Ko'pchilikni polimerlar qanday tuzilishga ega degan savol qiziqtiradi. Bunga javob ushbu maqolada keltirilgan. Polimer xossalari (keyingi o'rinlarda - P) mulkning aniqlangan shkalasiga, shuningdek, uning fizik asosiga qarab, odatda, bir necha sinflarga bo'linadi. Ushbu moddalarning eng asosiy sifati ularning tarkibidagi monomerlarning o'ziga xosligi (M). Mikrostruktura deb nomlanuvchi ikkinchi xossalar to‘plami mohiyatan ushbu M.larning Pda bir Z shkalasida joylashishini bildiradi. Bu asosiy strukturaviy xarakteristikalar ushbu moddalarning umumiy jismoniy xususiyatlarini aniqlashda katta rol o‘ynaydi, bu esa P ning o‘zini qanday tutishini ko‘rsatadi. makroskopik material. Nano o'lchovdagi kimyoviy xususiyatlar zanjirlar turli jismoniy kuchlar orqali qanday o'zaro ta'sir qilishini tasvirlaydi. Ibratli miqyosda ular asosiy P ning boshqa kimyoviy moddalar va erituvchilar bilan oʻzaro taʼsirini koʻrsatadi.
Identifikatsiya
P ni tashkil etuvchi takrorlanuvchi havolalarning identifikatori birinchi vaeng muhim xususiyatdir. Ushbu moddalarning nomenklaturasi odatda P ni tashkil etuvchi monomer qoldiqlari turiga asoslanadi. Faqat bitta turdagi takrorlanuvchi birlikni o'z ichiga olgan polimerlar homo-P deb nomlanadi. Shu bilan birga, ikki yoki undan ortiq turdagi takrorlanuvchi birliklarni o'z ichiga olgan P.lar sopolimerlar deb nomlanadi. Terpolimerlar uch turdagi takrorlanuvchi birliklarni o'z ichiga oladi.
Polistirol, masalan, faqat stirol M qoldiqlaridan iborat va shuning uchun Homo-P sifatida tasniflanadi. Boshqa tomondan, etilen vinil asetat bir nechta turdagi takrorlanuvchi birliklarni o'z ichiga oladi va shuning uchun kopolimerdir. Ayrim biologik P.lar koʻp turli, lekin strukturaviy bogʻliq monomer qoldiqlaridan tashkil topgan; masalan, DNK kabi polinukleotidlar to'rt turdagi nukleotid bo'linmalaridan iborat.
Ionlashuvchi subbirliklarga ega polimer molekulasi polielektrolit yoki ionomer sifatida tanilgan.
Mikrotuzilma
Polimerning mikrotuzilmasi (ba'zan konfiguratsiya deb ataladi) asosiy zanjir bo'ylab M qoldiqlarining fizik joylashuvi bilan bog'liq. Bular P strukturasining elementlari bo'lib, o'zgarishi uchun kovalent bog'lanishning uzilishi kerak. Struktura P ning boshqa xossalariga kuchli taʼsir koʻrsatadi. Masalan, ikkita tabiiy kauchuk namunasi, hatto molekulalarida bir xil monomerlar boʻlsa ham, har xil chidamlilik koʻrsatishi mumkin.
Polimerlarning tuzilishi va xossalari
Bu fikrga aniqlik kiritish juda muhim. Polimer strukturasining muhim mikrostrukturaviy xususiyati uning arxitekturasi va shakli bo'lib, ular qanday qilib bog'liqfilial nuqtalari oddiy chiziqli zanjirdan chetga chiqishga olib keladi. Ushbu moddaning tarvaqaylab ketgan molekulasi bir yoki bir nechta yon zanjir yoki o'rinbosar shoxlari bo'lgan asosiy zanjirdan iborat. Tarmoqlangan P.larning turlariga yulduzchali P.lar, taroqsimon P.lar, choʻtkasi P.lar, dendronlangan P.lar, narvon P.lar va dendrimerlar kiradi. Topologik tekis takrorlanuvchi birliklardan tashkil topgan ikki o'lchovli polimerlar ham mavjud. P-materialni turli xil qurilmalar bilan sintez qilish uchun turli usullardan foydalanish mumkin, masalan, tirik polimerizatsiya.
