Spis treści. Księgarnia PWN: Jan F. Rabek - Współczesna wiedza o polimerach

Transkrypt

1 Księgarnia PWN: Jan F. Rabek - Współczesna wiedza o polimerach 1. WSTĘP DO NAUKI O POLIMERACH Znaczenie polimerów w życiu człowieka Krótka historia rozwoju polimerów Nagrody Nobla związane z chemią polimerów Podział polimerów Zalecenia IUPAC w sprawie nomenklatury stosowanej w chemii polimerów.. 4 Zalecana literatura BUDOWA POLIMERÓW Podstawowe pojęcia związane z budową polimerów Oligomery Polimery telecheliczne Stopień polimeryzacji Budowa kopolimerów Klasyfikacja polimerów Kryterium budowy chemicznej polimerów Kryterium budowy fizycznej polimerów Kryterium właściwości reologicznych Zalecana literatura BUDOWA MAKROCZĄSTECZEK POLIMERÓW Podstawowe pojęcia dotyczące budowy makrocząsteczek Struktury I-rzędowe (konfiguracje) Sekwencja konfiguracyjna w polimerach Różnice we właściwościach polimerów monotaktycznych Metody badania taktyczności i sekwencji konfiguracyjnej polimerów Struktury stereoregularne kopolimerów Struktury II-rzędowe (konformacje) Konformacja zygzakowata Konformacja łódkowa i krzesełkowa

2 X Konformacja chiralna Konformacja rotacyjna Energia rotacyjna Konformacja helikalna (spiralna) Struktury III-IV rzędowe (agregacje) Struktury topologiczne makrocząsteczek Metody badania struktury makrocząsteczek za pomocą grafiki komputerowej 29 Zalecana literatura ODDZIAŁYWANIA MIĘDZYCZĄSTECZKOWE W POLIMERACH Pierwotne siły wiążące w makrocząsteczkach Wtórne siły wiążące między makrocząsteczkami Siły van der Waalsa Oddziaływania donorowo-akceptorowe Wiązanie wodorowe Zalecana literatura MASY MOLOWE MAKROCZĄSTECZEK Podstawowe definicje Średnie masy molowe makrocząsteczek Wpływ masy molowej makrocząsteczek na ich właściwości fizyczne, mechaniczne i chemiczne Rozkład mas molowych makrocząsteczek Cechy szczególne polidyspersyjności Wpływ rozkładu masy molowej makrocząsteczek na ich właściwości fizyczne, mechaniczne i chemiczne Przykład obliczania średnich mas molowych M n i M w oraz stopnia polidyspersji na podstawie pomiarów Metody frakcjonowania polimerów Frakcjonowanie przez strącanie Frakcjonowanie przez rozpuszczanie Frakcjonowanie kopolimerów Metody wyznaczania mas molowych Bezpośrednie wyznaczanie mas molowych polimerów Pośrednie wyznaczanie mas molowych polimerów Wyznaczanie mas molowych za pomocą pomiarów chromatografii żelowej Wyznaczanie mas molowych za pomocą pomiarów sedymentacyjnych Oznaczanie mas molowych metodą pomiaru szybkości sedymentacji Aparatura do ultrawirowania Współczynnik sedymentacji Współczynnik dyfuzji Pomiar współczynnika dyfuzji

3 XI Oznaczanie mas molowych metodą pomiaru równowagi sedymentacyjnej Metoda Archibalda Oznaczanie mas molowych metodą pomiaru sedymentacji w gradiencie gęstości Wyznaczanie mas molowych polimerów za pomocą rozpraszania światła Spektrometria masowa w badaniach polimerów Mechanizm jonizacji Budowa spektrometru masowego Zalecana literatura STRUKTURA FIZYCZNA POLIMERÓW Podział polimerów pod względem struktury fizycznej Polimery amorficzne Zmiany właściwości fizycznych i mechanicznych przy przejściu ze stanu szklistego do plastycznego Objętość swobodna, objętość właściwa i objętość molowa Wpływ budowy makrocząsteczek natemperaturę zeszklenia Temperatura zeszklenia kopolimerów Topnienie polimerów Wpływ budowy makrocząsteczek na temperaturę topnienia Mierzalne zmiany różnych właściwości fizycznych i mechanicznych polimerów przy przejściu ze stanu szklistegodo plastycznego w temperaturze T g i T m Wyznaczanie wartości temperatury zeszklenia i temperatury topnienia metodą dylatometryczną Polimery zmiennofazowe do akumulacji ciepła Wyznaczanie wartości temperatury zeszklenia i temperatury topnienia metodą chromatografii inwersyjnej Zalecana literatura MORFOLOGIA POLIMERÓW KRYSTALICZNYCH Morfologia kryształów Polikrysztaliczne struktury włókniste Polikrystaliczne struktury shish-kebab Polikrystaliczne struktury sferolitowe Polikrystaliczne struktury rozgałęzione Porównanie wielkości kryształów polimerowych Uporządkowanie i orientacja krystalitów Orientacja włókien polimerowych Metody badania morfologii kryształów za pomocą małokątowego rozpraszania światła Metody badania morfologii kryształów za pomocą małokątowego rozpraszania neutronów

4 XII 7.2. Krystalizacja polimerów Topnienie kryształów polimerowych Metody wyznaczania stopnia krystaliczności Zalecana literatura SIECIOWANIE, MIESZANINY I STOPY POLIMEROWE Sieciowanie Pamięć kształtu Sieci polimerowe Przenikające się sieci polimerowe Makrożele Nanożele i mikrożele Hydrożele Polimerowe reagenty Proces pęcznienia Fizyczne i chemiczne metody badania żeli Mieszaniny polimerów Stopy polimerów Zalecana literatura WŁAŚCIWOŚCI ELEKTRYCZNE POLIMERÓW Polarność polimerów Dipole indukowane Polaryzowalność Oddziaływanie między makrocząsteczkami obojętnymi elektrycznie Przewodnictwo elektryczne Właściwości elektroizolacyjne polimerów Metoda pomiaru odporności na prądy pełzające Oddziaływanie elektrostatyczne Elektryczność statyczna na polimerach Antystatyki Ciecze elektroreologiczne Zalecana literatura WŁAŚCIWOŚCI OPTYCZNE POLIMERÓW Przechodzenie promieniowania przez polimer Załamanie światła w polimerach Odbicie światła od powierzchni polimerów Zjawisko dwójłomności w polimerach Zjawisko dichroizmu w polimerach

5 XIII Skręcalność optyczna w polimerach Dichroizm kołowy Dyspersja skręcalności optycznej Magnetyczna dyspersja skręcalności optycznej i magnetyczny dichroizm kołowy Zalecana literatura WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE POLIMERÓW Podstawy reologii polimerów Modele reologiczne polimerów Ciecze nienewtonowskie Złożone modele reologiczne Zmiany właściwości reologicznych przy przejściu ze stanu szklistego do plastycznego Zalecana literatura WŁAŚCIWOŚCI TERMICZNE POLIMERÓW Oddziaływanie ciepła na polimery Pojemność cieplna Ciepło właściwe Przewodnictwo cieplne Rozszerzalność cieplna Przewodnictwo termiczne Odporność cieplna Odporność cieplna kształtu Analiza termiczna polimerów Analiza termograwimetryczna Różnicowa analiza termiczna Różnicowa kalorymetria skaningowa Zalecana literatura ROZTWORY POLIMERÓW Rozpuszczanie polimerów Termodynamiczne wartości entalpii mieszania Rozpuszczalność polimerów Termodynamiczne warunki rozpuszczalności polimeru Parametry rozpuszczalności polimerów Statystyczny kłębek makrocząsteczki Kłębek polimeru w roztworze Temperatura Θ Górna i dolna krytyczna temperatura rozpuszczalności Zalecana literatura

