18.04.01 Химическая технология

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Энгельсский технологический институт» (филиал) Саратовского
государственного технического университета имени Гагарина Ю.А.
Кафедра «Химическая технология»
«УТВЕРЖДАЮ»
Проректор СГТУ по УР
проф. Лобачева Г.В.
__________________
«__»___________2015 г.
«УТВЕРЖДАЮ»
Директор Энгельсского технологического института
(филиала) СГТУ имени Гагарина Ю.А.
проф. И.Г. Остроумов
_______________________
«______» ___________ 2015
Программа
для поступления в магистратуру
по направлению18.04.01. «Химическая технология»
профиль «Химическая технология»
Обсуждено на заседании кафедры «Химическая технология»
Протокол № 1 от 2 сентября 2015 г.
Зав. кафедрой ХТ
профессор Т.П. Устинова
Утверждено на заседании УМКН
Протокол № 1 от 28 сентября 2015г.
Зав.кафедрой ХТ
профессор Т.П. Устинова
Энгельс 2015
ВОПРОСЫ К ВСТУПИТЕЛЬНОМУ ЭКЗАМЕНУ В МАГИСТРАТУРУ ПО
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ПРОГРАММЕ (ПРОФИЛЮ)
«Химическая технология»
по программе: «Химическая технология полимеров и композитов»
1.
Основные понятия и определения. Классификация полимеров в зависимости
от происхождения, химического состава и строения основной цепи, топологии
макромолекул.
2.
Классификация основных методов получения полимеров. Понятие о цепных
реакциях.
3.
Радикальная
полимеризация.
Методы
инициирования
(термическая,
фотохимическая, радиационная, электрохимическая). Основы кинетики радикальной
полимеризации.
4.
Ионная полимеризация: виды ионной полимеризации, катализаторы ионной
полимеризации.
Катионная
полимеризация.
Механизм
процесса.
Анионная
полимеризация. Механизм элементарных реакций образования активного центра, роста,
обрыва цепи при анионной полимеризации. Анионно-координационная полимеризация.
5.
Основы кинетики ионной полимеризации.
6.
Поликонденсация. Типы реакций поликонденсации. Механизм равновесной
поликонденсации. Кинетика равновесной поликонденсации.
7.
Технические приемы синтеза полимеров и характеристика основных
промышленных
полимеров
(поликарбонаты,
полистирол,
полиолефины,
поливинилхлорид, полиамиды, целлюлоза и ее производные, каучуки, полиэфирные,
эпоксидные, фенол-формальдегидные).
8.
Фазовые и агрегатные состояния полимеров. Аморфные полимеры.
9.
Современные представления о застеклованном состоянии полимеров.
Механизм процесса стеклования.
10.
Высокоэластическое
состояние
полимеров.
Релаксационный
характер
перехода из высокоэластического состояния в застеклованное.
11.
Вязкотекучее состояние полимеров. Механизм вязкого течения. Реология
расплавов полимеров. Формование изделий из полимеров в режиме вязкого течения.
12.
Кристаллические полимеры. Термодинамика кристаллизации. Специфика
фазовых переходов первого рода у полимеров.
13.
Кинетика кристаллизации полимеров.
Жидкокристаллическое
14.
состояние
полимеров.
Образование
жидкокристаллических систем у жесткоцепных полимеров. Фазовые равновесия.
Надмолекулярная организация аморфных полимеров и ее влияние на
15.
свойства полимерных тел. Надмолекулярная структура кристаллических полимеров.
16.
Деформационные и прочностные свойства полимеров.
17.
Набухание полимеров. Кинетика и термодинамика набухания.
18.
Растворимость полимеров. Термодинамический критерий растворимости.
Фазовые
диаграммы
полимер
–
растворитель.
Термодинамическое
поведение
макромолекул в растворах.
19.
Реологические свойства разбавленных растворов полимеров.
20.
Концентрированные растворы полимеров.
21.
Полимераналогичные превращения. Различные типы полимераналогичных
превращений (реакции замещения, присоединения, отщепления, изомерии в полимерной
цепи).
22.
Внутримолекулярные реакции. Полициклизация в полимерных цепях.
Лестничные и полулестничные полимеры, методы их получения и особенности свойств.
23.
Межмакромолекулярные
реакции.
Взаимодействие
полимеров
с
полифункциональными соединениями.
24.
Реакции структурирования полимеров.
25.
Деструкция полимеров. Химическая деструкция (гидролиз, алкоголиз,
ацидолиз, окислительная деструкция).
26.
Деструкция полимеров в результате физических воздействий (механическая,
фотохимическая, радиационно-химическая, термическая). Механизм и закономерности
термической деструкции.
27.
Химическое
и
структурно-химическе
модифицирование
полимерных
материалов и изделий.
28.
Наполненные полимеры.
29.
Физическая модификация. Способы проведения физической и химической
модификации.
30.
Пластификация, эластификация, легирование – механизм и связь со
свойствами.
31.
Физико-химические основы переработки полимеров через расплавы.
32.
Основные способы формования изделий из расплавов полимеров. Факторы,
влияющие на вязкость полимера. Изменение характеристик струи по мере удаления от
фильеры при формовании из расплава. Условия стабильного формования из расплава.
33.
Физико-химические основы переработки полимеров через растворы и
дисперсии: фазовое разделение по механизму спинодального распада.
34.
Термодинамика фазового разделения по механизму зародышеобразования.
35.
Физико-химические основы переработки полимеров в кристаллическом,
стеклообразном и высокоэластическом состоянии. Сущность явления вынужденной
эластичности.
36.
Физико-химические основы химического сшивания линейных полимеров и
олигомеров: термодинамический вывод зависимости модуля упругости сетчатых
полимеров от концентрации межузловых цепей. Основные параметры пространственного
сшивания олигомеров. Химический механизм сшивания.
37.
Теоретические основы создания полимерных композиционных материалов.
38.
Основные
стадии
традиционной
технологии
волокнонаполненных
(армированных) полимерных композиционных материалов. Новые приемы в технологии
армированных ПКМ. Физико-химия процессов.
39.
Физический смысл поверхностного натяжения. Связь между работой
адгезии и смачиванием. Взаимосвязь структуры и комплекса свойств полимерных
материалов.
40.
Виды и назначение термообработок полимерных изделий. Принципы
стабилизации полимеров.
41.
Совмещение
компонентов
полимерных
материалов:
характеристики
процесса смешения, режимы смешения. Статистические критерии процесса смешения.
Механизм ламинарного смешения как наиболее применимого в технологии полимерных
материалов.
42.
Технология переработки полимерных материалов методом экструзии.
Технологические
особенности
переработки
дисперсно-
и
волокнонаполненных
экструзионных композиций. Технология производства труб, рукавных полимерных
пленок, листов и плоских пленок, профильно-погонажных и вспененных изделий
экструзионным способом.
43.
Технология переработки полимеров методом прессования. Сущность
метода, требования к технологическим свойствам реактопластов, основные операции,
обоснование выбора технологических параметров и их влияние на качество изделий.
Технологическая схема производства прессовочных изделий. Технология прессования
армированных изделий и листовых пластиков.
44.
Технология переработки полимерных материалов методом литья под
давлением. Взаимосвязь режимов литья и свойств изделий. Технологическая схема
производства литьевых изделий. Специальные методы литья под давлением.
45.
Технология
совершенствования
литья
литьевого
вспененных
метода.
Пути
изделий.
повышения
Основные
направления
конкурентоспособности
продукции.
46.
Моделирование и оптимизация технологических процессов переработки с
использованием вычислительной техники.
47.
Принципы технологического оформления производств с применением
автоматизированных линий прессования и литья.
48.
Принципы создания малоотходных и энергосберегающих технологических
процессов переработки полимерных материалов.
Основная литература
1.Полимерные композиционные материалы: структура, свойства, технология:
учебное пособие / свойства, технология: учебное пособие / М.Л.Кербер, В.М.Виноградов,
Г.С.Головкин и др.; под ред. А.А.Берлина. – СПб.: Профессия, 2014. – 592 с.
2. Крыжановский, В. К. Технические свойства пластмасс / В. К. Крыжановский. –
СПб.: Профессия, 2014. – 256 с.: ил.
3. Физические и химические процессы при переработке полимеров / Под ред. М.Л.
Кербер.- СПб: Научные основы и технологии, 2013.- 314 с.
4. .Мийченко И.П «Технология полуфабрикатов из полимерных материалов». –
СПб.: Научные основы и технологии, 2012. – 374 с.
5. Шайерс. Дж Рециклинг пластмасс: наука, технологии, практика. СПб.: Научные
основы и технологии, 2012. – 640 с.
6. Холден Д.и др. – «Термоэластопласты» - СПб.: ЦОП «Профессия», 2011. – 720 с.
7. Функциональные наполнители для пластмасс. Под ред. Кулезнева (анг.) – СПб.:
Научные основы и технологии, 2010. – 462 с.
8. Грелльманн В. Испытания пластмасс.- СПб.: Профессия, 2010. – 715 с.
Дополнительная литература
1. Тагер А.А. Физико-химия полимеров. М.: Научный мир, 2007.- 576 с.
2.Литьё пластмасс под давлением / Т.А.Оссвальд. Л. – Ш.Тунг, П.Дж.Грэман; под
ред. Э.Л.Калинчева – СПб.: Профессия. 2008.–712с.
