10. Строение и свойства полимеров.
Свойства полимеров зависят от молекулярной массы, состава структурной единицы полимера, а также формы структуры макромолекулы. Свойство полимера как функция молекулярного веса определяется степенью полимеризации. Для полиэтилен n<20 – газообразное вещество, n=20-500 – жидкое, воскообразное, n> 500 – твердый продукт.
Свойства полимера от состава структурной единицы определяются наличием у макромолекулы двойных связей или функциональных групп, которые обуславливают повышенную реакционную способность полимеров. Отдельные макромолекулы могут сливаться поперечными связями. Например, вулканизация каучука серой с образованием резины (0,5 – 5% серы) и эбонита ( 20% серы и выше).
10.1 Форма и строение макромолекул полимера.
По строению полимеры делятся на линейные, разветвленные и сетчатые. Линейными называются полимеры, которые существуют в виде длинных неразветвленных цепей: ….-M-M-M-M-…… , М – мономерная единица
Пример:
полиэтилен ( - C
-C
-
,
натуральные и ненатуральные виды
синтетического каучука, капрон.
Разветвленными молекулами обладают крахмал, полисахариды, виниловые каучуки.
Синтетическими называют полимеры, построенные из длинных цепей, соединенных друг с другом в пространстве поперечными химич. Связями. Пример: фенолформальдегидные смолы, эбонит.
10.2. Три физических состояния линейных полимеров.
Угол между связями молекул 109,3 градуса!!!
Линейные и разветвленные макромолекулы имеют много комфорционных структур. Они могут изгибаться, скручиваться, распрямляться, поэтому для линейных и разветвленных полимеров характерно высокоэластичное состояние.
Линейные полимеры также обладают термопластическими свойствами: размягчаться при нагревании и затвердевать при охлаждении.
При разветвлении полимеров эластические и термопламические свойства становятся менее выраженными.
При образовании сетчатой структуры термопластичность теряется.
Линейные полимеры в зависимости от температуры могут находиться в 3 состояниях:
Стеклообразное (упругое, твердое)
Высокоэластичное (каучукоподобное)
Пластичное (вязкотянущееся)
Температуры
переходов из стеклообразного в
высокоэластичное состояние и из
высокоэластичного в пластичное называются
соответственно температурой стеклования
и температурой тянучести
.
В стеклообразном состоянии отсутствует движение всей молекулы, а проявляется лишь в колебании атома около положения равновесия.
Высокоэластичное состояние обусловлено подвижностью звеньев и гибкостью макромолекул.
Вязкотянучее ( пластичное) характеризуется подвижностью как отдельных звеньев, так и всей макромолекулы. Полимеры приобретают способность к диффузорному перемещению относительно друг друга.
Температуры стеклования и тянучести не имеют резкого температурного перехода, а обладают некоторыми температуным интервалом, в пределах которого совершают этот переход.
Температурный интервал сильно зависит от степени полимеризации n. Он быстро возрастает по мере увеличения степени полимеризации.
У сетчатых полимеров молекулы связаны в тесные каркасы, поэтому они не могут переходить из одного состояния в другое. При значительном повышении температуры они разлагаются.