Көпчүлүктү полимерлердин структурасы кандай деген суроо кызыктырат. Ага жооп ушул макалада берилет. Полимерлердин касиеттери (мындан ары - П) касиети аныкталган масштабга жараша, ошондой эле физикалык негиздери боюнча жалпысынан бир нече класстарга бөлүнөт. Бул заттардын эң негизги сапаты алардын курамындагы мономерлердин идентификациясы (М). Микроструктура деп аталган касиеттердин экинчи топтому, негизинен, бул Msтин Pдеги жайгашуусун бир Z масштабында билдирет. Бул негизги структуралык мүнөздөмөлөр бул заттардын физикалык касиеттерин аныктоодо чоң роль ойнойт, алар Р кандайча өзүн алып жүрөрүн көрсөтөт. макроскопиялык материал. Нано масштабдагы химиялык касиеттери чынжырчалардын ар кандай физикалык күчтөр аркылуу өз ара аракеттенүүсүн сүрөттөйт. Макро масштабда алар негизги P башка химиялык заттар жана эриткичтер менен кандайча өз ара аракеттенишерин көрсөтөт.
Идентификация
Р түзгөн кайталануучу шилтемелердин идентификациясы анын биринчиси жанаэң негизги атрибут. Бул заттардын номенклатурасы, адатта, П-ти түзгөн мономер калдыктарынын түрүнө негизделет. Кайталануучу бирдиктин бир гана түрүн камтыган полимерлер гомо-Р деп аталат. Ошол эле учурда, кайталануучу бирдиктердин эки же андан көп түрүн камтыган Ps сополимерлер деп аталат. Терполимерлерде кайталануучу бирдиктердин үч түрү бар.
Полистирол, мисалы, стирол М калдыктарынан гана турат жана ошондуктан Homo-P катары классификацияланат. Этилен винилацетат, экинчи жагынан, кайталануучу бирдиктин бир нече түрүн камтыйт жана ошондуктан сополимер болуп саналат. Кээ бир биологиялык П-лар көп түрдүү, бирок структуралык жактан байланышкан мономердик калдыктардан турат; мисалы, ДНК сыяктуу полинуклеотиддер нуклеотиддердин төрт түрүнөн турат.
Иондошуучу суббирдиктерди камтыган полимер молекуласы полиэлектролит же иономер катары белгилүү.
Микроструктура
Полимердин микроструктурасы (кээде конфигурация деп аталат) негизги чынжыр боюнча M калдыктарынын физикалык жайгашуусу менен байланышкан. Бул P структурасынын элементтери болуп саналат, алар өзгөртүү үчүн коваленттик байланышты үзүүнү талап кылат. Түзүлүшү Pтин башка касиеттерине күчтүү таасир этет. Мисалы, табигый каучуктун эки үлгүсү алардын молекулаларында бирдей мономерлерди камтыса дагы, ар кандай туруктуулукту көрсөтө алат.
Полимерлердин структурасы жана касиеттери
Бул пунктту тактоо үчүн абдан маанилүү. Полимердик структуранын маанилүү микроструктуралык өзгөчөлүгү анын архитектурасы жана формасы болуп саналат, алар кантип байланыштуубутак чекиттери жөнөкөй сызыктуу чынжырдан четтөөгө алып келет. Бул заттын тармакталган молекуласы бир же бир нече каптал чынжыр же орун алмаштыруучу бутактары бар негизги чынжырдан турат. Тармактуу П-нын түрлөрүнө жылдыз П-, тарак П-, щетка П-, дендронизацияланган П-, тепкич Р, дендримерлер кирет. Топологиялык жалпак кайталануучу бирдиктерден турган эки өлчөмдүү полимерлер да бар. P-материалын ар кандай түзүлүштөр менен синтездөө үчүн ар кандай ыкмаларды колдонсо болот, мисалы, жандуу полимеризация.
Башка сапаттар
Полимердик илимдеги полимерлердин курамы жана структурасы тармакташуу катуу сызыктуу P-чынжырчасынан четтөөгө алып келээрине байланыштуу. Тармактар туш келди пайда болушу мүмкүн, же реакциялар белгилүү бир архитектураларга багытталган болушу мүмкүн. Бул маанилүү микроструктуралык өзгөчөлүк болуп саналат. Полимердин архитектурасы анын көптөгөн физикалык касиеттерине, анын ичинде эритме жана эриттин илешкектүүлүгүнө, ар кандай составдарда эригичтигине, айнек өтүү температурасына жана эритмедеги жеке Р-катуштардын өлчөмүнө таасир этет. Бул полимерлердин курамындагы компоненттерди жана түзүлүшүн изилдөө үчүн маанилүү.
Бутактуу
Полимердик молекуланын өсүп жаткан учу (а) кайра өзүнө же (b) башка P-кылчасына жабышып, экөө тең суутектин тартылышы аркылуу ортоңку бөлүк үчүн өсүү зонасын түзө алат. чынжыр.
Бутактуу эффект - химиялык кайчылаш байланыш -чынжырлардын ортосунда коваленттик байланыштардын пайда болушу. Crosslinking Tg жогорулатууга жана күч жана катуулугун жогорулатууга умтулат. Башка колдонуулардын арасында бул процесс күкүрттүн кайчылаш байланышына таянган вулканизация деп аталган процессте каучуктарды бекемдөө үчүн колдонулат. Мисалы, унаа шиналары абанын агып кетишин азайтуу жана алардын туруктуулугун жогорулатуу үчүн жогорку күчкө жана кайчылаш байланышка ээ. Ал эми резина кайчылаш эмес, бул каучуктун сыйрылышына жана кагаздын бузулушуна жол бербейт. Таза күкүрттүн жогорку температурада полимердеши анын эмне үчүн эриген абалда жогорку температурада илешкек болуп калышын түшүндүрөт.
Тор
Өтө кайчылаш байланышкан полимер молекуласы P-тармагы деп аталат. Жеткиликтүү жогорку кайчылаш байланыштын катнашы (C) чексиз тармактын же гелдин пайда болушуна алып келиши мүмкүн, мында ар бир мындай бутак жок дегенде бир башка менен байланышкан.
Тирүү полимеризациянын тынымсыз өнүгүшү менен бул заттардын белгилүү бир архитектура менен синтези жеңилдеп баратат. Жылдыз, тарак, щетка, дендронизацияланган, дендримерлер жана шакекче полимерлер сыяктуу архитектуралар мүмкүн. Татаал архитектурадагы бул химиялык кошулмалар атайын тандалган баштапкы кошулмаларды колдонуу менен, же адегенде бири-бири менен байланышуу үчүн андан аркы реакцияларга дуушар болгон сызыктуу чынжырларды синтездөө аркылуу синтезделет. Түйүндүү Ps көптөгөн молекула ичиндеги циклизациядан туратбир P-чынжырчасындагы шилтемелер (PC).
Бутактуу
Жалпысынан, бутактануу даражасы канчалык жогору болсо, полимердик чынжыр ошончолук тыгыз болот. Алар ошондой эле чынжырдын чырмалуусуна, бири-биринен өтүү жөндөмдүүлүгүнө таасир этет, бул өз кезегинде массалык физикалык касиеттерге таасирин тийгизет. Узун чынжыр штаммдары кошулмадагы байланыштардын санынын көбөйүшүнө байланыштуу полимердин бекемдигин, катуулугун жана айнек өтүү температурасын (Tg) жакшыртат. Экинчи жагынан, Z кокустан жана кыска мааниси чынжырлардын бири-бири менен өз ара аракеттенүү же кристаллдашуу жөндөмдүүлүгүнүн бузулушунан улам материалдын бекемдигин төмөндөтүшү мүмкүн, бул полимер молекулаларынын түзүлүшүнө байланыштуу.
Буталуулардын физикалык касиеттерге тийгизген таасиринин мисалын полиэтиленден тапса болот. Жогорку тыгыздыктагы полиэтилен (HDPE) бутактануунун өтө төмөн даражасына ээ, салыштырмалуу катуу жана, мисалы, ок өтпөс жилеттерди жасоодо колдонулат. Башка жагынан алганда, тыгыздыгы төмөн полиэтилен (LDPE) узун жана кыска жиптердин олуттуу көлөмүнө ээ, салыштырмалуу ийкемдүү жана пластикалык пленкалар сыяктуу колдонмолордо колдонулат. Полимерлердин химиялык түзүлүшү дал ушундай колдонмолорду колдойт.
