питання у сенсі процесу формування високодисперсних багатокомпонентних полімерних систем, їх морфології і властивостей - міжфазне взаємодія. Цією проблемі присвячено кілька проектів. Вивчення міжфазних верств високомолекулярних сполук, у рівновазі з цими двоманесмешивающимися фазами (В.М. Ізмайлова, Хімічний факультет МДУ) призвело до розвитку поглядів на міжфазних шарах як особливої прикордонну зону.Вияснена роль фазових перетворень при освіті міжфазних верств, і навіть залежність властивостей міжфазних верств відконформационного станувисокомолекулярного стабілізатора в рівноважних рідких фазах. Знайдено шляху регулювання параметрів міжфазних адсорбційних верств з допомогою комплексоутворення знизкомолекулярними ПАР, освітиинтерполимерних комплексів звисокомолекулярними ПАР, зміни рН і електролітного складу водної фази.

Дослідження впливумежфазного взаємодії (фізичним і хімічної природи) наструктурообразование в емульсійних розплавахдвухкомпонентних полімерних композицій провели на модельних системахполикарбонат -полибутилентерефталат,поликарбонат,полибутилентерефталат і поліпропілен - рідкокристалічніполиефири (С.І. Бєлоусов,НИФХИ їм. Л. Карпова). Вивчення впливу організації прикордонного шару на структуру й поліпшуючи властивості армованих полімерних систем становить зміст проекту, виконаного вИХФ РАН під керівництвомЭ.С. Зеленського.Проанализировани закономірності освіти лежить на поверхні скляних, базальтових і вуглецевих волокон гнучких вуглеводневих систем при модифікаціїсилоксанами з бічними вуглеводневими групами різною довжини і гнучкості, і навітьатактическим поліпропіленом. Така модифікація виявилася перспективної до створення регульованої структури кордону розділу іприповерхностних

Страница 1 из 3 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація