ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ СИНТЕТИЧЕСКИХ ПОЛИМЕРОВ Современные представления о строении и свойствах полимеров (Е. Б. Тростянская) из "Новые материалы в технике " Свойства синтетических материалов определяются физико-механическими показателями тех полимеров, из которых они получены. [c.9] Линейные макромолекулы можно характеризовать размером, величиной их молекулярного веса, интенсивностью тепловых движений, их взаимным расположением, способностью к ориентации и кристаллизации. Полимеры линейной структуры можно перевести в раствор, а повышением температуры придать им вязко-текучее состояние. С увеличением длины макромолекул прочность связей между отдельными макромолекулами возрастает, поэтому разрыв вдоль макромолекулярных цепей может стать более вероятным, чем разрушение межмолекулярных сил. При очень высоком молекулярном весе на преодоление сил межмолекулярного взаимодействия требуется затратить столько энергии, что процессы разрушения цепей начинают опережать процессы растворения, расплавления, деформации. В этом случае возникают явления окислительной, термической и механо-технической деструкции. Все они приводят к укорачиванию цепей, т. е. к снижению молекулярного веса полимера и часто к изменению химического состава его звеньев. Среди полимеров линейного строения практическое применение нашли полимеры с молекулярным весом от 10 до 300—400 тыс. [c.10] В сетчатых полимерах размер цепей, соединенных между собой, может быть и малым. Однако в этих системах понятие макромолекула утрачивает свой смысл, по мере того как прочность связи вдоль цепи становится равной прочности связи между цепями и каждая из цепей теряет свою самостоятельность. Растворитель не может разрушить химические связи, суш,ествующие между цепями, тепловые движения становятся возможными лишь в пределе малых отрезков, заключенных между поперечными химическими связями. Полимер сетчатой структуры нельзя перевести в раствор или в жидкотекучее состояние. При редкосетчатом строении полимера малые молекулы растворителя еще могут проникнуть в пространства, заключенные между отрезками цепей и поперечными химическими связями, что внешне проявляется в увеличении объема полимера, т. е. в его набухании. Тепловое или механическое воздействие может вызвать обратимые деформации, которые будут тем больше, чем реже располо- кены поперечные химические связи. Густосетчатые полимеры практически не набухают, и их способность к деформации очень мала. [c.10] Макромолекулы существующего в действительности полимера отличаются друг от друга и длиной основной цепи. Выделить какую-либо часть полимера с макромолекулами равного размера и одинакового строения не представляется возможным, так как смесь их слишком сложна, а отличия в свойствах соседних фракций ничтожно малы. К тому же полимеры нельзя перевести в парообразное состояние, поскольку они разрушаются часто еще до перехода в жидкотекучее состояние. Следовательно, нельзя воспользоваться общепринятым методом разделения сложных смесей веществ, используя различие в их температурах кипения. Характеризуя полимер линейной структуры, можно указать лишь преобладающую структуру основного звена его макромолекулы, средний молекулярный вес, среднее число и возможную длину боковых ответвлений. [c.11] Для многих полимеров удалось создать такие условия синтеза, которые приближают структуру его макромолекул. к идеальным представлениям о ней. Для этого необходимо применять при синтезе полимера специальные катализаторы или вести процесс при очень низкой температуре. Новые полимеры строго линейной структуры названы стереорегулярными. Освоение процесса получения полимеров стереорегулярной структуры позволяет в значительной мере повысить их прочность и эластичность. Этот способ начинают исполь- зовать в производстве полимеров, предназначаемых для синтетических каучуков, пленок и химических волокон. [c.11] Реальные сетчатые полимеры также несколько отличаются от идеализированных моделей. Поперечные химические связи располагаются по длине основных цепей неодинаково и установить их количество, а также расстояние друг от друга пока не представляется возможным, кроме того, цепи, соединенные между собой, имеют различную длину. Только внешние качества полимера (величины обратимых деформаций, степень набухания, твердость, хрупкость) указывают на большую или меньшую частоту расположения поперечных связей. В реальной пространственной сетке полимера может быть большое число дефектов, например отсутствие в некоторых местах понеррчных связей такие дефекты часто называют места разрыхления . Наличие этих дефектов приводит к появлению в полимере некоторой пластичности под нагрузкой цри повышенной температуре и к повышению