Старение полимеров. Защита полимеров от старения. Типы стабилизаторов

Старение - изменение свойств полимера под действием физических и химических факторов в процессе переработки, хранения и эксплуатации изделий из полимеров.

Типы старения:

1. термические

2. термоокислительные

3. световое окисление

4. азоновое

5. радиационное

Стабилизаторы (ингибиторы) - добавки, замедляющие старение. Они выполняют две роли: 1) предотвращение образования свободных радикалов; 2) взаимодействие молекул стабилизатора с растущими радикалами или гидропероксидами и превращение их в неактивные соединения. Различают: антиоксиданты, светостабилизаторы, противостарители, антирады.

Антиоксидантами являются ароматические амины, меркаптаны (группы SH), сульфиды, замещенные ОН. При окислении образуется цепь, взаимодействующая с радикалом на стадии их образования. Сульфиды и меркаптаны разлагают гидропероксиды.

Действие антиокислителей усиливают, используя в одной композиции антиокислители различных типов взаимно усиливающий эффект называется синергическим). Существуют физические или инертные противостарители, это парафин, различные воска. Эти соединения мигрируют на поверхность полимерного изделия, покрывают ее тонким слоем и образуется пленка стойкая и непроницаемая для озона. В основном применяется для защиты резин.

Светостабилизаторы - соединения, превращающие световую энергию в менее опасную для полимера форму (например, тепловую) и рассеивают ее. Относят производные салициловой кислоты, бензотриазолы, производные бензофенона, металлорганические соединения, технический углерод (2 – 5 % кол-во).

Антирады - соединения, рассеивающие поглощенную энергию и отнимают ее от защищаемых полимеров так быстро, что те не успевают разрушиться (нафталин, антрацен, амины, фенолы).

 

 

1. Правила построения названий органических соединений по номенклатуре ИЮПАК.

2. Гомология и изомерия. Уровни изомерии: структурная (изомерия скелета, изомерия положения, функциональная изомерия). Таутомерия.

3. Пространственная изомерия (цис- и трансизомеры). Оптическая изомерия.

4. Электронное строение одинарной, двойной и тройной углерод-углеродных связей в органических молекулах. Типы гибридизации углеродных атомов.

5. Делокализованная химическая связь: p,p- и р,p-сопряжение (бутадиен-1,3; хлорэтен).

6. Поляризация химических связей в органических молекулах. Индуктивный (I) и мезомерный (М) электронные эффекты. Графическое изображение электронных эффектов.

7. Ароматичность бензола. Критерии Хюккеля. Толуол, анилин, пиридин, пиррол, тиофен, фуран, их ароматичность, электронодонорные и электроноакцепторные заместители.

8. Современная теория кислот и оснований Бренстеда-Лоури. Сила кислот и оснований (рКа и рКв).

9. Факторы, влияющие на кислотность и основность органических соединений. Влияние заместителей.

10. Кислотность спиртов фенолов, карбоновых кислот.

11. Основность алифатических и ароматических аминов, простых эфиров.

12. Кислотно-основные свойства аминокислот. Изоэлектрическая точка аминокислот.

13. Реакционная способность алканов. S_R-реакции: галогенирование, нитрование, окисление. Строение радикалов. Понятие о циклоалканах.

14. Методы получения алканов и циклоалканов.

15. Химические свойства алкенов. Механизм А_Е-реакций (гидрирование, галогенирование, гидрогалогенирование, гидратация). Понятие «электрофил», правило Марковникова.

16. Окисление, полимеризация, изомеризация алкенов.

17. Методы получения алкенов.

18. Алкадиены. Механизм А_Е-реакций (1,2- и 1,4-присоединие водорода, галогенов, галогеноводородов). Полимеризация и диеновый синтез.

19. Элетрофильное присоединение к алкинам. Реакции гидрирования, галогенирования, гидрогалогенирования, гидратации, присоединения спиртов и синильной кислоты.

20. СН-кислотность ацетиленового атома углерода: присоединение к альдегидам. Реакции полимеризации ацетилена.

21. Методы получения алкинов. Получение ацетилена.

22. Реакции электрофильного замещения (S_Е) у аренов. Галогенирование, нитрование, сульфирование, алкилирование, ацилирование ароматических соединений (бензола, толуола, анилина, фенола, нитробензола). Правила ориентации в бензольном кольце.

23. Способы получения аренов: получение бензола и толуола.

24. Одноатомные первичные, вторичные и третичные спирты. Химические свойства одноатомных спиртов – взаимодействие с металлами, реакция этерификации.