Boshqa sifatlar
Polimerlar fanida polimerlarning tarkibi va tuzilishi tarmoqlanishning qat'iy chiziqli P-zanjirdan chetga chiqishga olib kelishi bilan bog'liq. Tarmoqlanish tasodifiy sodir bo'lishi mumkin yoki reaktsiyalar muayyan arxitekturani nishonga olish uchun mo'ljallangan bo'lishi mumkin. Bu muhim mikro tuzilmaviy xususiyatdir. Polimerning arxitekturasi uning ko'pgina fizik xususiyatlariga, shu jumladan eritma va eritmaning yopishqoqligiga, turli kompozitsiyalardagi eruvchanligiga, shisha o'tish haroratiga va eritmadagi alohida P-bo'laklarning o'lchamiga ta'sir qiladi. Bu polimerlarning tarkibiy qismlari va tuzilishini o‘rganish uchun muhim.
Tarmoqlanish
Polimer molekulasining oʻsayotgan uchi (a) oʻziga yoki (b) boshqa P-simchaga birikganda, shoxchalar paydo boʻlishi mumkin, ikkalasi ham vodorodni tortib olish orqali oʻrtada oʻsish zonasini hosil qilishi mumkin. zanjir.
Tarmoqlanish effekti - kimyoviy o'zaro bog'lanish -zanjirlar orasidagi kovalent bog'lanishning shakllanishi. O'zaro bog'lanish Tg ni oshiradi va kuch va qattiqlikni oshiradi. Boshqa foydalanish bilan bir qatorda, bu jarayon oltingugurtning o'zaro bog'lanishiga asoslangan vulkanizatsiya deb nomlanuvchi jarayonda kauchuklarni mustahkamlash uchun ishlatiladi. Avtomobil shinalari, masalan, havo oqishini kamaytirish va ularning chidamliligini oshirish uchun yuqori quvvat va o'zaro bog'lanishga ega. Boshqa tomondan, kauchuk o'zaro bog'liq emas, bu kauchukning tozalanishiga imkon beradi va qog'ozning shikastlanishiga yo'l qo'ymaydi. Yuqori haroratlarda toza oltingugurtning polimerizatsiyasi, shuningdek, erigan holatda yuqori haroratlarda nima uchun yopishqoqroq bo'lishini ham tushuntiradi.
Grid
Oʻzaro oʻzaro bogʻlangan polimer molekulasi P-tarmoq deb ataladi. Etarlicha yuqori o'zaro bog'lanish nisbati (C) cheksiz tarmoq yoki jel deb ataladigan narsaning shakllanishiga olib kelishi mumkin, unda har bir bunday filial kamida bittasi bilan bog'langan.
Tirik polimerizatsiyaning uzluksiz rivojlanishi bilan bu moddalarni o'ziga xos arxitekturaga ega sintez qilish osonlashmoqda. Yulduz, taroq, cho'tka, dendronizatsiya, dendrimerlar va halqa polimerlari kabi arxitekturalar mumkin. Murakkab arxitekturaga ega bo'lgan bu kimyoviy birikmalar maxsus tanlangan boshlang'ich birikmalar yordamida yoki birinchi navbatda bir-biri bilan bog'lanish uchun keyingi reaktsiyalarni boshdan kechiradigan chiziqli zanjirlarni sintez qilish orqali sintezlanishi mumkin. Tugunli P.lar koʻp molekula ichidagi sikllanishdan iboratbitta P zanjiridagi havolalar (PC).
Tarmoqlanish
Umuman olganda, tarmoqlanish darajasi qanchalik yuqori bo'lsa, polimer zanjiri shunchalik ixcham bo'ladi. Ular, shuningdek, zanjirning chigallashishiga, bir-biridan o'tish qobiliyatiga ta'sir qiladi, bu esa o'z navbatida ommaviy jismoniy xususiyatlarga ta'sir qiladi. Uzoq zanjirli shtammlar birikmadagi bog'lanishlar sonining ko'payishi tufayli polimerning mustahkamligini, qattiqligini va shisha o'tish haroratini (Tg) yaxshilashi mumkin. Boshqa tomondan, Z ning tasodifiy va qisqa qiymati zanjirlarning bir-biri bilan o'zaro ta'sir qilish yoki kristallanish qobiliyatining buzilishi tufayli materialning mustahkamligini kamaytirishi mumkin, bu polimer molekulalarining tuzilishi bilan bog'liq.
Polietilenda dallanishning fizik xossalarga ta'siriga misol keltirish mumkin. Yuqori zichlikdagi polietilen (HDPE) juda kam dallanish darajasiga ega, nisbatan qattiq va, masalan, o'q o'tkazmaydigan yeleklar ishlab chiqarishda qo'llaniladi. Boshqa tomondan, past zichlikdagi polietilen (LDPE) katta miqdordagi uzun va qisqa iplarga ega, nisbatan moslashuvchan va plastik plyonkalar kabi ilovalarda qo'llaniladi. Polimerlarning kimyoviy tuzilishi aynan shunday ilovalar uchun qulaydir.