6 XIV 14. POLIMERYZACJA RODNIKOWA Rodzaje polimeryzacji Polimeryzacja rodnikowa Monomery stosowane w polimeryzacji rodnikowej Mechanizm polimeryzacji rodnikowej Zależność stałej szybkości reakcji polimeryzacji od temperatury Inicjowanie chemiczne reakcji polimeryzacji przez rozkład inicjatorów Inicjowanie reakcji polimeryzacji Mechanizm i kinetyka wzrostu łańcucha Zakończenie łańcucha Reakcje inhibicji polimeryzacji Kinetyka polimeryzacji rodnikowej w środowisku beztlenowym Metody przemysłowe prowadzenia polimeryzacji Polimeryzacja w fazie gazowej Polimeryzacja w fazie ciekłej Polimeryzacja strąceniowa Polimeryzacja w roztworze Polimeryzacja roztworowo-strąceniowa Polimeryzacja suspensyjna Polimeryzacja emulsyjna Polimeryzacja metodą reaktywnego wytłaczania Przemysłowe problemy prowadzenia polimeryzacji Zalecana literatura KONTROLOWANE REAKCJE POLIMERYZACJI RODNIKOWEJ Kontrolowana reakcja polimeryzacji przy udziale iniferterów Pseudożyjąca polimeryzacja rodnikowa Kontrolowana reakcja polimeryzacji rodnikowej przy udziale wolnego rodnika (SFRP) Kontrolowana reakcja polimeryzacji rodnikowej z przeniesieniem atomu (ATRP) Kontrolowana reakcja polimeryzacji rodnikowej z odwracalnym addycyjno-fragmentacyjnym przeniesieniem łańcucha (RAFT) Kontrolowana reakcja polimeryzacji rodnikowej metodą fotopulsacyjną Kontrolowana reakcja polimeryzacji rodnikowej na matrycach polimerowych Polimeryzacja matrycowa multimonomerów Polimeryzacja w klatratach Zalecana literatura BADANIE MECHANIZMU I KINETYKI POLIMERYZACJI Badanie mechanizmu reakcji polimeryzacji Badanie fragmentów inicjatorów dołączonych do końców łańcucha

7 XV Badanie kinetyki reakcji polimeryzacji Badanie spektroskopowe kinetyki reakcji dysocjacji inicjatora za pomocą stabilnych (trwałych) wolnych rodników Stopień przereagowania (konwersji) monomeru Pomiary dylatometryczne do badania kinetyki polimeryzacji Metody wyznaczania stałych propagacji (k p ) i terminacji (k t ) Metoda wirującej przesłony do badania kinetyki polimeryzacji Pomiar szybkości polimeryzacji metodą różnicowej analizy kalorymetrycznej (DSC) Fotokalorymetria skaningowa Pomiar szybkości polimeryzacji metodą spektroskopową w podczerwieni Spektroskopia IR w czasie rzeczywistym Zastosowanie sond fluorescencyjnych do badania polimerów Fluorescencja ekscymerowa Zalecana literatura KOPOLIMERYZACJA Kopolimeryzacja rodnikowa Kinetyka kopolimeryzacji rodnikowej Wpływ budowy rezonansowej rodników komonomerów na szybkość kopolimeryzacji Teoria Alfreya-Price a Wyznaczanie stałych szybkości reakcji kopolimeryzacji r 1 i r Metoda Lewisa Mayo Metoda Finnemana Rossa Zalecana literatura KOPOLIMERYZACJA SZCZEPIONA I BLOKOWA Kopolimery blokowe Kopolimeryzacja szczepiona Elastomery termoplastyczne Interpolimery Zalecana literatura POLIMERYZACJA JONOWA Jony i pary jonowe Mechanizm polimeryzacji kationowej Inicjowanie polimeryzacji przez bezpośrednią dysocjację inicjatora Inicjowanie polimeryzacji wobec koinicjatora Inicjowanie polimeryzacji przez autojonizację Wzrost i zakończenie łańcucha w polimeryzacji kationowej Kinetyka polimeryzacji kationowej Monomery polimeryzujące według mechanizmu kationowego

