Основные понятия физики и химии полимеров

Лекция №1


Основные понятия физики и химии полимеров

-макромолекула

-мономер
-структурное звено
-степень полимеризации
-молекулярная масса
-регулярность полимеризации макромолекулы
Полимеры относятся к ВМС, т.е. к химическим соединениям с высокой молекулярной массой. Полимер - это ВМС, макромолекулы которого состоят из большого числа одинаковых, повторяющихся химических группировок и образуют длинные линейные цепи или цепи, имеющие боковые ответвления, или сшитые полимеры (пространственные сетки).
-линейные

-сшитые

-разветвленные

Исходные вещества , из которых состоят полимеры. Мономер.

Многократно повторяющиеся группировки, являющиеся остатками мономеров, называются мономерными звеньями, образующие макромолекулы или полимерные цепи.
«n»-степень полимеризации, которая равна числу молекул мономера, участвующих в процессе синтеза.
Молекулярная масса полимера представляет собой произведение молекулярной массы повторяющегося звена и степени полимеризации.
М_пол=М_зв*п
М_{зв.этил}=28 а.е.м
М_пол=28*п=28*1000=28000 а.е.м
Полимерами с высокой молекулярной массой наз. ВМС, а с низкой - олигомеры (М=200-1000) или смолы.
Название полимера обычно складывается из названия мономера с добавлением приставки «поли». При синтезе невозможно получить макромолекулы одинаковой длины, поэтому когда говорят о М полимера имеют ввиду её среднее значение.
Макромолекула-молекула полимера. Они бывают линейные, разветвлённые, сшитые и при этом разветвлённые могут иметь длину того же порядка, что и основная цепь из нескольких повторяющихся звеньев.
Примером линейной макромолекулы может быть натуральный каучук, разветвленный-полиэтилен при высоком давлении, сшитые- завулканизованный каучук (резина) или смолы. Порядок и способ чередования звеньев, в макромолекуле называется её первичной структурой.
Возможны 3 способа чередования звеньев:
-«голова к хвосту»
-«голова к голове»
-«хвост к хвосту»
Макромолекулы называется стереорегулярными если заместители водорода(СН₃-группа) ориентированы упорядоченно относительно плоскости, в которой лежат С-С-С связи в цепи главных валентностей.
Если все заместители ориентированы в одну сторону плоскости, независимо вверх или вниз, то макромолекулу называют изотактичесой (изо-равный, такт-поворот). Если имеет место правильное чередование заместителей, то это синдиотактическая молекула, а в случае беспорядочно расположенных заместителей – атактичесой .
Пространственное расположение атомов в макромолекуле, определяемое длинами химических связей и значениями валентных углов называется конфигурацией макромолекулы. Она не может быть изменена без химической реакции.
Вращающие степени свободны звеньев макромолекулы реализуется посредством их поворотов вокруг простых С-С связей в цепи главных валентностей. Чем меньше ограничены эти повороты, тем выше гибкость макромолекулы. В каждый момент времени форма макромолекулы может быть описана пространственным распределением атомов и атомных группировок с постоянными значениями валентных углов, но переменная ориентация валентных связей из-за микроброуновского движения. Такое распределение, которое может непрерывно или дискретно меняться под действием тепла или механических сил без химической реакции наз. Конформацией макромолекулы.
Конфигурация и конформация макромолекулы предопределяют структуру и свойства пластмасс, резин, лакокрасочных покрытий.
По своему происхождению полимеры делят на природные (натуральный каучук и целлюлоза) и синтетические (полиэтилен, синтетический каучук.)
По химическому строению макромолекул полимеры делятся на органические(О), элементорганические(ЭО), неорганические(НО).
К О. полимерам относятся те, макромолекулы которые содержат в главной цепи атомы углерода (карбоцепные) или дополнительные к ним атомы O,N,S(гетероцепные).
К ЭО относят полимеры, цепи которых построены из атомов углерода и гетероатомов кроме O,N,S. НО полимеры не содержат атомов углерода.
ВМС, макромолекулы которых содержат несколько типов мономерных звеньев наз. сополимерами:
-регулярными, если ….АБАБАБАБ…
-нерегулярными, если….АББААБАБББАА….
Сополимеры, в которых звенья каждого типа (А или Б) образуют достаточно длинные непрерывные последовательности, меняющие друг друга в пределах макромолекулы наз. блоксополимерами:
…-(-А-)-_п-(-Б-)-_м-(-А)-_k…