Властивості і найважливіші характеристики

Лінійні полімери мають специфічний комплекс фізико-хімічних і механічних властивостей. Найважливіші з цих властивостей: здатність утворювати високоміцні анізотропні високоорієнто-вані волокна і плівки; здатність у високоеластичному стані набухати перед розчиненням; висока в'язкість розчинів. Цей комплекс властивостей обумовлений високою молекулярною масою, лан-цюговою будовою, а також гнучкістю макромолекул. При переході від лінійних ланцюгів до роз-галужених, рідких тривимірних сіток і, нарешті, до густих сітчастих структур цей комплекс влас-тивостей стає усе менш вираженим. Сильно зшиті полімери нерозчинні, неплавкі і нездатні до високоеластичних деформацій.

Полімери можуть існувати в кристалічному й аморфному станах. Необхідна умова криста-лізації - регулярність досить довгих ділянок макромолекули. У кристалічних полімерах можливе виникнення різноманітних надмолекулярних структур (фібрил, сферолітів, монокристалів, тип яких багато в чому визначає властивості полімерного матеріалу. Надмолекулярні структури в незакрис-талізованих (аморфних) полімерах менш виражені, ніж у кристалічних.

Незакристалізовані полімери можуть знаходитися в трьох фізичних станах: склоподібному, високоеластичному і в”язкотекучому. Полімери з низкою (нижче кімнатної) температурою пере-ходу зі склоподібного у високоеластичний стан називаються еластомерами, з високої - пластиками. У залежності від хімічного складу, будови і взаємного розташування макромолекул властивості полімери можуть мінятися в дуже широких межах. Так, 1,4.-цисполібутадієн, побудований із гнучких вуглеводневих ланцюгів, при температурі близько 20 °С - еластичний матеріал, що при температурі -60 °С переходить у склоподібний стан; поліметилметакрилат, побудований з більш твердих ланцюгів, при температурі близько 20 °С - твердий склоподібний продукт, що переходить у високоеластичний стан лише при 100 °С. Целюлоза - полімер з дуже твердими ланцюгами, з'єд-наними міжмолекулярними водневими зв'язками, взагалі не може існувати у високоеластичному стані до температури її розкладання. Великі розходження у властивостях полімерів можуть спостерігатися навіть у тому випадку, якщо розходження в будові макромолекул на перший пог-ляд і невеликі. Так, стереорегулярний полістирол - кристалічна речовина з температурою плавлення близько 235 °С, а нестереорегулярний взагалі не здатний кристалізуватися і розм'якшується при температурі близько 80 °С.

Полімери можуть вступати в наступні основні типи реакцій: утворення хімічних зв'язків між макромолекулами (так зване зшивання), наприклад при вулканізації каучуків, дубленні шкіри; роз-пад макромолекул на окремі, більш короткі фрагменти, реакції бічних функціональних груп полі-мерів з низькомолекулярними речовинами, що не торкаються основного ланцюга (так звані полі-мерподібні перетворення); внутрішньо-молекулярні реакції, що протікають між функціональними групами однієї макромолекули, наприклад внутрішньо-молекулярна циклізація. Зшивання часто протікає одночасно з деструкцією. Прикладом полімерподібних перетворень може служити оми-лення поліетилацетату, що приводить до утворення полівінілового спирту. Швидкість реакцій полімерів з низькомолекулярними речовинами часто лімітується швидкістю дифузії останніх у фазу полімеру. Найбільш явно це виявляється у випадку зшитих полімерів. Швидкість взаємодії макро-молекул з низькомолекулярними речовинами часто істотно залежить від природи і розташування сусідніх ланок щодо реагуючої ланки. Це ж відноситься і до внутрішньо-молекулярних реакцій між функціональними групами, що належать до одного ланцюга.

Деякі властивості полімерів, наприклад розчинність, здатність до грузлого плину, стабіль-ність, дуже чуттєві до дії невеликих кількостей чи домішок, що реагують з макромолекулами. Так, щоб перетворити лінійний полімер з розчинного в цілком нерозчинний, досить утворити на одну макромолекулу 1-2 поперечні зв'язки.

Найважливіші характеристики полімерів - хімічний склад, молекулярна маса і молекулярно-масовий розподіл, ступінь розгалуженості і гнучкості макромолекул, стереорегулярність і інші. Властивості полімерів істотно залежать від цих характеристик.

Дата добавления: 2014-01-04