1. Основные понятия (полимер, мономер, макромолекула). Определения.

Полимер - это высокомолекулярное соединение, состоящие из большого числа многократно повторяющихся структурных группировок (элементарных звеньев), соединенных в цепи химическими связями молекул: ПВХ (–СН₂-СHCL-CH₂-CHCL-), повторяющимся звеном является группировка (–СН₂-СHCL-).

Мономер — это низкомолекулярное вещество, образующее полимер в реакции полимеризации. Мономерами также называют повторяющиеся звенья (структурные единицы) в составе полимерных молекул.

Например, пропилен СН₂=СH–CH₃ является мономером полипропилена:

Макромолекула - молекула с высокой молекулярной массой, структура которой представляет собой многократные повторения звеньев, образованных из молекул малой молекулярной массы. Число атомов, входящих в состав макромолекул, может быть очень большим (сотни тысяч и миллионы).

Если добавление или удаление одного, или нескольких звеньев не влияет на молекулярные свойства, молекула может считаться макромолекулой.

Например, полиэтилен, получаемый при полимеризации этилена CH2=CH2:

...-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-...  или   (-CH2-CH2-)n

Молекулярная масса макромолекул достигает десятков - сотен тысяч (и даже миллионов) атомных единиц.

2. Основные понятия (структурное звено, степень полимеризации). Дать определения.

Группа атомов, многократно повторяющаяся в цепной макромолекуле, называется ее структурным звеном.

...-CH₂-CHCl-CH₂-CHCl-CH₂-CHCl-CH₂-CHCl-CH₂-CHCl-... - ПВХ

В формуле макромолекулы это звено обычно выделяют скобками:(-CH₂-CHCl-)_n

По строению структурного звeна макромолекулы можно сказать о том, какой мономер использован в синтезе данного полимера и, наоборот, зная формулу мономера, нетрудно представить строение структурного звeна.

Строение структурного звена соответствует строению исходного мономера, поэтому его называют также мономерным звеном.

Степень полимеризации - число мономерных звеньев в молекуле полимера или олигомера. Обычно обозначается индексом «n» за скобками, включающее мономерное звено. Степень полимеризации является важной характеристикой полимеров – она равна числу элементарных звеньев в макромолекуле. Структурная формула ПВХ (–СН₂-СHCL-)_n, где n-степень полимеризации. Полимеры с низкой степенью полимеризации называют олигомерами.

n >> 1

3. Особые механические свойства полимеров

Особые механические свойства:

1. эластичность - способность к высоким обратимым деформациям при относительно небольшой нагрузке (каучуки);

2. малая хрупкость стеклообразных и кристаллических полимеров (пластмассы, органическое стекло);

3. способность макромолекул к ориентации под действием направленного механического поля (используется при изготовлении волокон и пленок).

Особые свойства полимеров объясняются не только большой молекулярной массой, но и тем, что макромолекулы имеют цепное строение и обладают уникальным для неживой природы свойством - гибкостью.

Механические свойства полимерных материалов, связанные с наличием длинных макромолекул, проявляют следующие особенности:

1. развивают под действием внешних механических сил большие обратимые (высокоэластические) деформации, достигающие десятков, сотен и даже тысячи процентов;

2. имеют релаксационный характер реакции тела на механическое воздействие, т.е. зависимость деформаций и напряжений от длительности (частоты) воздействия. Эта зависимость обусловлена отставанием деформации от напряжения и может проявляться в чрезвычайно широком временном диапозоне;

3. изменяют механические свойства в зависимости от условий получения,способа переработки, что обусловлено существованием разнообразных форм надмолекулярной структуры.Это связано с существованием в полимерных телах разнообразных форм надмолекулярной структуры, времена перестройки которых могут быть настолько велики, что полимер при одних и тех же условиях может устойчиво существовать в состояниях с различной морфологией.

4. Способность под действием анизотропного механического воздействия приобретать резкую анизотропию механических свойств и сохранять ее после прекращения воздействия.

5. Способность претерпевать под действием механических сил химические превращения.

В различных физических состояниях полимеры характеризуются различными специфическими механизмами разрушения, во многих из которых существенную роль играют релаксационные процессы. Линейные и разветвленные полимеры могут находиться в трех основных физических состояниях –стеклообразном, высокоэластическом и вязкотекучем, трехмерные (сшитые) только в первых двух из этих состояний.