Строение полимеров

Согласно структуре цепи полимеры делятся на линейные, разветвлённые и сетчатые (полимеры с поперечными связями).

Линейные и разветвлённые макромолекулы из-за способности атомов и групп вращаться вокруг одинарных связей постоянно меняют свою пространственную форму. Это свойство обеспечивает гибкость макромолекул; поэтому для линейных и разветвлённых полимеров характерно высоко эластичное состояние, т.е. способность к обратимой деформации под действием небольших внешних сил. Они обладают термопластическими свойствами, т.е. способны размягчаться при нагревании и затвердевать при охлаждении без химических превращений. При образовании сетчатой структуры термопластичность и гибкость утрачиваются. Сетчатая трёхмерная пространственная структура делает вещества термореактивными: они не растворяются и не набухают в растворителе; при нагревании не размягчаются, в широком интервале температур остаются жёсткими и хрупкими.

Линейные молекулы, у которых отдельные звенья цепи повторяются в пространстве в определённом порядке, называются стереорегулярными. Полимеры, у которых отдельные звенья расположены в пространстве бессистемно, имеют нерегулярную структуру.

Нерегулярный полипропилен Н СН₃ СН₃ Н

│ │ │ │

…- СН₂ –С – СН₂ – С – СН₂ – С – СН₂ – С - …

│ │ │ │

СН₃ Н Н СН₃

Регулярный полипропилен СН₃ СН₃ СН₃ СН₃

│ │ │ │

…- СН₂ –С – СН₂ – С – СН₂ – С – СН₂ – С - …

│ │ │ │

Н Н Н Н

Стереорегулярной структурой обладает натуральный каучук, полиизобутилен, полиэтилен, полипропилен.

Полимеры могут иметь кристаллическое и аморфное состояние.

Под кристалличностью полимеров понимается упорядоченное (параллельное) расположение макромолекул. Аморфное строение характеризуется отсутствием упорядоченности. Обычно одни и те же молекулы проходят через кристаллические и аморфные области: на одних участках макромолекулы оказываются расположенными более упорядоченно по отношению друг к другу, на других – менее упорядоченно. Например, вытягивание полимера способствует параллельному расположению молекул, кристалличность его при этом возрастает. Большинство полимеров находятся в аморфном состоянии. Аморфные полимеры характеризуются областью температур размягчения, т.е. областью постепенного перехода из твёрдого состояния в жидкое, а кристаллические полимеры – температурой плавления.

Большинство полимеров относятся к диэлектрикам.

Полимеры могут подвергаться деструкции, т.е. разрушению под действием кислорода воздуха, света, тепла и радиации. Процесс ухудшения свойств полимеров со временем в результате деструкции макромолекул называют старением полимеров.

Пластмассами называют материалы, изготовляемые на основе полимеров, способные принимать при нагревании заданную форму и сохранять её после охлаждения. Кроме полимера (называемого смолой) в пластмассе содержатся другие компоненты, придающие материалу определённые качества: полимерное вещество для них является связующим. В пластмассы входят: наполнители – твёрдые вещества, снижающие стоимость материала и улучшающие его механические свойства. В качестве наполнителей применяют порошковые (древесная, кварцевая мука, графит, тальк, асбест и др.), волокнистые (асбестовое, стеклянное волокно, хлопок, текстильные очесы) и листовые (бумага, асбестовая, хлопчатобумажная, стеклянная ткани, древесный шпон) материалы. Пластификаторы – вещества, повышающие пластичность, эластичность композиции и устраняющие хрупкость. В качестве пластификаторов используют малолетучие вещества, большей частью жидкости (касторовое масло, высококипящие сложные эфиры – дибутилфталат, трикрезилфталат, трикрезилфосфат и др.). Стабилизаторы (антиоксиданты, светостабилизаторы) – вещества, способствующие сохранению свойств пластмасс в процессе их переработки и использования; красители, сообщающие материалу требуемую окраску.