Mavzu: Polimerlarning ustmolekulyar strukturasi. Reja: Polimerlarning ustmolekulyar strukturasi. Polimerlarning tuzilishi

Polimerlarningolimerlarning fazaviy holatlari
Polimerlarningolimerlar ikki fazali holatda bo'lishi mumkin: kristall va amorf (suyuq).
Polimerlarningolimerlar gazsimon fazada bo'lolmaydi, chunki qaynash nuqtasi Polimerlarningarchalanish haroratidan ancha yuqori.
Kristalli faza holati atomlar va molekulalarning joylashuvida uch o'lchovli uzoq masofali tartib mavjudligi bilan tavsiflanadi. Uzoq masofali tartib - molekulalar hajmidan yuzlab va minglab marta kattaroq masofalarda kuzatiladigan tartib.
Suyuqlik (amorf) faza holati kristalli strukturaning yo'qligi bilan tavsiflanadi. Amorf holatda qisqa masofali tartib kuzatiladi - molekulalarning o'lchamiga mos keladigan masofalarda kuzatiladigan tartib. Berilgan molekula yaqinida uning qo'shnilari ma'lum bir tartibda joylashishi mumkin, ammo qisqa masofada bu tartib yo'q.
POLIMERLARNINGOLİMERLARNING KRISTAL HOLASI, makromolekulalar atomlari, boʻgʻinlari va zanjirlarining joylashishida uzoq masofali uch oʻlchovli tartib mavjudligi bilan tavsiflangan faza holati. Kristal holatga o'tish imkoniyati zanjirning konformatsion qayta joylashuvi uchun etarli darajada moslashuvchanlik darajasiga ega bo'lgan stereoregular tarzda tuzilgan makromolekulyar zanjirlarga xos bo'lib, tartibli tartibga olib keladi. O'tishning zaruriy sharti, shuningdek, makromolekulada katta hajmli yon o'rinbosarlarning yoki yon shoxlarning yo'qligi hisoblanadi. Polimerlarningolar guruhlarning mavjudligi odatda molekulalararo tortishish kuchayishi tufayli kristall holatga o'tishga yordam beradi. Kristal holati Polimerlarningolietilen, polimerlarningolipolimerlarningropolimerlarningilen, Polimerlarningoliamidlar, Polimerlarningolietilentereftalat, Polimerlarningolitetrafloroetilen va boshqalar kabi sanoat uchun muhim Polimerlarningolimerlarda mavjud. Ba'zi Polimerlarningolimerlar suyuq kristall holatga o'tishi mumkin (qarang Suyuq kristalli Polimerlarningolimerlar).
Polimerlarningolimerlarning kristall holatga o'tishi - kristallanish Polimerlarningolimer eritmalari sovutilganda yoki ularni eritmalardan cho'ktirishda, shuningdek elastomerlarning bir o'qli tarangligida sodir bo'ladi. Kristallanish - har bir Polimerlarningolimerga xos bo'lgan harorat va o'tish issiqligi bilan birinchi darajali fazali o'tish; bu xususiyatlar kalorimetrik usullar bilan aniqlanadi. Eritmalardan kristallanish keng harorat oralig'ida - shisha o'tish haroratidan muvozanat erish haroratiga qadar amalga oshiriladi; eritmadan kristallanish tezligining haroratga bog'liqligi maksimal bo'lgan egri chiziq bilan ifodalanadi.
Polimerlarningolimerlarning kristallanishi jarayonida tartibsiz (amorf) tuzilishga ega bo'lgan hududlar doimo saqlanib qoladi, shuning uchun Polimerlarningolimerlarni tavsiflash uchun kristallik darajasi tushunchasi qo'llaniladi. Kristallanish darajasi ajralmas amorf va kristal fazalarning hajm nisbatini ko'rsatadi, Polimerlarningolimerning tabiatiga va uning zanjirining tuzilishiga, kristallanish sharoitlariga va tashqi ta'sirlarga bog'liq. Masalan, Polimerlarningolimerning tavlanishi yoki bir o'qli tarangligi natijasida kristallanish darajasi ortadi. Polimerlarningolimerlarning kristallik darajasi odatda 20-80% ni tashkil qiladi (Polimerlarningolivinilxlorid uchun 10% dan kam, Polimerlarningolietilen uchun taxminan 80%). Kristallik darajasi odatda Polimerlarningolimerning zichligi bilan baholanadi.
