Магнитные свойства и строение полимеров

Полимеры являются диамагнетиками, поскольку в них скомпенсированы электронные парамагнитные моменты (спины электронов). Но так как ядра имеющихся в полимерах атомов имеют магнитные моменты, оказывается возможным поглощение энергии электромагнитного поля. Это обеспечивает применение магнитных методов для исследования их строения и свойств. Наиболее распространенным является метод ядерного магнитного резонанса. [c.231]

Наша книга не претендует на охват всех разделов физики н механики полимеров. В трех ее частях представлены наиболее важные сведения о строении и свойствах полимеров. В первой рассмотрены строение, физические состояния, кристаллизация и стеклование как основные фазовые и релаксационные переходы, статистическая и молекулярная физика макромолекул и полимерных сеток, а также некоторые вопросы термодинамики механических свойств полимеров. Во второй рассмотрены механические, электрические, магнитные и оптические свойства, относящиеся к релаксационным явлениям в полимерах. В третьей представлены важнейшие тепловые и механические свойства, связанные с прочностью и разрушением, а также с трением и износом полимеров. [c.8]

АНИЗОТРОПИЯ — явление, состоящее в том, что физические свойства тел (механические, оптические, электрические, магнитные и др.) в отличие от изотропии, в зависимости от направления, различны. А. обусловлена строением тела, наличием кристаллической структуры или асимметрией молекул. Практическое значение имеет А. кристаллов, жидких кристаллов, полимеров. [c.26]

Строение и свойства полимеров в последние годы начали исследовать методами радиоспектроскопии. Наиболее важен раздел радиоспектроскопии, связанный с магнитными свойствами электронных оболочек молекул и атомных ядер, поэтому его называют спектроскопией магнитного резонанса или просто магнитным резонансом, обусловленным поглощением энергии переменного магнитного поля имеющимися в веществе магнитными моментами, которое происходит на резонансной частоте. [c.267]

Диэлектрическая релаксационная спектроскопия, в частности, применяется для исследования гребнеобразных ЖК полимеров. Это связано, во-первых, с дипольной природой обычных мезогенных фрагментов, а во-вторых, с отсутствием в таких системах сосуществующих аморфной и кристаллической фаз, что создает определенные трудности для исследования обычных полимеров. Анизотропные восприимчивость и проницаемость облегчают создание ориентированной структуры электрическим и магнитным полями. Кроме того, химическим строением полимера можно легко управлять, вводя в отдельные участки молекул функциональные группы различной химической природы. Эти два фактора в совокупности позволяют успешно интерпретировать механизмы наблюдаемых релаксационных процессов. Более того, получаемая информация дает представление и о молекулярных процессах, обусловленных рядом других свойств, например, о процессах вязкоэластической релаксации [6], которые трудно или неинтересно измерять. [c.261]

Физика полимеров в той части, которая рассматривает полимеры как конструкционные материалы, является сравнительно новым разделом физики твердого тела [15]. Физику твердого тела, и физику полимеров в частности, интересует связь между строением и свойствами веществ. Любые твердые тела, в том числе и полимеры, представляют собой сложные системы, в которых можно выделить ряд важнейших подсистем (решетка, молекулы, атомные ядра, система электронов, система спинов, фононы и др.). Хотя указанные подсистемы связаны между собой, воздействия на твердые тела различных силовых полей (механических, электрических и магнитных) вызывают раздельное проявление их особенностей. Этим определяется эффективность изучения взаимосвязи строения и физических свойств различных твердых тел методами электронного парамагнитного и ядерного магнитного резонанса, а также диэлектрическими и акустическими методами. [c.6]

Физика и механика полимеров широко использует идеи и методы физики твердого тела, физики жидкого состояния, термодинамики и статистической физики. Так, например, и физику твердого тела, и физику полимеров интересует связь между физическими свойствами и строением веществ. Любые твердые тела, в том числе и полимеры, представляют собой сложные системы, из которых можно выделить ряд важнейших подсистем (решетка, атомы с соответствующими электрическими квадрупольными и магнитными моментами ядер, электроны и ядра с соответствующими спинами, фононы, атомные группы, сегменты, макромолекулы и др.). Хотя указанные подсистемы связаны между собой, различные силовые поля (механические, электрические и магнитные) воздействуют на них не одинаково. Этим определяется эффективность изучения взаимосвязи строения и физических свойств различных твердых тел методами электронного парамагнитного и ядерного магнитного резонансов (ЭПР и ЯМР), диэлектрическими и ультразвуковыми методами. [c.9]

