Конформации полимерных блоков

Поведение полимера — каучука — в блоке объясняется свойствами макромолекулярных цепей, из которых он построен. Независимые движения элементов полимерной цепи определяются ее конформационной лабильностью. Иными словами, полимерная цепь обладает гибкостью. Гибкость полимерной цепи — ее важнейшее свойство в аспекте рассматриваемых здесь вопросов. При этом необходимо различать термодинамическую гибкость и кинетическую гибкость. Первая ответственна за равновесные свойства полимера, в частности за высокоэластичность каучука она определяется числом конформаций цепи, обладающих одинаковыми или близкими энергиями. Кинетическая гибкость характеризует скорость конформационной перестройки цепи. Она определяется высотами энергетических барьеров, которые при этом необходимо преодолеть. [c.121]

Как и Гпл величина Tg определяется гибкостью (кинетической) полимерной цени и силами межмолекулярного взаимодействия. В настоящее время в отдельных случаях удается найти корреляцию между локальной структурой макромолекулы на уровне триад и значениями Tg, однако следует иметь при этом в виду, что Tg также зависит, строго говоря, и от временных эффектов, от условий и методики эксперимента, от молекулярной массы полимера, содержания разветвлений в цепи или густоты пространственной сетки, наконец, от степени вытяжки и т. п. Словом, значения Tg зависят от характера молекулярной агрегации полимера в блоке. Иначе говоря, как и в случае прочих физических свойств полимеров, при обсуждении значений Тg необходимо учитывать не только локальную конформацию участков макромолекулы (сегментов), но и конформацию полимерной цепи в целом. [c.166]

Связь между строением и свойствами полиуретановых эластомеров. Вообще специфической структурной особенностью полимера, сообщающей ему каучукоподобные свойства, является наличие длинных цепей. Обычно эти цепные молекулы свернуты, но, изменяя их конформацию, можно создавать большие деформации. Однако система должна обладать, во-первых, достаточной внутренней подвижностью, чтобы сделать возможным подобные перегруппировки, и, во-вторых, редко расположенными узлами сетки, чтобы происходила в основном эластическая деформация, а не пластическое течение [53]. Было высказано предположение [54], что в материале с высоким сопротивлением раздиру поперечные связи должны быть расположены регулярно и разделены полимерными блоками с молекулярным весом 20000— 30 000. Такая структура легко реализуется в полиуретанах на основе линейных полиэфиров, где сшивание вначале происходит только по концам исходных блоков. Места узлов сетки в полимере на основе разветвленного полиэфира, наоборот, расположены слишком близко друг к другу, что приводит к менее желательным свойствам продукта. [c.116]

К областям применения ЯМР-спектроскопии высокого разрешения для характеристики полимеров относятся изучение конфигурации полимерных цепей (форма цепей полимера, образованная основными валентными связями) исследование конформации полимерных цепей (форма цепей полимера, обусловленная вращением вокруг основных валентных связей) анализ распределения последовательностей и тактичности в полимерах и сополимерах установление разницы между полимерными смесями, блок-сополимерами, чередующимися сополимерами и статистическими сополимерами исследование переходов спираль — клубок изучение молекулярных взаимодействий в полимерных растворах, диффузии в полимерных пленках, совместимости полимеров и полимерных смесей исследование процессов сшивания изучение механизма роста цепи при винильной полимеризации. [c.339]

Вопросы, решаемые методом инфракрасной спектроскопии, очень разнообразны. По спектрам можно определять химическое строение новых соединений, механизм химических реакций, конформацию полимерной цепи, регулярность присоединения звеньев в макромолекуле, тип и энергию меж- и внутримолекулярных взаимодействий, изучать ориентацию и упорядоченность макромолекул в блоке полимера, а также превращения полимеров при воздействии физических и химических факторов. [c.3]

К вопросу о конформации цепи в концентрированных системах внимание исследователей привлек Флори [1] еще в 1953 г. и с тех пор неоднократно возвращался к этому вопросу [2—5]. Согласно представлениям Флори, цепь в концентрированном растворе и блоке имеет 0-размеры, и структура такой системы представляет беспорядочный войлок , систему перепутанных цепей. Теоретические оценки, основанные на методе среднего поля [6—8], дают основание для такого вывода. Вместе с тем ряд экспериментальных данных [9—11], а также требования плотной упаковки [12, 13] привели к выводу о том, что в концентрированных растворах и в блоке полимерные цепи развернуты по сравнению с 0-конформацией и образуют пачечные структуры. Ряд других данных [14—16] был истолкован в том смысле, что цепи образуют свернутые доменные структуры. И только появление ряда однозначных экспериментов по рассеянию медленных нейтронов положило, казалось, конец этой дискуссии было показано, что полистирол [17—20] и полиметилметакрилат [21, 22] в стеклообразном состоянии, полиэтилен [23, 24] и полиэтиленоксид [25] в расплаве имеют невозмущенные размеры. [c.161]

Сложные зависимости между структурой и действием для многих классов ФАП изучены пока еще недостаточно, в особенности с количественной точки зрения. Чтобы фармакологические исследования в этом направлении были успешными, следует четко знать тонкую структуру синтезированных ФАП, в том числе стереохимию цепи, ММР, конформацию в растворе и т. д. Создание монодисперсных ФАП с однозначной и заранее заданной структурой (аналогично низкомолекулярным ФАВ) является трудной задачей, но в будущем ее решать необходимо. Поиски решения следует проводить по нескольким направлениям. Одно из них — синтез ФАП из олигомерных блоков, получаемых, как правило, методами синтеза низкомолекулярных соединений. Другое — применение таких методов полимеризации мономеров, содержащих ФАВ, которые дают полимеры с очень узким ММР. Полимеризация не должна сопровождаться побочными реакциями, такими как сшивание цепей или образование разветвлений. Особенно важна степень блочности сополимеров, определяющая реакционную способность привитых групп — вставок и остатков ФАВ. Ее регулирование с использованием микропроцессорной техники уже сейчас вполне реально, а сама степень блочности в полимерном продукте реакции должна служить одной из важных характеристик ФАП. [c.266]

В первой части обсуждены тенденции развития области поликонденсации. На базе современных данных проанализированы особенности равновесной и неравновесной поликонденсации, константы равновесия различных процессов, влияния на них строения исходных веществ, природы реакционной среды, температуры реакции, включая равновесие в таких новых, сложно протекающих процессах, как поликонденсация тетранитрилов ароматических тетракарбоновых кислот с диаминами. Проанализированы механизм и закономерности формирования макромолекул в процессах поликонденсации, в том числе формирования микроструктуры полимерной цепи в процессах сополикон-денсации (образование статистических и блок-сополимеров), получения полимеров, построенных по типу "голова к хвосту" и конформационно-специфической поликонденсации, с учетом химического строения исходных веществ, функциональности, реакционной способности функциональных групп, природы реакционной среды, возможных побочных процессов. Рассмотрена проблема разнозвенности поликонденсационных полимеров и показана необходимость ее познания для создания полимеров с желаемым комплексом свойств. Проанализированы данные о влиянии природы реакционной среды на физическую структуру синтезируемых поликонденсацией полимеров с жесткими цепями макромолекул и показаны возможные пути регулирования конформаций макромолекул в процессе синтеза. [c.4]

Широкие перспективы для изменения свойств одного и того же Б. заложены в возможности изменения конформаций отдельных полимерных блоков. Действуя различными растворителями и осадителями на один и тот же образец Б., состоящий, напр., из жестких и гибких отрезков макромолекул, можно сознательно реализовать глобулярную и фибриллярную формы, т. е. получить из одного и того же сополимера различные по свойствам продукты. Напр., для Б. изопрена и стирола глобулизация каучукового компонента при распрямленных полимерных цепях полистирола приводит к получению жесткого пластика, а фибриллярная вытянутая форма цепей полиизопрена и глобулярная для полистирола дает эластичный каучукоподобный материал. [c.136]