Dendrimers
Дендримерлер тармакталган полимердин өзгөчө учуру, мында ар бир мономердик бирдик да тармактык чекит болуп саналат. Бул молекулалар аралык чынжыр чаташуу жана кристаллдашуу азайтат. Тиешелүү архитектура, дендриттик полимер, кемчиликсиз тармакташкан эмес, бирок дендримерлерге окшош касиеттерге ээалардын жогорку бутактануу даражасына байланыштуу.
Полимерлөө учурунда пайда болгон структуралык татаалдыктын даражасы колдонулган мономерлердин функционалдуулугуна жараша болушу мүмкүн. Мисалы, стиролдун эркин радикалдуу полимеризациясында функционалдуулугу 2 болгон дивинилбензолдун кошулушу тармакталган P.
пайда болушуна алып келет.
Инженердик полимерлер
Инженердик полимерлерге каучук, синтетика, пластмасса жана эластомерлер сыяктуу табигый материалдар кирет. Алар абдан пайдалуу чийки зат болуп саналат, анткени алардын структурасын өзгөртүүгө жана материалдарды өндүрүүгө ылайыкташтырууга болот:
- бир катар механикалык касиеттерге ээ;
- көп түстөрдүн диапазонунда;
- башка тунуктук касиеттери менен.
Полимерлердин молекулалык түзүлүшү
Полимер мономерлер (M) деп аталган структуралык бирдиктерди кайталаган көптөгөн жөнөкөй молекулалардан турат. Бул заттын бир молекуласы жүздөгөн миллиондогон Мден туруп, сызыктуу, тармакталган же тармактык түзүлүшкө ээ болушу мүмкүн. Коваленттик байланыштар атомдорду, ал эми экинчилик байланыштар полимердик чынжырлардын топторун бириктирип, полиматериалды түзөт. Сополимерлер эки же андан көп түрдүү M.
түрүнөн турган бул заттын түрлөрү.
Полимер – бул органикалык материал жана мындай түрдөгү заттардын негизин көмүртек атомдорунун чынжырчасы түзөт. Көмүртек атомунун сырткы кабыгында төрт электрон бар. Бул валенттик электрондордун ар бири ковалентти түзө алатбашка көмүртек атому менен же чет өлкөлүк атом менен байланыш. Полимердин түзүлүшүн түшүнүүнүн ачкычы эки көмүртек атому башка атомдор менен жалпы үч байланышка ээ болушу мүмкүн. Бул химиялык кошулмада эң көп кездешүүчү элементтер жана алардын валенттүүлүк сандары: 1 валенттүү электрону бар H, F, Cl, Bf жана I; 2 валенттүү электрондор менен O жана S; n 3 валенттүү электрондору жана C жана Si 4 валенттүү электрондору менен.
Полиэтилендин мисалы
Молекулалардын узун чынжырларды түзүү жөндөмдүүлүгү полимерди жасоо үчүн абдан маанилүү. Этан газынан жасалган полиэтилен материалын карап көрөлү, C2H6. Этан газынын чынжырында эки көмүртек атому бар жана ар биринде экинчиси менен эки валенттүү электрон бар. Эгерде эки этан молекуласы бири-бири менен байланышса, ар бир молекуладагы көмүртек байланыштарынын бири үзүлүп, эки молекула көмүртек-көмүртек байланышы менен кошулушу мүмкүн. Эки метр туташтырылгандан кийин, чынжырдын ар бир учунда дагы эки эркин валенттүү электрон башка метрлерди же Р тилкелерин туташтыруу үчүн калат. Процесс ал молекуланын ар бир учундагы жеткиликтүү байланышты толтурган башка химиялык (терминатор) кошулуу менен токтогонго чейин көбүрөөк эсептегичтерди жана полимерлерди бириктирүүнү уланта алат. Бул сызыктуу полимер деп аталат жана термопластикалык кошулмалар үчүн курулуш материалы болуп саналат.
Полимердик чынжыр көбүнчө эки өлчөмдүү көрсөтүлөт, бирок алар үч өлчөмдүү полимердик түзүлүшкө ээ экенин белгилей кетүү керек. Ар бир шилтеме 109 ° бурчтакийинки, демек, көмүртек омурткасы TinkerToys ийилген чынжырындай космос аркылуу өтөт. Чыңалуу берилгенде бул чынжырлар созулуп, P узаруусу кристаллдык структураларга караганда миң эсе чоң болушу мүмкүн. Булар полимерлердин структуралык өзгөчөлүктөрү.