Со строением молекул, их движением и взаимодействием связаны механические, тепловые, электрические, магнитные и многие другие свойства вещества. Молекулы непрестанно волнуют воображения ученых, являются объектом исследования в физике, химии, молекулярной биологии, физике полимеров, медицине. Определяются состав молекул, их размер и форма, длины связей и валентные углы, поляризуемость и дипольные моменты, частоты и амплитуды колебаний атомов и другие величины. В зависимости от состава и своего строения молекулы характеризуются различной степенью устойчивости к нагреванию, потоку радиации и другим физическим воздействиям. Строение же молекул, т. е. расположение атомов в них, предопределяется электронной конфигурацией атомов и характером химических связей между ними. [c.114]

Приводятся сведения о строении и физических свойствах макромолекул и структуре полимеров, термодинамике последних и их растворов, статистической физике макромолекул и полимерных сеток, релаксационных явлениях (механическая, электрическая и магнитная релаксация). Рассматриваются такие состояния полимера, как высокоэластическое, ориентированное и жидкокристаллическое. Отличительная особенность книги — математическое описание теории процессов и явлений, свойственных полимерным системам. [c.2]

В физике твердого тела для различных классов кристаллов наблюдаются сверхсостояния (сверхпроводимость, ферромагнетизм и сверхпластичность для металлов, сегнетоэлектрическое состояние для диэлектриков), для квантовой жидкости (гелия) наблюдается сверхтекучесть. Полимеры обладают своим сверхсостоянием, которое называется высокоэластнческим состоянием. Высокоэластическое состояние объясняется не только структурой полимерных молекул или макромолекул, но и свойством внутреннего вращения, известным для простых молекул в молекулярной физике. Теория высокой эластичности основывается на применении конформ анионной статистики макромолекул, которая является развитием статистической физики в физике полимеров. Аморфные полимеры по структуре сложнее, чем низкомолекулярные вещества, но в их ближнем порядке примыкают к строению жидкостей. Релаксационные и тепловые свойства расплавов полимеров и жидкостей во многом аналогичны (процесс стеклования, реология). Кристаллические полимеры по своему строению похожи на твердые тела, но сложнее в том отношении, что наряду с кристаллической фазой имеют в объеме и аморфную фазу с межфазными слоями. По электрическим свойствам полимеры — диэлектрики и для них характерно электретное состояние, по магнитным свойствам полимеры — диамагнетики, а по оптическим свойствам они характеризуются ярко выраженным двойным лучепреломлением при молекулярной ориентации. При этом все полимеры обладают уникальными механиче- [c.9]

Но дело не только в том, чтобы добиться высокой прочности. Важно также выявить зависимость между химическим строением и всем остальным комплексом -физических, химических, физиологических, магнитных, электрических свойств полимера. Это задача полимерной химии. И не удивительно, что к ней сейчас приковано внимание исследователей всех стран. [c.176]

Свойства полимерных материалов, как известно, определяются химическим строением вещества полимера и его вторичной структурой. Это в полной мере относится к физико-химическим, физико-механическим, электрофизическим, оптическим, магнитным и другим свойствам углей. Многие из них непосредственно связаны с природой и структурой углеродного каркаса углей. Рассматривая его возникновение и структурно-химические преобразования в процессе карбонизации органического вещества, мы приходим к выводу о накоплении в угольной структуре валентных модификаций атомов (5/)%)ар и в некоторых случаях вр л.. С этим связаны изменения электронной структуры (возрастание доли л-электро-нов, степени их делокализации и др.) и соответствующие изменения электрофизических, оптических и других свойств. Преобразование энергетического спектра электронной структуры ведет за собой также изменения многих физико-химических свойств (например, окислительно-восстановительных). [c.239]

Несмотря на значительное число работ по полифенилацетиле-ну строение его цепи до настоящего времени однозначно не установлено и является предметом дискуссий. Ранее нри рассмотрении строения полимеров с системой сопряжения на основании исследования их электрических и магнитных свойств [80] было сделано лредноложение о том, что мономерные звенья в них присоединены по типу голова к голове и хвост к хвосту . Полученные в настоящее время экспериментальные результаты не подтверждают это [65]. [c.152]

В книге помещены статьи крупнейших советских ученых в области физики высокомолекулярных соединений по механической, диэлектрической и магнитной релаксации полимеров и композиций на их основе. Особое внимание уделяется связи прочностных и вязкоупругих свойств полимеров с их химическим составом, а также с молекулярным строением и надмолекулярной структурой. [c.2]