3.Технология
полимерных
материалов:
учебное
пособие
/
А.Ф.Николаев,
В.К.Крыжановский.– СПб.: Профессия, 2008.–544 с.
4.Ким, В. С. Оборудование заводов пластмасс: учеб. пособие для студ. вузов / В. С.
Ким, М. А. Шерышев. – М.: КолосС, 2008. – 588 с.
5.Уайт Дж.Л. Полиэтилен, полипропилен и другие полиолефины / пер. с англ. под
ред. Е.С.Цобкалло. СПб.: Профессия, 2007. – 256 с.
6. Власов, С. В. Основы технологии переработки пластических масс / С. В. Власов,
Э. Л. Калинчев, Л. Б. Кандырин. − М.: Химия, 2005. − 528 с.
7. Макаров, В. Г. Промышленные термопласты: справочник / В. Г. Макаров, В. Б.
Коптенармусов. – М. : АНО «Издательство «Химия», «Издательство «КолосС», 2003. –
208 с.
8. Перепелкин К.Е. Армирующие волокна и волокнистые полимеры композиты. –
МПб. НОТ, 2009. – 380 с.
9.Михайлин Ю.А. Специальные полимерные композиционные материалы. – СПБ.:
Научные основы и технологии, 2009. – 660 с.
ВОПРОСЫ К ВСТУПИТЕЛЬНОМУ ЭКЗАМЕНУ В МАГИСТРАТУРУ ПО
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ПРОГРАММЕ (ПРОФИЛЮ)
«Химическая технология»
по программе: «Технология электрохимических производств»
Цель экзамена – дать возможность студентам обобщить полученные за период
обучения знания, показать знание общих закономерностей, управляющих процессами в
технике на микро- и макроуровне, умение использовать эти закономерности для
разработки новых объектов техники и технологии.
Экзамен
включает
проверку
знаний
по
теоретической
электрохимии,
электрохимическим технологиям, коррозии и защиты металлов от коррозии, современным
проблемам и методам исследования в функциональной гальванотехнике.
Электрохимические системы, классификация электродов и электродных реакций.
Законы Фарадея. Электродные потенциалы: поверхностный, внешний, внутренний;
гальвани- и вольта-потенциалы; ЭДС; неравновесные бестоковые потенциалы. Ток
обмена. Уравнение Нернста. Диаграммы Пурбэ. Мембранное равновесие и мембранный
потенциал.
Ионселективные
электроды.
Взаимодействие
между
электролитом
и
растворителем; теории электролитической диссоциации Аррениуса и межионного
взаимодействия.
Полиэлектролиты. Неводные растворы электролитов. Неравновесные
явления в растворах электролитов: диффузия, миграция, электропроводность, числа
переноса.
Электропроводность
расплавов
и
твердых
электролитов.
Двойной
электрический слой (ДЭС), механизм возникновения и методы изучения. Емкость ДЭС;
модели
ДЭС.
Электродная
поляризация
и
перенапряжение.
Поляризационные
сопротивление и емкость. Основные закономерности диффузионной кинетики при
стационарной и нестационарной диффузии. Законы Фика. Три уравнения диффузионной
кинетики.
Электрохимическое
перенапряжение;
основные
уравнения
теории
замедленного разряда; уравнение Фрумкина. Кинетика сложных электрохимических
реакций.
Перенапряжение
при
выделении
кислорода
и
водорода.
Кажущиеся
коэффициенты переноса, стехиометрическое число лимитирующей стадии и частные
порядки
реакций.
Химическое
перенапряжение.
Перенапряжение,
связанное
с
образованием зародышей новой фазы и их ростом. Основные методы исследования
кинетики и механизма электрохимических процессов и определения их кинетических
параметров:
коэффициента
плотности
тока
диффузии
обмена,
(метод
константы
стационарных
скорости,
энергии
поляризационных
активации,
кривых,
потенциостатический, гальваностатический, потенциодинамический методы и метод
переменного тока).
Кинетика реакций выделения металлов на жидких катодах. Лимитирующая стадия
процесса.
Роль
диффузионного
массопереноса.
Влияние
природы
катиона
разряжающегося металла на величину плотности тока обмена на жидком электроде.
Влияние состава раствора и рН. Наличие ПАВ на скорость электровосстановления
металлов на жидких катодах. Кинетика реакций при электроосаждении металлов на
твердых катодах. Перенапряжение кристаллизации. Механизм роста дву – и трехмерных
зародышей и рост катодного осадка, влияние состава раствора, pH, режима электролиза на
качество гальванического покрытия. Влияние ПАВ на кинетику электроосаждения
металлов. Работы Лошкарева. Периодические явления при электроосаждении металлов.