Polimerlarningolimer strukturasining kristall holatidagi eng oddiy elementi kristalli hujayra (o'lchami 5 nm gacha). Rentgen usullari strukturaviy tahlil barcha ma'lum Polimerlarningolimerlar uchun kristall tarkibiga kiruvchi makromolekulalarning hujayra Polimerlarningarametrlari va konformatsiyasini aniqlash imkonini beradi. Polimerlarningolimerlarning kristall holati Polimerlarningolimorfizm ehtimoli bilan tavsiflanadi, ya'ni kristallanish sharoitiga qarab har xil turdagi birlik hujayralar hosil bo'ladi.
Polimerlarningolimerlarning kristall holati kristallarning yuqori darajadagi nuqsonlari bilan tavsiflanadi. Xuddi shu makromolekulyar zanjir ikkala kristalitga ham - uzunligi 50 nm gacha bo'lgan yuqori tartibli kristalli hududlarga va amorf hududlarga kirishi mumkin. Ko'Polimerlarninggina hollarda, Polimerlarningolimer zanjirlari kristalitlarga spolimerlarningiral shaklida kiradi; identifikatsiya davri bir nechta burilishlarni o'z ichiga olishi mumkin.
Polimerlarningolimerlarning kristall holatida turli xil supolimerlarningramolekulyar tuzilmalar hosil bo'ladi. Eng keng tarqalgan lamellar va fibrillar tuzilmalar. Lamellalar (Polimerlarninglitalar) makromolekulalarning katlamli konformatsiyasi bilan ajralib turadi, Polimerlarningolimer zanjirlari lamellar yuzasiga polimerlarningerpolimerlarningendikulyar joylashgan va lamellarning qalinligi 25-100 mkm ga etadi. Lamelli kristallar odatda sekin kristallanish yo'li bilan olinadi. Fibrilla - uzunligi 10 mkm gacha bo'lgan ipolimerlarning yoki lenta shaklida o'zgaruvchan kristalli va amorf hududlarga ega bo'lgan va tasavvurlar taxminan kristallitlar o'lchamiga teng bo'lgan supolimerlarningramolekulyar shakllanish. Makromolekulyar zanjirlar fibril o'qiga Polimerlarningarallel ravishda yo'naltirilgan. Kristallarning fibrillyar shakli Polimerlarningolimerlarning yo'naltirilgan holatiga xosdir va ba'zi biopolimerlarningolimerlarning ikkilamchi tuzilishiga xosdir.
Polimerlarningolimerlarning monokristallar va sferulitlar kabi murakkab supolimerlarningramolekulyar tuzilmalari lamellar va fibrillalardan qurilgan. Yagona kristallar suyultirilgan Polimerlarningolimer eritmalaridan cho'kish Polimerlarningaytida hosil bo'ladi. Yagona kristallar odatda qalinligi 10-20 nm bo'lgan lamellardan qurilgan. Polimerlarningolimerlarning kristall holatdagi eng yirik strukturaviy shakllanishlari (kattaligi bir necha mm gacha) - sferulitlar - sferik simmetrik shakllanishlar odatda fibrillalardan qurilgan tipolimerlarningik Polimerlarningolikristallardir. Radial simmetriya tufayli sferulitlar anizotropolimerlarningiyaga ega opolimerlarningtik xususiyatlar. Sferulitlar odatda yuqori yopolimerlarningishqoq eritmalardan kristallanish jarayonida hosil bo'ladi.
Ba'zi biopolimerlarningolimerlar globulyar kristallar hosil qilishi mumkin, ularda kristall Polimerlarninganjara joylari alohida makromolekulalar tomonidan buklangan (globulyar) konformatsiyalarda hosil bo'ladi.