8 XVI Mechanizm polimeryzacji anionowej Inicjatory polimeryzacji anionowej Monomery polimeryzujące według mechanizmu anionowego Prowadzenie polimeryzacji żyjącej Zalecana literatura POLIMERYZACJA KOORDYNACYJNA I JONOWO-KOORDYNACYJNA Polimeryzacja koordynacyjna Katalizatory i mechanizm polimeryzacji koordynacyjnej Katalizatory i mechanizm polimeryzacji jonowo-koordynacyjnej Prowadzenie polimeryzacji jonowo-koordynacyjnej Zalecana literatura SPECJALNE RODZAJE POLIMERYZACJI Anionowa polimeryzacja z otwarciem pierścienia Kationowa polimeryzacja z otwarciem pierścienia Polimeryzacja metatetyczna z otwarciem pierścienia monocyklicznych monomerów Polimeryzacja transferowa Stereoregularna polimeryzacja chiralna Polimeryzacja w fazie stałej Zalecana literatura POLIMERYZACJA STOPNIOWA(POLIKONDENSACJA) Rodzaje polimeryzacji stopniowej Polimeryzacja stopniowa homofunkcyjna Polimeryzacja stopniowa usieciowująca Kinetyka polimeryzacji stopniowej równowagowej Polimeryzacja stopniowa na granicy faz Polimeryzacja addycyjna Zalecana literatura POLIMERY NIEORGANICZNE I ORGANOMETALICZNE Polimery nieorganiczne Krzemiany Sita molekularne Cement portlandzki Polimery nieorganiczno-organiczne i organometaliczne Polimery krzemoorganiczne Polifosfazeny Poliborazeny

9 XVII Polimery metaloorganiczne Polimery koordynacyjne Zalecana literatura POLIMERY TERMOSTABILNE Charakterystyka polimerów termostabilnych Budowa polimerów termostabilnych Poliaryleny Polisiarczki Polisulfony Łańcuchowe polimery heterocykliczne Polimery drabinkowe Spiropolimery Zalecana literatura POLIMERY WĘGLOWE Grafit Diament Skala twardości Mohsa Węgiel w stanie szklistym Włókna węglowe Polimery ze strukturami fulerenowymi Krótka historia odkrycia fulerenów Budowa fulerenów Nanorurki węglowe Polimery plazmowe Polikarbiny Zalecana literatura POLIMERY PÓŁPRZEWODZĄCE Poliacetylen Polianilina Polipirol Politiofen Mechanizmy przewodzenia polimerów półprzewodzących Proces domieszkowania Zastosowanie polimerów półprzewodzących Kompozyty przewodzące

10 XVIII Piezopolimery Zalecana literatura POLIMERY FOTOAKTYWNE Polimery fotochromowe Polimery o nieliniowych właściwościach optycznych Polimery fotoprzewodzące Podstawy kserografii Polimery elektroluminescencyjne Fotorezysty polimerowe Płyty kompaktowe Stereolitografia Zalecana literatura CIEKŁE KRYSZTAŁY I POLIMERY CIEKŁOKRYSTALICZNE (LCP) Krótka historia odkrycia ciekłych kryształów Budowa polimerów ciekłokrystalicznych Właściwości użytkowe polimerów ciekłokrystalicznych Polimery liotropowe Polimery termotropowe z mezogenami w łańcuchu głównym Polimery termotropowe z mezogenami w łańcuchu bocznym Metody badania LCP Specjalne zastosowania LCP Zalecana literatura POLIMERY SUPRAMOLEKULARNE Rodzaje polimerów supramolekularnych Polimery dendrymerowe Polimery katenanowe Polimery kaliksarenowe Polimery rotaksanowe Cyklodekstryny Polimery o strukturach nadmolekularnych Zalecana literatura NANOWARSTWY I NANOKOMPOZYTY POLIMEROWE Układy dyspersyjne nanocząsteczek Formowanie błonek nanometrowych za pomocą nośników Formowanie błonek nanometrowych za pomocą wagi Langmuira

