ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Структура и основные свойства полимеров из "Полимерные метериалы" Свойства полимеров (прочность, теплостойкость, химическая стойкость, газонепроницаемость, прозрачность, твердость, эластичность и т. д.) определяются химическим строением элементарных звеньев, силами взаимодействия между макромолекулами, величиной, структурой и формой макромолекул [9]. [c.14] Химическое строение элементарных звеньев является важнейшим фактором, от которого зависят межмолеку-лярные взаимодействия, способность к ориентации, образованию кристаллов и, в конечном счете, физико-механи-ческие характеристики полимера. Химическая природа элементарных звеньев зависит от строения исходных соединений, используемых при синтезе полимеров и называемых мономерами. [c.14] Из мономеров, не содержащих полярных групп, получают полимеры, характеризующиеся весьма малыми силами межмолекулярного взаимодействия. Этим обусловлена гибкость полимерных цепей, а также повышенная морозостойкость и эластичность. Такими полимерами являются полиэтилен (—СНг—СНг—) , полибутадиен (—СНг—СН = СН—СН2—и др. [c.14] Существенное влияние на свойства полимеров оказывают различные полярные группы в составе элементарных звеньев гидроксильная —ОН, карбонильная 0=С . аминная ЫНг—, нигрильная N = С—, карбоксильная НООС— и др. [c.15] Полярные группы, придающие элементарным звеньям свойства диполей, являются причиной возникновения ку-лоновского притяжения между противоположными полюсами различных достаточно близко расположенных макромолекул. Тепловое движение диполей снижает силы межмолекулярного взаимодействия этого типа, поэтому они тем значительнее, чем ниже температура. Полярность элементарных звеньев способствует увеличению прочностных характеристик и теплостойкости полимера, но снижает его диэлектрические свойства и морозостойкость. [c.15] Энергия водородных связей-значительно ниже энергии валентных связей, однако суммарная энергия большого количества водородных связей между цепями оказыва ется достаточной для существенного изменения свойств полимера. Благодаря водородным связям увеличивается прочность полимеров, их теплостойкость, газонепроницаемость. [c.16] Водородная связь может возникнуть только при достаточном сближении электроотрицательного атома и атома водорода. Поэтому тепловое движение, возрастающее при повышении температуры, снижает количество и энергию водородных связей. В отличие от валентных связей между макроцепями водородные мостики не лишают полимеры способности плавиться при нагревании, хотя и могут приводить к повышению температуры размягчения. [c.16] Размер макромолекул оказывает большое влияние на свойства высокомолекулярных соединений. Полимеры одного химического строения, но разной степени полимеризации, могут обладать совершенно разными физическими и механическими свойствами. Так, полиэтилен высокого давления при степени полимеризации, равной 70, представляет собой маслообразное вещество, размягчающееся при 35°С при степени полимеризации свыше 700 полиэтилен является твердым пластическим материалом с температурой размягчения 100—110°С. [c.16] Молекулярный вес полимеров зависит от условий их синтеза. Во многих случаях стремятся ограничить молекулярный вес определенной оптимальной величиной. При слишком большой степени полимеризации вязкость расплава полимера может оказаться столь высокой, что будет затруднена его переработка в изделия. [c.17] Ранее макромолекулам линейных полимеров приписывали неизменяемую прямолинейную форму. В действительности полимерные цепи отличаются большой гибкостью и располагаются так, что образуют беспорядочные переплетения. Таким характером расположения макромолекул наряду с другими факторами обусловлено сцепление между ними. Силы сцепления отражаются на свойствах полимеров, увеличивая их прочность и температуру размягчения и снижая текучесть при нагревании. - -V Беспорядочное взаимное расположение макромолекул ) обусловливает аморфную структуру многих полимеров. / Упорядоченность расположения макромолекул, более ( плотные их упаковки характерны для полимеров с кри- съ лической структурой. Обычно такие полимеры не со- еО ит полностью из кристаллических образований и со-СХ1 жат некоторое количество аморфной фазы. [c.17] Принадлежность полимеров к аморфным или кристал-лотеским в значительной мере определяет их свойства, и повышении степени кристалличности обычно увели- гч аются прочность, жесткость, плотность и снижается эластичность. Образцы аморфных полимеров обладают одинаковыми физико-механическими свойствами во всех направлениях. Однако при растяжении образцов происходит ориентация макромолекул в направлении этой деформации, сопровождающаяся увеличением прочности полимера в направлении ориентации и возникновением анизотропии его свойств. [c.17] Размеры кристаллических образований в полимерах значительно меньше длины макромолекул, поэтому одна и та же полимерная цепочка может входить в состав нескольких кристаллических и аморфных областей. [c.18] Кристаллические образования могут вступать в более крупные ассоциации, называемые сферолитами. Поперечный размер сферолитов может достигать десятых долей миллиметра, тогда как размеры отдельных кристаллитов обычно не превышают нескольких сот ангстрем (1А = 1 10- см). [c.18] Способность полимеров кристаллизоваться определяется строением макромолекул. Ответвления от основной цепи, в особенности если размеры их значительны, снижают способность к кристаллизации. Также имеет значение пространственное расположение боковых групп по отношению к главной макроцепи. Это расположение может быть различным при одном-и том же химическом составе полимеров. При этом степень кристалличности окажется неодинаковой. Полимеры с нерегулярным расположением боковых групп — атактические — менее кри-сталличны, чем так называемые стереорегулярные полимеры [11]. К последним относят изотактические и син-диотактические полимеры. В макромолекулах изотакти-ческих полимеров боковые группы расположены по одну сторону от плоскости основной цепи. В макромолек улах синдиотактических полимеров боковые ответвления расположены поочередно по одну и другую сторону от плоскости главной цепи. [c.18] Вернуться к основной статье