Роль
водорода при получении
электроосаждения
металлов
гальванических осадков. Особенности кинетики
из
комплексных
электролитов
Ориентированное
электроосаждение металлов. Образование текстуры. Дефекты кристаллической решетки в
электроосажденном металле. Кинетические закономерности электроосаждения сплавов.
Поляризационные кривые совместного электроосаждения металлов. Факторы, влияющие
на соотношение компонентов в составе сплава. Структура сплавов. Химическая
металлизация неметаллических покрытий. Химическое меднение диэлектродов. Влияние
состава электролита, температуры, перемешивания на качество химической меди.
Стабильность
электролитов.
Беспалладиевая
внедрение металлов в твердые электроды.
металлизация.
Электрохимическое
Основные определения и понятия. Развитие
теоретических представлений. Научное и практическое значение явления катодного
внедрения. Твердые растворы, интерметаллические соединения. Стадии реакции.
Взаимодействия
кристаллической
катиона
решетке
раствора
металла
с
металлом
электрода.
электрода.
Роль
вакансий
Термодинамические
в
факторы,
определяющие возможность протекания процесса катодного внедрения. Механизм
катодного внедрения.
При рассмотрении конкретных процессов функциональной гальванотехники
особое внимание уделяется механизму формирования первичного монослоя покрытия
(металл, сплав, оксид) и последующего роста слоя в толщину и действующим в этих
случаях кинетическим закономерностям: должно быть отражено влияние процессов
диффузии в растворе, диффузии в поверхностном слое электрода, адсорбции, а также ионмолекулярных взаимодействий в растворе электролита; влияние предварительной
подготовки поверхности рабочего электрода, конструкции электролизной ванны.
Рекомендуемая литература:
Теоретическая электрохимия: учебник / А. Л. Ротинян, К. И. Тихонов [и др.].
1.
- М. : Студент, 2013. - 496 с. : ил. ; 21 см. - Библиогр.: с. 485-487 (93 назв.). Рекомендовано
Гос.
образовательным
учреждением
высшего
проф.
образования
"Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева".
Гамбург, Ю.Д. Теория и практика электроосаждения металлов [Электронный
2.
ресурс] / Ю.Д. Гамбург, Дж. Зангари; пер. с англ.-Эл. изд.-Электрон. текстовые дан. (1 файл pdf:
441с.). - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2015. - Систем. требования: Adobe Reader XI; экран
10". Режим доступа: http://www.studentlibrary.ru/book/ISBN9785996329014.html
Теоретические основы коррозионных процессов [Электронный ресурс]:
3.
учеб. пособие / С.Л. Березина [и др.]. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014. - 69, [3]
с.: ил. Режим доступа: http://www.studentlibrary.ru/book/ISBN9785703837115.html
Семенова, И.В. Коррозия и защита от коррозии [Электронный ресурс]/ И.В.
4.
Семенова, Г.М. Флорианович, А.В. Хорошилов; под ред. И.В. Семеновой. - 3-е изд., перераб. и
доп.
-
М.:
ФИЗМАТЛИТ,
2010.
-
416
с.
Режим
доступа:
http://www.studentlibrary.ru/book/ISBN9785922112345.html
5.
Хенце, Г. Полярография и вольтамперометрия. Теоретические основы и
аналитическая практика [Электронный ресурс] / Г. Хенце; пер. с нем. -2-е изд. (эл.). - М.:
БИНОМ.
Лаборатория
знаний,
2014.-284
с.:
ил.
Режим
доступа:
http://www.studentlibrary.ru/book/ISBN9785996323760.html
6.
Соловьева, Н.Д. Экологические проблемы электрохимических производств
[Текст]: учебное пособие / Н.Д. Соловьева, Е.А.Савельева, О.В.Рябова. – Энгельс: Изд-во
ЭТИ
(филиал)
СГТУ,
2012.
–
69
с.Режим
доступа:
http://techn.sstu.ru/new/SubjectFGOS/Default.aspx?kod=1011&tip=4
7.
Виноградов,
С.
С.
Организация
гальванического
производства.
Оборудование, расчет производства, нормирование / С. С. Виноградов; ред. В. Н.
Кудрявцев. - М. : Глобус, 2002. - 208 с. : ил.; 21 см. - Библиогр.: с. 189 (14 назв.).
8.
Виноградов, С. С. Экологически безопасное гальваническое производство /
С.С. Виноградов; ред. В. Н. Кудрявцев. - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Глобус, 2002. - 352
с.: ил.; 21 см. - Библиогр.: с. 341-343 (42 назв.).
Зав. кафедрой ХТ,
профессор
Устинова Т.П.