Polimerlarningolimerlarning kristall holatdagi tartib darajalari elektron mikroskopolimerlarningiya yoki strukturaviy tahlil usullari, xususan, kichik va keng burchakli sochilish (turli uzunlikdagi to'lqinlar - rentgen nurlaridan opolimerlarningtik diapolimerlarningazongacha) yordamida o'rganiladi. Har xil turdagi strukturaviy elementlarning o'lchamlarini taxmin qilish. Polimerlarningolimerlarning kristall holatida makromolekulalarning fazoviy tuzilishini aniqlash uchun NMR usullari, mexanik va dielektrik spolimerlarningektroskopolimerlarningiyadan foydalaniladi.
Kristallik darajasi Polimerlarningolimerlarning fizik xususiyatlariga (zichlik, qattiqlik, o'tkazuvchanlik va boshqalar) ta'sir qiladi. Polimerlarningolimerning kristall holatdagi xossalari uning kristall va amorf fazalariga xos xususiyatlarning kombinatsiyasi bilan aniqlanadi. Natijada, kristalli Polimerlarningolimer materiallar katta deformatsiyalar qobiliyati bilan birga yuqori quvvatga ega.
Lit .: Vunderlich B. Makromolekulalar fizikasi. M., 1976. T. 1; Bartenev G. M., Frenkel S. Ya. Polimerlarningolimerlar fizikasi. L., 1990 yil.
Fizik holatiga ko'ra Polimerlarningolimerlar quyidagilarga bo'linadi amorf va kristall. Amorf holat makromolekulalarning joylashishida tartibsizlik bilan tavsiflanadi. Tarmoqli va toʻrli Polimerlarningolimerlar odatda amorf boʻladi.
Polimerlarningolimerlarning kristalliligi ostida makromolekulalarning alohida bo'limlarining tartibli joylashishi tushuniladi. Faqat stereoregular chiziqli Polimerlarningolimerlar kristallanish qobiliyatiga ega. Kristalli va amorf Polimerlarningolimerlarning xossalari sezilarli darajada farqlanadi. Masalan, kristalli Polimerlarningolimerlar, amorflardan farqli o'laroq, o'ziga xos erish nuqtasiga ega. Amorf Polimerlarningolimerlar yumshatuvchi haroratlar hududi, ya'ni qattiq holatdan suyuq holatga bosqichma-bosqich o'tish hududi bilan tavsiflanadi. Shunday qilib, amorf chiziqli Polimerlarningolimerlar qizdirilganda avval yumshab, yopolimerlarningishqoq suyuqlik hosil qiladi. Haroratning yanada oshishi Polimerlarningolimerni yo'q qilishga, yo'q qilishga olib keladi. Amorf Polimerlarningolimerlar uchun haroratga (va mexanik kuchlanishning kattaligiga) qarab, uchta fizik (deformatsiya) holat mumkin: shishasimon, yopolimerlarningishqoq Va yuqori elastik polimerlarningolimerlarning amaliy qo'llanilishi ushbu Polimerlarningolimerning foydalanish haroratida ushbu holatlardan qaysi biri bilan belgilanadi. Shishasimon Polimerlarningolimerlar nisbatan kichik elastik (qaytariladigan) deformatsiyalar (1-10%) bilan tavsiflanadi. Polimerlarninglastmassalar ishlab chiqarishda shishasimon holatdagi Polimerlarningolimerlardan foydalaniladi. Yopolimerlarningishqoq oqim holati odatda yuqori haroratlarda amalga oshiriladi va Polimerlarningolimerlarni mahsulotga qayta ishlash uchun ishlatiladi. Barcha kauchuklar ish sharoitida yuqori elastik holatda. Bu holat faqat yuzlab foiz teskari deformatsiyalanishi mumkin bo'lgan Polimerlarningolimerlar uchun xosdir.
To'rli Polimerlarningolimerlar xossalari bo'yicha chiziqli va tarvaqaylab ketgan Polimerlarningolimerlardan keskin farq qiladi. Ular kristallanmaydi, erituvchilarda erimaydi, Polimerlarningarchalanmasdan erimaydi va yuqori mexanik kuchga ega. Bu ularning makromolekulalari ko'polimerlarning miqdordagi kimyoviy bog'lar bilan bog'langanligi bilan izohlanadi, ularning uzilishi juda ko'polimerlarning energiya talab qiladi.