Dendrimers
Dendrimerlar shoxlangan polimerning alohida holati bo'lib, bunda har bir monomerik birlik ham tarmoqlanish nuqtasi hisoblanadi. Bu molekulalararo zanjirning chigallashishi va kristallanishini kamaytiradi. Tegishli arxitektura dendritik polimer mukammal tarvaqaylab ketgan emas, lekin dendrimerlarga o'xshash xususiyatlarga egashoxlanish darajasi yuqoriligi tufayli.
Polimerizatsiya jarayonida yuzaga keladigan strukturaviy murakkablik darajasi ishlatiladigan monomerlarning funksionalligiga bog'liq bo'lishi mumkin. Masalan, stirolning erkin radikal polimerizatsiyasida funksionalligi 2 ga teng bo'lgan divinilbenzol qo'shilishi tarmoqlangan P hosil bo'lishiga olib keladi.
Muhandislik polimerlari
Muhandislik polimerlariga kauchuk, sintetika, plastmassa va elastomerlar kabi tabiiy materiallar kiradi. Ular juda foydali xom ashyo hisoblanadi, chunki ularning strukturasini oʻzgartirish va materiallar ishlab chiqarishga moslashtirish mumkin:
- mexanik xususiyatlarga ega;
- ranglarning keng assortimentida;
- turli shaffoflik xususiyatlariga ega.
Polimerlarning molekulyar tuzilishi
Polimer monomerlar (M) deb ataladigan strukturaviy birliklarni takrorlaydigan ko'plab oddiy molekulalardan iborat. Ushbu moddaning bir molekulasi yuzlab millionlab M dan iborat bo'lishi va chiziqli, tarmoqli yoki tarmoq tuzilishiga ega bo'lishi mumkin. Kovalent aloqalar atomlarni bir-biriga bog'lab turadi va ikkilamchi bog'lanishlar polimer zanjirlari guruhlarini birlashtirib, polimaterialni hosil qiladi. Sopolimerlar bu moddaning ikki yoki undan ortiq turli xil M.
turlaridan iborat turlaridir.
Polimer organik materialdir va har qanday turdagi moddalarning asosini uglerod atomlari zanjiri tashkil qiladi. Uglerod atomining tashqi qobig'ida to'rtta elektron mavjud. Ushbu valentlik elektronlarning har biri kovalent hosil qilishi mumkinboshqa uglerod atomi yoki begona atom bilan bog'lanish. Polimerning tuzilishini tushunishning kaliti shundaki, ikkita uglerod atomi uchtagacha umumiy aloqaga ega bo'lishi va boshqa atomlar bilan bog'lanishi mumkin. Ushbu kimyoviy birikmada eng ko'p uchraydigan elementlar va ularning valentlik raqamlari: H, F, Cl, Bf va I 1 valentlik elektronga ega; 2 valentlik elektronli O va S; 3 valentlik elektronli n va 4 ta valent elektronli C va Si.
Polietilenga misol
Molekulalarning uzun zanjir hosil qilish qobiliyati polimer hosil qilish uchun juda muhimdir. Etan gazidan, C2H6 dan tayyorlangan polietilen materialini ko'rib chiqing. Etan gazi zanjirda ikkita uglerod atomiga ega va ularning har biri ikkinchisi bilan ikkita valent elektronga ega. Agar ikkita etan molekulasi bir-biriga bog'langan bo'lsa, har bir molekuladagi uglerod bog'laridan biri uzilishi va ikkita molekula uglerod-uglerod bog'i bilan birlashishi mumkin. Ikki metr ulangandan so'ng, zanjirning har ikki uchida boshqa hisoblagichlar yoki P-simlarni ulash uchun yana ikkita erkin valent elektron qoladi. Jarayon molekulaning har bir uchida mavjud aloqani to'ldiradigan boshqa kimyoviy (terminator) qo'shilishi bilan to'xtatilgunga qadar ko'proq metr va polimerlarni bir-biriga ulashni davom ettirishi mumkin. Bu chiziqli polimer deb ataladi va termoplastik birikmalar uchun qurilish blokidir.
Polimer zanjiri ko'pincha ikki o'lchovda ko'rsatiladi, ammo ular uch o'lchovli polimer tuzilishiga ega ekanligini ta'kidlash kerak. Har bir bog'lanish 109 ° burchak ostidakeyingi, va shuning uchun uglerod magistral TinkerToys o'ralgan zanjiri kabi kosmosdan o'tadi. Kuchlanish qo'llanilganda, bu zanjirlar cho'zilib ketadi va cho'zilish P kristall tuzilmalarga qaraganda minglab marta katta bo'lishi mumkin. Bular polimerlarning strukturaviy xususiyatlari.