Особенности строения макромолекул и многообразие форм молекулярной подвижности в полимерах приводит к набору релаксационных процессов, каждый из которых связан с тепловым движением кинетических единиц определенного вида и может быть описан спектром времен релаксации. Времена релаксации, связанные с подвижностью крупных отрезков макромолекулы, например сегментов, а тем более с подвижностью элементов надмолекулярной структуры, могут быть довольно большими. Соответствующие им релаксационные процессы протекают медленно. Мелкомасштабные движения макромолекул обеспечивают более быстрые релаксационные процессы. В связи с широкой шкалой времен релаксации большая часть физических свойств полимеров имеет релаксационную природу. Так, релаксационный характер носят все механические свойства, а также электрические (диэлектрическая проницаемость, электропроводность), магнитные (магнитная восприимчивость и проницаемость). [c.4]

Пиридин образует с хлоридами Мп(П), Со(П) и Си(П) комплексы 9 [27, 32, 56, 68]. На полимерное строение этих веществ указывают исследования их магнитных свойств. Октаэдрическая координация между атомами металлов и двойной мостиковой связью хлора [56] подтверждена кристаллографическими исследованиями [27, 32]. Теплота диссоциации полимерной октаэдрической формы Со(С5Н5К)2С12 до мономерной тетраэдрической формы составила только 3,2 ккал/моль [68]. Таким образом, основная цепь в таких полимерах не очень прочная. Пиразин, который по структуре напоминает пиридин, также реагирует с солями металлов с образованием лине1шых полимеров 10 [50]. Предложенная структура состоит из двойных тракс-мостиковых связей, образующих октаэдр, которые соединены остатками пиразина. Таким образом, двойная мостиковая связь реализуется в одном направлении плоскости макромолекулы, а одинарная мостиковая связь — в другом. Тер- [c.158]

В последнее время получен ряд новых полимерных материалов, макромолекулы которых имеют систему сопряженных двойных связей. Эти полимеры характеризуются интересными магнитными свойствами. В этой связи следует отметить работы по синтезу полиаминохинонов [16]. Так, при взаимодействии хлоранила с бензидином получены полимеры, которым приписывают следующее строение [c.266]

После того как было изучено регулярное строение натурального каучука, исследователи неоднократно предпринимали попытки синтезировать полимеры, которые бы обладали сходными с ним структурой и свойствами. Многочисленные опыты полимеризации диенов дали интересные результаты, позволившие сделать теоретические выводы о влиянии температуры, инициаторов и роли поли-меризационной среды на способ соединения молекул мономера в цепи. Так, например, была высказана мысль о том, что более высокая температура способствует присоединению мономера по принципу А-Цис, а более низкая — по принципу , А-гранс это объяснялось различием в свободных энергиях активации этих типов реакций. И хотя долгое время не удавалось доказать справедливость этой гипотезы для полимеризации диенов, именно благодаря ее использованию был достигнут дальнейший прогресс в области получения полимеров с регулярной молекулярной структурой. Только недавно, с применением высокочувствительных физических методов, в особенности ядерного магнитного резонанса, было установлено, что при полимеризации виниловых мономеров с заместителями, имеющими большой объем, в условиях низких температур образуются соединения с повышенным содержанием фракций син-диотактической структуры. [c.8]

В связи с большим практическим значением комбинированных материалов рядом авторов выполнены теоретические расчеты, посвященные установлению количественной взаимосвязи между строением и составом композиций, а также свойствами компонентов, с одной стороны, и свойствами композиций, с другой стороны [50, гл. 1]. Оделевским предложен метод расчета обобщенной проводимости гетерогенных композиций [51]. Полученные этим автором соотношения для обобщенной проводимости можно использовать для расчета электрической ироводимости, теплопроводности, магнитной и диэлектрической проницаемости композиции. Однако эти соотношения имеют ограниченную применимость, так как не могут предсказать изменение проводимости композиции во всем диапазоне составов и справедливы лишь при сравнительно небольшом различнии значений проводимости полимера и наполнителя. Наиболее перспективна для разработки моделей проводимости таких систем теория протекания (перколяции) [52, гл. 3 53, гл. 5] Эта теория, учитывающая возникновение агрегатов частиц (кластеров), позволяет описать зависимость электрической проводимости наполненной системы во всем диапазоне составов. [c.74]

Анизотропны также такие свойства, как диэлектрич. проницаемость, электрич. проводимость ориентированных полимеров. Как уже отмечалось, анизотропия физич. свойств в ориентированных полимерах связана с особенностями их строения, т. е. со степенью распрям-лонности цепных макромолекул и с их взаимным расположением. Поэтому для изучения общей А. с. необходимо использовать методы, дающие информацию о молекулярной и надмолекулярной ориентации и структуре двойное лучепреломление, поляризационную инфракрасную спектроскопию, рентгеноструктуриый анализ, ядерный магнитный резонанс и др. Все эти методы хорошо чувствуют общую анизотропию ориентированного полимера, но информативность их различна. [c.70]

