Politechnika Częstochowska

Józef Koszkul, Olech Suberlak

Podstawy Fizykochemii

i Właściwości Polimerów

Częstochowa 2003

spis treści
Wprowadzenie.......................................................................................………		7
1. Pojęcia podstawowe.......................................................................……...		12
2. klasyfikacja polimerów...............................................................…….		16
	2.1. Według budowy chemicznej...........................................……..…....................	16
	2.2. Według struktury nadcząsteczkowej.................................................................	18
	2.3. Według właściwości mechanicznych................................................................	19
	2.4. Według właściwości cieplno-przetwórczych....................................................	20
3. metody syntezy polimerów...................................……..…................		22
	3.1. Cechy charakterystyczne polimeryzacji addycyjnej............................….…….	23
	3.2. Polimeryzacja rodnikowa...................................................................….……..	25
	3.2.1. Inicjowanie polimeryzacji rodnikowej.......................................................	25
	3.2.2. Wzrost łańcucha.........................................................................................	27
	3.2.3. Zakończenie wzrostu łańcucha...................................................................	28
	3.3. Polimeryzacja jonowa..........................................................................……….	30
	3.3.1. Polimeryzacja kationowa............................................................………...	31
	3.3.2. Polimeryzacja anionowa.............................................................………...	32
	3.3.3. Polimeryzacja koordynacyjna jonowa..........................................……….	33
	3.3.4. Polimeryzacja z przenisieniem atomu..........................................……….	34
	3.4. Kopolimeryzacja..................................................................................……….	34
	3.5. Polimeryzacja kondensacyjna.............................................................………..	37
	3.6. Modyfikacja chemiczna polimerуw.....................................................……….	42
4. Sieciowanie polimerуw...............................................................………		44
5. Destrukcja polimerуw...............................................................………		47
	5.1. Chemiczne i fizyczne aspekty destrukcji termicznej.........................................	50
6. Podstawowe polimery i metody ich wytwarzania.........................		52
	6.1. Podstawowe metody polimeryzacji......................................................……….	53
	6.1.1. Polimeryzacja blokowa................................................................………..	54
	6.1.2. Polimeryzacja suspensyjna (perełkowa) .....................................………..	54
	6.1.3. Polimeryzacia emulsyjna.............................................................………..	54
	6.1.4. Polimeryzacja w rozpuszczalniku................................................………..	55
	6.2. Specyficzne właściwości polimeryzacji kondensacyjnej (polikondensacji)......	55

7. ciężar cz*steczkowy i polidyspersyjność polimerów.....		57
	7.1. Oznaczanie ciężaru cząsteczkowego polimerów..........................………........	60
	7.1.1. Oznaczanie ciężaru cząsteczkowego metodą osmometrii............….........	64
	7.1.2. Oznaczanie ciężaru cząsteczkowego polimerów metodą rozpraszania światła...	64
	7.1.3. Oznaczenie ciężaru cząsteczkowego polimerów metodą lepkościową.....	66
8. Zmiany konformacyjne i giętkość makrocz*steczek…..		69
	8.1. Energia rotacji i konformacja makrocząsteczki................................………...	71
	8.1.1. Cynniki wpływające na giętkość makrocząsteczek...................................	74
	8.2. Oddziaływania międzycząsteczkowe.................................................………...	75
	8.3. Sieć fluktuacyjna...........................................................................………........	77
9. Struktura nadcz*steczkowa...............................................………..		79
	9.1. Rodzaje struktur polimerowych.......................................................……….....	79
	9.2. Metody oznaczenia zawartości fazy krystalicznej w polimerach.…….............	85
	9.3. Kinetyka krystalizacji......................................................................………......	91
	9.3.1. Mechanizm krystalizacji czynniki wpływające na wzrost krystalitów......	94
	9.4. Wpływ rozciągania na krystalizację.................................................……….....	96
	9.5. Warunki krystalizacji polimerów.....................................................……….....	97
	9.6. Wpływ krystaliczności na wybrane właściwości polimerów.................….…..	98
10. Relaksacja i pEŁzanie polimerów.....................................….....…		101
	10.1. Zjawisko relaksacji.............................................................................……….	101
	10.2. Zjawisko pełzania..............................................................................………..	103
	10.3. Zjawiska relaksacyjne w stanie szklistym........................................……..….	106
11. Stany fizyczne i przemiany fazowe polimerów.......………		107
	11.1. Charakterystyka stanów fizycznych polimerów...………...............................	107
	11.1.1. Stan szklisty...........................................................................………......	108
	11.1.1.1. Wpływ temperatury i naprężenia na wymuszoną elastyczność…..	111
	11.1.1.2. Odkszałcenie polimerów krystalicznych i zjawisko orientacji.......	113
	11.1.1.3. Wpływ orientacji na właściwości polimerów.................………....	114
	11.1.2. Stan wysokoelastyczny............................................................………....	116
	11.1.2.1. Odkształcenie wysokoelastyczne elastomerów usieciowanych…..	118
	11.1.2.2. Termodynamika odkształcenia wysokoelastycznego......…...........	123
	11.1.2.3. Moduł elastyczności.......…............................................................	126
	11.1.3. Stan lepkoplastyczny (lepkopłynny) .....................................…..…........	128
	11.1.3.1. Mechanizm przepływu...................................................….............	131
	11.1.3.2. Anomalie lepkości płynu lepkoplastycznego.................….............	134
	11.1.4. Temperatury znamionowe........................................................…............	137
	11.1.4.1. Wpływ struktury polimeru na temperaturę płynięcia i zeszklenia..	142

12. WŁaściwości mechaniczne tworzyw polimerowych.......		145
	12.1. Cechy wytrzymałościowe..........................................................…..................	145
	12.2. Wytrzymałość mechaniczna polimerów..........................................................	148
	12.2.1. Mechanizm zrywania (pękania) polimerów. Teoria Griffita...................	149
	12.3. Wytrzymałość długotrwała statyczna...............................................…...........	153
	12.4. Właściwości dynamiczne.................................................................…...........	157
	12.4.1. Czynniki wpływające na tgδ i E′.................................................….........	160
13. WŁaściwości elektryczne I CIEPLNE................................….……		164
	13.1. Przenikalność dielektryczna i współczynnik straności dielektrycznej............	164
	13.1.1. Wytrzymałość elektryczna i elektryzacja statyczna...................…..........	169
	13.2. Właściwości cieplne........................................................................…............	170
	13.2.1. Pojemność cieplna właściwa...................................................….............	170
	13.2.2. Przewodność cieplna...............................................................….............	174
	13.2.3. Rozszerzalność cieplna...........................................................….............	177
	13.2.4. Termiczne równanie stanu polimerów.....................................…............	179
14. Roztwory polimerów..............................................................…...........		181
	14.1. Rozpuszczanie polimerów..............................................................….............	181
	14.2. Roztwory rozcieńczone...................................................................…............	185
	14.3. Roztwory stężone............................................................................…............	186
	14.4. Plastyfikacja polimerów..........................................................…....................	189
Literatura...............................................……….........................................……		195

5

---