Растворимость Б. определяется растворимостью составляющих их компонентов. При значительной разнице в растворимости соответствующих гомополимеров Б., как правило, растворяются значительно хуже, чем составляющие их компоненты. Однако при правильном подборе растворителей, что особенно легко достигается в случае близких по химич. природе компонентов, Б. способны образовывать истинные р-ры Б., состоящие из дифильных компонентов, легко образуют коллоидные р-ры, особенно в растворителях, растворяющих только один из компонентов (и, естественно, являющихся осадителем для другого компонента). Используя разную растворимость компонентов Б., можно легко менять конформацию цепей отдельных полимерных блоков и после удаления растворителей получать из одного и того же Б. различные по свойствам материалы (см. выше о Б. изопрена и стирола). Способность Б. к образованию коллоидных р-ров используют для получения на нх основе неионогенных детергентов и эмульгаторов ( нлюроники , тетроники см. выше). Свойства таких Б. и их эффективность как поверхностно-активных веществ зависят от состава и длины блоков (таблица). [c.137]

Макромолекула П. состоит из сопряженных фрагментов, расположенных относительно друг друга под углами 0° < 0 < 90°. По этой причине полимерные цепн имеют разл. конформации. Для оценки длины фрагмента сопряжения введено понятие эффективное сопряжение , или блок сопряжения , к-рое условно выражается числом сопряженных мономерных звеньев в аналогичном по строению ко-планарном низкомол. полиене. Положение максимума в электронном спектре поглощения или люминесценции указанного полнена характеризует длину блока сопряжения в данном П. Одна из причин появления блоков сопряжения-некопланарность соседних мономерных звеньев в полимерной цепи, вызванная стерич. отталкиванием валентно не связанных атомов. Нарушение копланарности уменьшает перекрывание л-орбиталей и изменяет энергшо резонанса приблизительно пропорционально os O. Величина блока сопряжения зависит от условий синтеза, но мало изменяется с увеличением длины макромолекулы. [c.617]

Расчет гибкости конкретных полимерных цепей должен основываться на их химическом строении. Так, конформации мономерных звеньев в полимерах типа (—СН2—СНН—) (например, полистирол, см. рис. 3.1) и (—СН2—СНг—) определяются преимущественно взаимодействиями массивных боковых привесков Н. Сведения об этих конформациях удается получить путем исследования кристаллических полимеров методом рентгеноструктурного анализа. Вследствие конфигурационной гетерогенности и дисперсии длин цепей обычные полимеры не кристаллизуются или кристаллизуются лищь частично. Однако стереоре-гулярные полимеры кристаллизуются хорощо, их можно получить даже в виде монокристаллов. Но в блоке и стереорегулярные полимеры кристаллизуются не полностью. Наряду с гетерогенностью, кристаллизации препятствуют кинетические факторы. Для того чтобы образовать кристалл, макромолекулы должны переориентироваться. Стастические флуктуирующие клубки закристаллизоваться не могут — цепи должны вытянуться. Даже если термодинамические условия благоприятствуют развертыванию клубков и ориентации цепей, эти процессы могут потребовать слищком длительного времени по сравнению с временем опыта. Необходимо преодолеть барьеры внутреннего вращения. Равновесные термодинамические свойства поворотно-изомерной макромолекулы определяются разностями энергий поворотных изомеров напротив, кинетические свойства определяются высотами энергетических барьеров. Для кристаллизации существенна не только термодинамическая, но и кинетическая гибкость цепей. Прогрев полимера или его набухание в низкомолекулярном растворителе облегчают кристаллизацию. [c.132]

Таким образом, исходя из представлений Т. Фокса, вязкость конденсированных полимерных систем определяется в первую очередь свойствами индивидуального макромолекулярного клубка. Это подчеркивается предположением о тождественности размеров эффективного клубка в предельно разбавленном растворе в тета-растворителе, где конформация макромолекул действительно может быть принята клубкообразной, и в концентрированных растворах и у полимеров в блоке — в системах, для которых нельзя высказать никаких соображений о конформациях макромолекул. Тем не менее как эффективный параметр, определяемый суммой взаимодействий макромолекулы со средой, оказывается величиной, характеризующей вязкость конденсированных систем вплоть до блочного полимера. Хотя этот вывод, скорее качественный, чем количественный, все же универсальность критического значения Х и возможг ность использования как определяющего параметра не могут [c.185]