11 XIX Polimeryzacja interkalacyjna Nanokompozyty polimerowe Zalecana literatura POLIMERY JONOWE Polimery z wiązaniami jonowymi Polielektrolity Jonity Zmiękczanie wody Dealkalizacja wody Jonity jako katalizatory Joneny Polisole Jonomery Zalecana literatura MEMBRANY POLIMEROWE Podstawowe pojęcia i zjawiska membranowe Membrany porowate Membrany kompozytowe Odsalanie wody morskiej Membrany jonowymienne Zalecana literatura BIOPOLIMERY Klasyfikacja biopolimerów Kwasy nukleinowe Peptydy i białka Denaturacja białek Białka strukturalne Polisacharydy Celuloza Lignina Skrobia Chityna i chitozan Alginaty Agary Dekstran

12 XX Kauczuk naturalny Krótka historia kauczuku naturalnego Kauczuk naturalny Budowa chemiczna i fizyczna kauczuku naturalnego Kauczuk naturalny gutaperka Kauczuk naturalny balata Rośliny kauczukodajne kok-sagiz i tau-sagiz Wulkanizacja kauczuków Zalecana literatura POLIMERY W MEDYCYNIE Biomateriały polimerowe Modyfikacja polimerów do celów medycznych Polimery w stomatologii Polimery w chirurgii kostnej Polimerowe cementy kostne Uzupełnienie ubytków kostnych Syntetyczne nici chirurgiczne Implanty polimerowe Sztuczna skóra Polimery do rekonstrukcji kości Polimery w chirurgii serca Zastosowanie polimerów do wyrobu soczewek kontaktowych Zastosowanie polimerów jako środków krwiozastępczych Zastosowanie absorbentów polimerowych w hemoperfuzji Zastosowanie membran polimerowych w hemodializie Kleje medyczne Materiały opatrunkowe Zastosowanie polimerów w farmacji Polimery rozpuszczalne w wodzie do celów medycznych Kontrolowane uwalnianie leków Polimery jako osłony biologiczne Polimerowe nośniki leków Reaktory polimerowe w medycynie Polimery jako lekarstwa Zalecana literatura DEGRADACJA POLIMERÓW Oddziaływanie czynników fizycznych na polimery Degradacja polimerów Zalecana literatura

13 XXI LITERATURA OGÓLNA Wstęp do nauki o polimerach Budowa polimerów Budowa makrocząsteczek polimerów Oddziaływania międzycząsteczkowe w polimerach Masy molowe makrocząsteczek Struktura fizyczna polimerów Morfologia polimerów krystalicznych Sieciowanie, mieszaniny i stopy polimerowe Właściwości elektryczne polimerów Właściwości optyczne polimerów Właściwości mechaniczne polimerów Właściwości termiczne polimerów Roztwory polimerów Polimeryzacja rodnikowa Kontrolowane reakcje polimeryzacji rodnikowej Badanie mechanizmu i kinetyki polimeryzacji Kopolimeryzacja Kopolimeryzacja szczepiona i blokowa Polimeryzacja jonowa Polimeryzacja koordynacyjna i jonowo-koordynacyjna Specjalne rodzaje polimeryzacji Polimeryzacja stopniowa (polikondensacja) Polimery nieorganiczne i organometaliczne Polimery termostabilne Polimery węglowe Polimery półprzewodzące Polimery fotoaktywne Ciekłe kryształy i polimery ciekłokrystaliczne (LCP) Polimery supramolekularne Nanowarstwy i nanokompozyty polimerowe Polimery jonowe Membrany polimerowe Biopolimery Polimery w medycynie Degradacja polimerów Indeks