набухаемости. [c.11] Как ужо указывалось, каждая макромолекула представляет собой совокупность звеньев, среди которых могут преобладать звенья какой-то одной определенной структуры. Полимеры, имеющие такой состав, называют гомополимерами или просто полимерами. Часто макромолекулы представляют собой сочетание звеньев двух или трех различных типов (не считая аномальных форм) в их случайном взаимном расположении. Такие полимеры обычно называют совместными полимерами или сополимерами. Показатели свойств сополимеров обычно бывают средними между показателями свойств отдельных гомополимеров, которые можно было бы получить из звеньев, составляющих данный сополимер при этом более выpaнieны свойства того гомополимера, звеньев которого больше в макромолекулах сополимера. [c.12] Нахождение новых способов получения полимеров или их последующего модифицирования дало возможность получить и новые виды сополимеров, так называемые блоксополимеры и привитые сополимеры. Макромолекулы таких сополимеров состоят из отрезков цепей различных гомополимеров. Длина отрезков может быть раз-лпчнохг и определяется условием получения сополимера. Блочные и привитые сополимеры отличаются от обычных сополимеров тем, что опн суммируют свойства входящих в их состав гомополимеров. Такой способ получения позволяет совместить в одном материале обычно трудно сочетаемые свойства, например растворимость в полярных и неполярных растворителях, твердость и эластичность, морозостойкость и теплостойкость. [c.12] Основная цепь макромолекул полимера может состоять из различных атомов, валентность которых не ниже двух. Чаще всего основную цепь составляют трех- и четырехвалентные атомы. Две валентности затрачиваются на образование основной цепи, остальные — на соединение с другими атомами, пли на образование боковых ответвлений и поперечных связей между макромолекулами. [c.12] В зависимости от элементов, составляющих макромолекулы, полимеры разделяют на органические, элементоорганические и неорганические. [c.13] Стремление создать материалы, обладающие термостойкостью, привело к синтезу некоторых элементоорганических полимеров, а в последнее время к поискам методов получения различных неорганических полимеров. [c.13] В состав макромолекул элементоорганических нолимеров, помимо углерода и водорода, неизменных составляющих любого органического вещества, входят и атомы, обычно не присущие органическим соединениям кремний, титан, алюминий, бор, олово и т. п. [c.13] Неорганические полимеры не содержат в макромолекулах атомов углерода и водорода. [c.13] Внутри полимеров одного и того же типа, т. е. линейных или различных сетчатых, можно создать материалы, заметно отличающиеся друг от друга. Для этого необходимо изменить состав звеньев, образующих макромолекулы, или взаимное сочетание в них атомов. [c.13] Чем выше полярность звеньев макромолекул полимера, тем выше в нем межмолекулярное взаимодействие в этом случае столь же высокой теплостойкости и механической прочности можно достигнуть при значительно более низком среднем молекулярном весе полимера, чем в случае аполярных полимеров. Однако при этом полярные полимеры не имеют столь высокой эластичности, морозостойкости и диэлектрических показателей. [c.14] Наличие тех или иных атомов в звеньях макромолекул и их взаимное сочетание, влияя на степень полярности химической связи, способствует изменению химических и физических свойств полимера. Так, с повышением количества атомов фтора в цепи макромолекулы органического полимера повышается его химическая стойкость, снижается растворимость в обычно применяемых растворителях, возрастает теплостойкость, но сохраняются эластичность и диэлектрические свойства. Присутствие в составе полимера атомов хлора или фосфора замедляет его горение в пламени и способствует более быстрому самозатуханию после удаления огня. [c.14] Замена углеродных атомов в основной цепи макромолекул на силоксановую связь 81—О— дает возможность значительно повысить термостойкость полимера, сохранив его хорошие диэлектрические свойства. [c.14] Стремление создать еще более термостойкие полимеры выразилось в попытках получить новые вещества, в которых звенья органического происхождения с ковалентными связями между атомами соединялись бы между собой с помощью ионов металлов, т. е. ионными связями. Чтобы оградить ионные связи от гидролиза под влиянием влаги, связь ионов металлов с органическими звеньями упрочняют, создавая электростатическое притяжение иона к полярным группам, специально вводимым в состав органических звеньев (координационные связи). Такие новые полимеры, синтез и свойства которых пока еще только изучаются, получили название клешневидные (или хе-латные). [c.14] Вернуться к основной статье