Вследствие сложности экспериментальной техники и ограниченного набора ядер, способных к мессбауэров-скому взаимодействию, ядерную С. начали использовать для исследования полимеров лишь недавно. Метод м. б. использован для изучения химич. строения катализаторов и механизма инициирования при твердофазной полимеризации природы химич. связей мессба-уэровских ядер, входящих в макромолекулы поверхностных явлений на границе раздела полимер — субстрат, если в последнем имеются мессбауэровские ядра (напр., адгезии полимеров к субстратам, содержащим металлы) локальных магнитных полей вблизи атомов железа, входящего в виде малых примесей в состав природных полимеров (ДНК и ее комплексов с белками) свойств армированных пластиков, наполнитель к-рых одержит мессбауэровские ядра (напр., стеклопластиков, если в состав стекла входят атомы Sn или W). [c.235]

Все рассматриваемые здесь своеобразные исследования возникли в связи с тем, что можно назвать загадкой силиконов почему они ведут себя именно так, а не иначе Никакие сведения о химическом строении метилполисилоксана, никакие предварительные данные о связи кремний — углерод не могли объяснить особенных физических характеристик силиконовых полимеров. Химические свойства были понятны, даже ожидались заранее, физические же свойства оставались загадкой. Все особенности указывали на слабое внутримолекулярное взаимодействие и исключительную гибкость цепей. Предполагалось, что причина этого заключается во внутреннем движении необычного рода, но без прочной физической основы. Затем появилась новая техника ядерного магнитного резонанса, которая в условиях высокой разрешающей способности одна давала возможность исследовать внутреннее движение твердых тел наблюдением ширины и отклонения адсорбционной полосы или полос. Хотя эту аппаратуру трудно построить и еще труднее добиться устойчивых экспериментов, тем не менее она ясно показала, что действительно существует значительное количество внутреннего движения и в чистом кристаллическом метилсилоксане и в твердых силиконовых полимерах. Это движение не ограничивается колебанием или отклонением кремний-кислородной связи, но явственно включает вращение метильных групп вокруг связи кремний — углерод, причем оно сохраняется до низких температур [1]. Причины такой свободы вращения (по сравнению со связью углерод — углерод) еще не ясны, но почти определенно связаны с длиной связи. Энергетический барьер для вращения метильной группы в СНзСС1з равен 6 ккал/моль [2], в то время как для СНз81С1з он составляет примерно половину этого, а движение существует до 4° К. В полимере метилсилоксана с молекулярным весом 1 090 ООО барьер для вращения метильной группы составляет всего только 1,5 ккал/моль , т. е. меньше, чем в метаноле [2]. Если мы припишем это различие большему расстоянию связи углерод — кремний, то это должно вызвать дальнейшее усиление движения для аналогичных соединений германия. Поскольку связь германий — кислород будет неиз- [c.60]

В послевоенный период происходит еще более интенсивное развитие физической химии. Этому способствовало быстрое расширение области использования ее методов и выводов и сильное увеличение ее экспериментальных и теоретических возможностей Доступные пределы температур расширяются до 0,00001 К в сто рону низких температур и десятков тысяч К в сторону высоких Становятся доступными давления до 100 килобар и выше и ва куум до 10 мм рт. ст. Чрезвычайно обогатились методы иссле дования строения и свойств молекул. Сюда относятся, в частности, развитие техники инфракрасных спектров, исследование спектров при низких температурах, возможность использования достижений электроники и радиотехники, элек -ронного парамагнитного резонанса (ЭПР), ядерного магнитного резонанса (ЯМР), применение автоматики, широкое использование быстродействующих электронных вычислительных машин, развитие метода масс-спектрометрии, использование радиоактивных изотопов и ядерных излучений, квантовых генераторов (лазеры). Возможность использования в лабораторных исследованиях новых видов материалов (полупроводники, полимеры и др.). [c.24]

АНИЗОТРОПИЯ — явление, состоящее в том, что физич. свойства тол (механич., оптич., электрич., магнитные и др.) в зависимости от направления характеризуются различными величинами. Часто в-во, изотропное в отношении одних свойств, проявляет А. в отношении других. В случае однородной А. зависимость физич. свойств от направления одинакова в различных точках среды она обусловлена строением тела — наличием кристаллич, структуры или резко выраженной асимметрии молекул. Неоднородная (местная) А. во.эникает в результате односторонних деформаций тела (напр., при механич. обработке металлов). Поверхностный слой всякого тела также вызывает местную А, на границе раздела фаз (см. Поверхностные явления). Практически наиболее важны явления А, кристаллов, жидких кристаллов и полимеров. [c.114]