25. Галогенирование, дегидратация и окисление одноатомных спиртов. Понятие о нуклеофильном замещении и элиминировании.

26. Многоатомные спирты (этиленгликоль и глицерин). Окисление двухатомных спиртов.

27. Методы получения спиртов.

28. Фенолы. Кислотность фенола. S_Е-реакции фенола (галогенирование, нитрование, сульфирование). Ориентирующее влияние гидроксигруппы.

29. Фенолформальдегидные смолы. Их синтез, структура и свойства.

30. Оксосоединения: альдегиды и кетоны. Электронное строение оксогруппы. Механизм реакции нуклеофильного присоединения (А_N). Присоединение аминов, спиртов, синильной кислоты, бильсуфита натрия.

31. Реакции альдегидов и кетонов с реактивами Гриньяра, PCl₅. Реакции окисления альдегидов и кетонов; дисмутация муравьиного альдегида.

32. Реакции альдегидов и кетонов по СН-кислотному центру у a-углеродного атома (галогенирование и альдольная конденсация).

33. Методы получения альдегидов и кетонов.

34. Одноосновные карбоновые кислоты. Электронное строение карбоксилат-аниона. Влияние заметителей в радикале на кислотность карбоновых кислот.

35. Реакции нуклеофильного замещения (S_N) карбоновых кислот: этерификация, образование амидов, ангидридов, галогенангидридов).

36. Взаимодействие карбоновых кислот с галогенами.

37. Представители ароматических, непредельных и двухосновных карбоновых кислот. Их свойства. Соли карбоновых кислот.

38. Методы получения карбоновых кислот.

39. Простые и сложные эфиры. Методы получения и свойства.

40. Углеводы. Важнейшие гексозы: глюкоза и фруктоза, их строение.

41. Окислительно-восстановительные свойства моносахаридов на примере глюкозы.

42. Циклизация глюкозы и фруктозы, a- и b-аномеры. Восстановление глюкозы.

43. Химические свойства глюкопиранозы: взаимодействие со спиртами, галогеналканами, галогенангидридами.

44. Сахароза. Ее структура, химические свойства, отношение к гидролизу.

45. Структура мальтозы и целобиозы. Отношение к гидролизу.

46. Мальтоза и крахмал. Состав, строение и свойства. Отношение к гидролизу.

47. Целлюлоза (клетчатка). Строение (тип связи между мономерами). Отношение к гидролизу.

48. Алифатические нитросоединения, их получение и химические свойства.

49. Ароматические нитросоединения, их получение и химические свойства (реакции нитрогруппы и бензольного кольца).

50. Алифатические первичные, вторичные и третичные амины, их основность.

51. Химические свойства алифатических аминов. Реакции алкалирования, ацилирования, взаимодействия с азотистой кислотой.

52. Методы получения алифатических аминов.

53. Ароматические амины, их основность. Реакции аминогруппы и бензольного кольца. Методы получения ароматических аминов.

54. Диазосоединения. Методы получения диазосоединений. Реакции диазосоединений с выделением и без выделения азота. Азокрасители.

55. Пятичленные ароматические гетероциклы: пиррол, фуран, тиофен. Доказательства ароматичности.

56. S_Е-реакции пиррола: галогенирование, сульфирование, нитрование, ацилирование. Кислотно-основные свойства пиррола.

57. Шестичленные ароматические гетероциклы: пиридин, пиримидин. Доказательство ароматичности. S_Е-реакции пиридина. Сульфирование, нитрование, алкилирование.

58. S_N-реакции пиридина. Гидроксилирование, алкилирование реактивами Гриньяра. Кислотно-основные свойства пиридина.

59. Высокомолекулярные соединения (ВМС), полимеры. Классификация ВМС по происхождению. Отдельные представители (полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, полистирол, натуральные и синтетические каучуки, тефлон, лавсан, капрон, полиметилметакрилат, крахмал, целлюлоза, полипептиды).

60. Способы получения полимеров. Примеры реакций полимеризации и поликонденсации.

61. Гомоцепные и гетероцепные полимеры. Примеры реакций их синтеза, свойства.

62. Искусственные полимеры на основе целлюлозы, их свойства.

63. Полиэфирные и полиамидные волокна (лавсан, капрон), реакции их синтеза. Применение в технике.

64. Отношение полимеров к нагреванию. Представители реактопластов и термопластов. Эластомеры.

65. Фазовые состояния полимеров. Влияние температуры на физические параметры полимеров. Эластичность и пластичность.

66. Химические реакции полимеров: полимераналогичные, и реакции с изменением степени полимеризации.

67. Старение полимеров. Защита полимеров от старения. Типы стабилизаторов.