Взаимодействие М. блоксополимера с растворителем может иметь и другой характер, приводя к образованию сегрегированных структур (см. рис. 1, д). Если механич. смесь полимеров, соответствующих блокам, в данном растворителе при данной темп-ре не распадается на равновесные жидкие фазы, обогащенные одним каким-либо полимерным компонентом, то клубок будет иметь нормальную конформацию типа рис. 1, а. Если же в макроскопич. системе такое разделение на фазы происходит (часто — и неудачно, ибо это название не отражает физич. сути явления,— говорят при этом о несовместимости полимеров в р-ре), то оно произойдет и в микросистеме размеры такого микросегрегированного клубка не слишком отличаются от суммы размеров автономных блоков. [c.61]

Исследование дифракции электронов [556] показало, что элементарная ячейка монокристаллов, полученных осаждением, идентична элементарной кристаллической ячейке гомополимера полиэтиленоксида. Как и в обычных полимерных монокристаллах [269, 324], ось с практически перпендикулярна плоскости кристалла. Так как толщина монокристаллов, судя по электронномикроскопическим снимкам, составляет около 100 А, то был сделан вывод о том, что полимерные цепи в монокристалле должны иметь складчатые конформации. На рис. 6.10, а показана возможная модель монокристаллов блок-сополимера складчатые закристаллизованные цепи ПЭО располагаются между слоями некри- [c.158]

Согласно опубликованным данным, толщины межфазных слоев в полимер-полимерных системах составляют обычно не более 5—10 нм. Наибольшее число исследований проведено для блок-сополимеров с микрофазовым разделением компонентов, однако эти системы не являются предметом нашего рассмотрения. Для смесей гомополимеров таких данных очень мало, что обусловлено трудностями проведения эксперимента. Для смеси ПММА—эпоксидное связующее толщина межфазного слоя по методике Фонка оценена равной 1—2 нм. Для смесей кристаллизующихся компонентов ПЭ-полиоксиметилен толщина слоя не превышает 5—10 нм [478, 516]. Вместе с тем, по данным электронной микроскопии, толщины межфазных слоев достигают несколько микрометров [543]. Такое расхождение данных обусловлено неравновесностью систем вследствие незавершенного фазового разделения. Кроме того, это обусловлено также тем, что если рентгенографическим или термодинамическим методом оценивают межфазный слой, связанный с градиентом плотности, то электронная микроскопия позволяет выявить морфологические изменения (иной масштабный уровень), а ИК-спектроскопия — конформационные различия макромолекул на границе раздела и в объеме полимеров. Поэтому, даже если плотности компонентов на значительном удалении от границы раздела будут соответствовать плотностям компонентов в объеме полимера, конформации макромолекул в разделенных фазах и межфазной области могут различаться. [c.221]

Даже небольшая информация о физических свойствах привитых полимеров уже полезна. Поведение разбавленных растворов привитых полимеров указывает на значительную роль взаимодействия между химически различными последовательностями [173]. Эти взаимодействия проявляются в том, что химически различные участки цепи несовместимы друг с другом. С этой точки зрения привитые полимеры аналогичны блок-сополимерам. Интересно отметить, что эффективность этих взаимодействий в разбавленном растворе и, следовательно, конформации и размер макромолекул зависят от природы растворителя. Селективная сольватация одних участков цепи растворителем способствует разделению молекул привитого полимера. Например, если не-сольватированная основная цепь сохраняется в растворе за счет сольватированных ветвей, наблюдается образование мономолекулярной мицеллы [173[. Такие структуры существуют в растворе полидифен и лпропен а, содержащего полистирольные ветви, в смеси диоксана и циклогексана. При большом содержании циклогексана каждая молекула похожа на маленькую частицу геля, окруженного сольватиро-ванными ветвями, которые удерживают ее от выпадения. Образование таких структур сопровождается сильным сжатием полимерных молекул. [c.100]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология