Polimerlər iki fazalı vəziyyətdə ola bilər - amorf Və kristal.Öz növbəsində amorf polimerlər üç fiziki vəziyyətdə mövcud ola bilər - şüşə kimi, yüksək elastik Və viskoz. Bu vəziyyətlərin hər biri müəyyən bir sıra mexaniki xassələrlə əlaqələndirilir. Polimerlər birdən hərəkət edir fiziki vəziyyət temperatur dəyişdikdə digərinə.
Polimerlərin bir vəziyyətdən digərinə keçidi, polimer deformasiyasının asılılığını ölçməyə əsaslanan termomexaniki tədqiqat metodundan istifadə etməklə rahat şəkildə qeyd olunur ( ε ) müəyyən müddət ərzində sabit yükə məruz qaldıqda temperaturda (T). (termomekanik əyri)(Şəkil 11) .
Kristal polimerin termomexaniki əyri formasına malikdir A(Şəkil 11), amorf termoplastik üçün əyri bu kimi görünür b.Üzərində yüksək elastik vəziyyətin aydın görünən sahəsi (yayla) var. Əyri V qeyri-məhdud qızdırılması termomexaniki məhv (T TMD) ilə başa çatan sıx şəbəkəli amorf polimerin xüsusiyyətlərini əks etdirir. T.-də<Т Р все полимеры находятся в твердом состоянии, при Т>TPL termoplastikləri T P temperatur diapazonunda maye, özlü olur< Т < Т ПЛ (Т ТМД) полимерные материалы размягчены.
Şəkildən gördüyümüz kimi. 11, xətti amorf polimerlər üçün termomexaniki əyri daha mürəkkəbdir (şək. 12)
Şüşəli (Ι bölgəsi) və özlü axan (ΙΙΙ bölgəsi) vəziyyətlərin temperatur bölgələri arasında polimerin xüsusi yüksək elastik vəziyyətdə olduğu başqa bir temperatur bölgəsi meydana çıxır. Bu vəziyyətdə, kiçik qüvvələrin təsiri altında, elastik modulun aşağı dəyərləri ilə xarakterizə olunan polimerdə çox böyük geri dönən deformasiyalar inkişaf edir (adi bərk maddələrdən 10 4 - 10 5 dəfə az).
Yüksək elastik vəziyyət yalnız uzun zəncirli molekullardan qurulan maddələr üçün mümkündür və onun baş verməsi bu molekulların elastikliyinin təzahürü ilə əlaqələndirilir.
Müxtəlif temperatur diapazonlarında makromolekulların istilik hərəkətinin xarakteri eyni deyil. Şüşəli vəziyyətin temperatur bölgəsində istilik hərəkətinin enerjisi makromolekulların ayrı-ayrı hissələrini bir-birinə nisbətən hərəkət etdirmək üçün kifayət deyil, buna görə də makromolekulların forması və onların nisbi mövqe zamanla praktiki olaraq dəyişmir. Müvafiq olaraq, şüşəli vəziyyətdə aşağı yüklərdə polimerlər yalnız kiçik geri dönən deformasiyalar nümayiş etdirirlər.
Şüşə keçid temperaturuna çatdıqda, şüşəli vəziyyətin bölgəsində çox məhdud olan makromolekul vahidlərinin hərəkətliliyi əhəmiyyətli dərəcədə artır. Buna görə də, yükləmə zamanı zəncirlərin ayrı-ayrı hissələrini hərəkət etdirmək və makromolekulların formasını dəyişdirmək mümkün olur. Xarici qüvvə bu dəyişikliklərə istiqamətli xarakter verir və bununla da nümunənin əhəmiyyətli deformasiyalarına səbəb olur.
Daha yüksək temperaturlarda, yükləmə zamanı nəinki makromolekulların və onların ayrı-ayrı hissələrinin formasında dəyişiklik baş verə bilər, həm də makromolekulların təsiri altında bütövlükdə (onların ağırlıq mərkəzləri) bir-birinə nisbətən nəzərəçarpacaq hərəkəti baş verə bilər. xarici qüvvə. Nəticədə polimerin geri dönməz deformasiyası inkişaf edir, yəni. onun kursu. Geri dönən yüksək elastik deformasiya ilə yanaşı, geri dönməyən deformasiyanın da əhəmiyyətli olduğu temperatura deyilir. tökmə nöqtəsi.
Şəkil 13 polimer homologiya seriyasının müxtəlif üzvlərinin nümunələri üçün termomexaniki əyrilər ailəsini göstərir. Şəkil göstərir ki, aşağı molekulyar ağırlıqlı polimer homoloqları yalnız iki vəziyyətdə mövcud ola bilər: şüşə və özlü (başqa sözlə, onların T S Və T T matç).
Artan molekulyar çəki ilə (polimerləşmə dərəcəsi) keçid temperaturu bölünür T S Və T T , yəni. yüksək elastik vəziyyət yaranır və müvafiq olaraq yuxarıda təsvir edilən üç bölmə termomexaniki əyridə görünür. Polimerin molekulyar çəkisinin daha da artması ilə T S sabit qalır və T T yüksəlməkdə davam edir. Buna görə də interval T T —T S , müəyyən bir polimer üçün yüksək elastik vəziyyətin temperatur bölgəsinin dərəcəsini xarakterizə edən, onun molekulyar çəkisi nə qədər çox olarsa.
Təbliğatın dayandırılması T S polimer homolog seriyasında və yüksək elastikliyin yaranması makromolekulların elastikliyi ilə bağlıdır. Həqiqətən, ayrı-ayrı bölmələrin hərəkətliliyi ( seqmentlər) çevik zəncir molekulunun ümumi uzunluğundan asılı deyil, əgər sonuncu bu bölmələrin uzunluğundan əhəmiyyətli dərəcədə uzundursa.
Molekulyar zəncirlərin əhəmiyyətli elastikliyinə görə onların bütövlükdə bir-birinə nisbətən hərəkəti ayrı-ayrı bölmələrin istilik hərəkəti nəticəsində də baş verir. Özlü-axın vəziyyətinə keçid müşahidə dövründə bu cür hərəkətlərin görünüşü ilə dəqiq əlaqələndirilir. Təbii ki, makromolekul nə qədər uzun olarsa, onun ağırlıq mərkəzini hərəkət etdirmək üçün bir o qədər elementar diffuziya aktları tələb olunur. verilmiş məsafə bəzi özbaşına seçilmiş müddət üçün, yəni. istilik hərəkəti daha intensiv olmalıdır. Bu izah edir daimi artım T T polimerin polimerləşmə dərəcəsi artdıqca.
Baxılan termomexaniki əyrilər (şəkil 3 və şək. 4) xətti amorf polimerlərin deformasiya qabiliyyətinin temperaturdan asılılığını əks etdirir.
Makromolekullar arasında az sayda kimyəvi çarpaz əlaqəyə malik olan çarpaz bağlı amorf polimerlər Şəkil 14-də göstərilən termomexaniki əyri ilə xarakterizə olunur. Mesh düyünləri polimer zəncirlərinin ağırlıq mərkəzlərinin nisbi hərəkətinin qarşısını alır. Buna görə də yüksək temperaturda belə viskoz axın müşahidə edilmir. Yüksək elastikliyin temperatur bölgəsi genişlənir və onun yuxarı həddi polimerin kimyəvi parçalanma temperaturu olur ( T RAZL ).
Ərimə temperaturu bölgəsində kristal polimerlərin xassələrində əhəmiyyətli dəyişikliklər müşahidə olunur. Ərimə temperaturunda polimerin kristal fazası yox olur və nümunənin deformasiya qabiliyyəti kəskin şəkildə artır. Əgər polimerin polimerləşmə dərəcəsi nisbətən aşağı olarsa, ona görə T T aşağı olduğu ortaya çıxır T PL , sonra əridikdən sonra dərhal özlü-axın vəziyyətinə keçir (şək. 6, əyri 2). Kifayət qədər yüksək polimerləşmə dərəcələrində T T daha yüksək ola bilər T PL . Sonra arasında T PL Və T T termomexaniki əyridə yüksək elastikliyə malik yayla görünür (şəkil 15, əyri 1).
Faza və fiziki vəziyyətlərin temperatur diapazonları mexaniki xassələrin kompleksini və müvafiq olaraq polimerin praktiki tətbiq sahələrini müəyyən edir. Beləliklə, otaq temperaturunda kristal (faza) vəziyyətdə olan polimerlər və ya şüşə (fiziki) vəziyyətdə olan amorf polimerlər plastik və ya lif əmələ gətirən materiallar kimi istifadə edilə bilər. Otaq temperaturunda yüksək elastik fiziki vəziyyətdə olan amorf polimerlərdən rezin məmulatları istehsal etmək üçün rezin kimi istifadə oluna bilər. Özlü-axın vəziyyətində polimerlər adətən emal olunur (qəliblənir) məhsullara çevrilir.
Polimerdə bərk maddələr struktur transformasiyaları ilə bağlı faza keçidləri və molekuldaxili hərəkətliliyin intensivliyinin dəyişməsi ilə əlaqəli relaksasiya keçidləri arasında fərq qoyulur.
Polimerlərin mexaniki xassələri strukturundan, fiziki vəziyyətindən, temperaturundan və məruz qalma sürətindən asılıdır. Polimerlərin fiziki vəziyyətləri onlarda molekuldaxili istilik hərəkətinin fiziki quruluşu və intensivliyi ilə birbaşa bağlıdır. Bir fiziki vəziyyətdən digərinə keçidə temperatur keçidi deyilir.
Temperaturdan asılı olaraq polimerlər üç fiziki vəziyyətdə ola bilər: şüşəli, yüksək elastik və özlü. Temperaturdan asılı olaraq polimerin deformasiya qabiliyyətinin diaqramı şək 3-də göstərilmişdir. 4.
düyü. 3. 4. Polimerin termomexaniki əyrisi
Bir vəziyyətdən digərinə keçid müəyyən bir temperatur aralığında baş verir. Fiziki vəziyyətin dəyişməsinin müşahidə olunduğu orta temperaturlara keçid temperaturları deyilir. Şüşəvari vəziyyətdən yüksək elastik vəziyyətə (və əksinə) keçid temperaturu şüşə keçid temperaturu (T c) adlanır və yüksək elastik vəziyyətdən özlü bir axın vəziyyətinə keçid temperaturu (və əksinə) axıcılıq temperaturu (T t) adlanır.
Polimer kristal vəziyyətdədirsə, kristallaşma temperaturundan aşağı (amorf fazanın kristal fazaya keçidi) bərk vəziyyətdədir, lakin amorf polimer kimi, şüşə keçid temperaturundan aşağıda və yuxarıda fərqli deformasiyaya malikdir. . Kristallaşma temperaturundan yuxarı polimerin kristal hissəsi əriyir və termomexaniki əyri demək olar ki, kəskin şəkildə kristal olmayan polimer üçün xarakterik olan yüksək elastik deformasiyalara çatır. Polimer zəif kristallaşırsa, şüşə keçid temperaturundan yuxarı, demək olar ki, amorf polimer kimi deformasiyaya uğrayır.
Temperaturun artması polimerin deformasiyasını asanlaşdırır. Buna görə də, keçid temperaturları polimer materialların emalı və istismarı temperaturunu seçərkən əsas xüsusiyyətlərdir.
Polimerlərin üç vəziyyətinin xüsusiyyətlərini nəzərdən keçirək.
Şüşəli vəziyyət.Şüşə keçid temperaturu amorf polimerin şüşəsi və elastik hallarını ayırır. Şüşə keçid temperaturu Tg altında, makromolekulların əsas zəncirinin müstəqil elementlərinin - seqmentlərin kooperativ hərəkətliliyi dondurulur və makromolekulların qeyri-bərabər qablaşdırılması sabitləşir - polimerin vitrifikasiyası.
Temperatur Tc-dən aşağı düşdükdə, makromolekulun bir mövqedən digərinə sıçrayışına səbəb olan titrəmələrin amplitudası və dalğalanmaların sayı azalır. Bu, öz növbəsində, molekulların qablaşdırma sıxlığının və nəticədə, bütün nümunənin sıxlığının artmasına səbəb olur. Bu zaman makromolekulların bütün seqmentlərinin hərəkətliliyi məhdudlaşır və polimer şüşəli vəziyyətə keçir.
Belə bir polimerə deformasiya edən qüvvə tətbiq edilirsə, onda ilk növbədə, seqmentlər arasında bağlanma bucaqlarının dəyişməsi ilə əlaqədar olaraq, böyüklüyü kiçik olan və adətən bir neçə faizdən çox olmayan geri dönən elastik deformasiya baş verir. Gərginliklər molekullararası qüvvələrin böyüklüyünə uyğunlaşan kimi, makromolekulların seqmentlərinin qarşılıqlı hərəkəti başlayır. Şüşəli polimerlərdə və metallarda böyük deformasiyaların mexanizmlərindəki əsas fərqi vurğulamaq üçün polimerlərin böyük deformasiyalarını ifadə etmək üçün “məcburi elastiklik” termini təklif edilmişdir. İlkin elastiklikdən məcburi deformasiyaya keçidin müşahidə edildiyi gərginliyə “məcburi elastiklik həddi” deyilir. Məcburi elastiklik həddi deformasiya sürətinin dəyişməsi ilə nəzərəçarpacaq dərəcədə dəyişir. Dartma diaqramı Şəkildə göstərilmişdir. 3.5 a.
düyü. 3.5. Şüşə (a), kövrək (b) və yüksək elastik (c) vəziyyətdə olan polimerlərin gərginlik diaqramları: I – bölgə elastik deformasiyalar; II - məcburi elastik (a) və yüksək elastik (b) deformasiya sahəsi
Nümunədə şüşə keçid temperaturundan aşağı temperaturun daha da azalması ilə əvvəllər müəyyən hərəkətliliyə malik olan makromolekulların həmin seqmentlərinin istilik hərəkətində azalma müşahidə olunur. Seqmentləri aktivləşdirmək və makromolekulların konformasiyasını dəyişmək üçün tələb olunan mexaniki enerjinin miqdarı dartılma gücündən yüksək ola bilər. Polimer cüzi miqdarda deformasiyaya malik kövrək bir cisim kimi çökür (şək. 3.5, b). Bu hadisənin baş verdiyi temperatura kövrəklik temperaturu (Tcr) deyilir.
Yüksək elastik vəziyyət. Vitrifikasiya edilmiş polimeri qızdırarsanız, şüşə keçid temperaturu keçdikdən dərhal sonra nümunə yumşalmağa və yüksək elastik vəziyyətə girməyə başlayacaq. Sonuncu makromolekulların seqmentlərinin nisbətən yüksək hərəkətliliyi ilə xarakterizə olunur. Bu, makromolekulların müxtəlif konformasiyaları qəbul etmə meylinə gətirib çıxarır. İki həddindən artıq uyğunlaşma ilə yanaşı - tam düzəldilmiş və tam burulmuş - bir çox uyğunluqlar var. müxtəlif dərəcələrdə makromolekulların əyriliyi.
Yükün təsiri altında supramolekulyar formasiyaları təşkil edən makromolekullar öz formasını dəyişə bilər - bükülmüşdən daha uzununa qədər, bu da polimerin yüksək elastikliyini təmin edir. Yükü götürdükdən sonra, istilik hərəkəti, temperaturdan və molekullararası qarşılıqlı təsirin böyüklüyündən asılı olaraq, az və ya çox sürətlə, makromolekulu uzanmış formadan əvvəlki tarazlıq formasına qaytaracaq və bununla da deformasiyanın geri dönən təbiətini təmin edəcəkdir. Belə bir polimerin deformasiya diaqramı Şəkildə göstərilmişdir. 3,5 düym
Özlü axın vəziyyəti. Temperaturun Tt-dən yuxarı artması ilə polimer özlü bir axın vəziyyətinə çevrilir. Bu vəziyyətdə, bəzən nisbətən kiçik olanların təsiri altında geri dönməz şəkildə axmağa qadirdir xarici səylər. Özlü axın prosesi mütləq makromolekulların açılması ilə müşayiət olunur. Materialın yüksək viskozitesi zəncirlərin əhəmiyyətli dərəcədə düzəldilməsinə və onların istiqamətləndirilmiş yüksək möhkəmlikli liflər və filmlər əldə etmək üçün istifadə olunan qüvvənin tətbiqi istiqamətində oriyentasiyasına səbəb ola bilər.
Polimerlərdə fiziki keçidlərin temperaturlarını müəyyən etmək sabit yüklər altında deformasiyanın temperaturdan asılılığını öyrənən termomexaniki metoddan istifadə etməklə mümkündür. Bunu tez bir zamanda müəyyən etmək üçün eyni üsuldan istifadə edilə bilər mühüm xüsusiyyətlər polimer materialları, məsələn, şüşə keçid temperaturu, kristallaşma və kimyəvi parçalanmanın başlanğıcı.
Termomexaniki üsuldan istifadə etməklə polimerlərin bərkiməsinə müxtəlif maddələrin təsirini öyrənmək mümkündür: plastifikatorların, doldurucuların və digər inqrediyentlərin polimer materiallarının texnoloji xassələrinə təsirini öyrənmək. Polimerlərdə fiziki keçidlərin temperaturlarını diferensial istilik analizi ilə də müəyyən etmək olar.
Struktur polimer materialları kimi istifadə olunan termoplastik polimerlərdə strukturun və fiziki keçidlərin təhlili onları üç əsas qrupa bölməyə imkan verir.
Birinci qrup - maksimum kristallıq dərəcəsi 25%-dən çox olmayan və Tc otaq temperaturunu əhəmiyyətli dərəcədə üstələyən sərt makromolekullara malik amorf və ya çətin kristallaşan polimerlər. Bu qrupa qeyri-müntəzəm qurulmuş karbon zəncirli polimerləri daxildir: polistirol, polimetilmetakrilat, polivinilxlorid, onların az sayda başqa monomer vahidləri olan təsadüfi kopolimerləri və aromatik heterozəncirli polimerlər: poliefirlər (polifenilen oksid, polisulfon), poliesterlər, poliamidlər, poliamidlər. (fenillon). Otaq temperaturunda bunlar yuxarı temperatur həddi Tc ilə məhdudlaşan sərt elastik materiallardır (polimer şüşələr). Məhsulların qəliblənməsi T t (tökmə və ya ekstruziya halında) və ya T c (ştamplama və çəkmək üçün) yuxarı temperaturda aparılır.
İkinci qrup – Tc otaq temperaturuna olduqca yaxın olan orta kristallıq dərəcəsinə malik kristallaşan polimerlər. Bu qrupa polimetilpenten, politrifloroxloretilen, pentaplast və alifatik poliamidlər daxildir. Belə polimerlərin işləməsi üçün yuxarı temperatur həddi kristallıq dərəcəsi ilə müəyyən edilir və T-dən amorf fazadan ərimə temperaturuna qədər dəyişə bilər. (T pl) kristal və məhsullara emal T pl yuxarıda həyata keçirilir.
Üçüncü qrup – amorf fazasının Tc-si otaq temperaturundan əhəmiyyətli dərəcədə aşağı olan yüksək kristallıq dərəcəsinə malik kristallaşan polimerlər. Bu qrupa polietilen, polipropilen, polibuten-1, politetrafloroetilen və poliformaldehid daxildir. IN normal şərait Bu polimerlər elastik vəziyyətdə olan amorf faza və sərt kristal fazaya xas olan xüsusiyyətləri birləşdirir. Buna görə də T s intervalında< Т < Т пл их поведение в решающей степени определяется степенью кристалличности. Верхний температурный предел эксплуатации обычно ограничивается Т пл. Ниже Т с аморфной фазы полимеры становятся жесткими и хрупкими полимерными стеклами. Формование изделий литьем или экструзией осуществляется выше Т пл, штамповкой – вблизи Т пл. Механические свойства и степень кристалличности наиболее используемых полимеров приведены в таблице 3.1.
İstilik ilə əlaqədar
Polimer materiallar temperaturun təsiri altında xassələrini dəyişir. Bu əsasda termoplastik və termoset polimerləri fərqləndirilir.
Termoplastik polimerlər (termoplastiklər) qızdırıldıqda yumşalır, hətta əriyir və soyuduqda sərtləşir; bu proses geri dönə biləndir.
Termosetting polimerləri (termoreaktlar) əmələ gəlməsinin ilk mərhələsində xətti quruluşa malikdir və qızdırıldıqda, sonra axın hesabına yumşalır. kimyəvi reaksiyalar sərtləşir (məkan quruluşu yaranır) və sonradan möhkəm qalır. Polimerin müalicəvi vəziyyətinə termostabil deyilir.
Ən çox istifadə olunan polimerlərin mexaniki xassələri və kristallıq dərəcəsi Cədvəl 3.1-də verilmişdir.
aşır 10 12 -10 13 n san/m 2 (10 13 – 10 14 duruş) , A - 10 3 -10 4 Mn/m 2(10 4 -10 5 kqf/sm 2) .
Polimerlərin özlü və ya yüksək elastik vəziyyətdən şüşəsi vəziyyətə keçməsi adlanır şüşə keçid. Şüşəli vəziyyət adətən şüşə keçid kimi təsnif edilməyən proseslər nəticəsində də həyata keçirilir:
- yüksək elastik vəziyyətdə olan polimerlərin çəkilməsi və ya çarpaz bağlanması;
- polimer məhlullarının buxarlanması və ya gellərin aşağıdakı temperaturda qurudulması ( T s) və ya ərimə nöqtəsi müvafiq olaraq.
Polimerlərin şüşəsi halının əsas xüsusiyyəti onun olmasıdır termodinamik qeyri-tarazlıq. Polimerlərin maye, kristal və şüşə halları arasındakı əlaqə diaqramdan istifadə etməklə izah edilə bilər həcm - temperatur (Şəkil 1).
Polimer əriməsi soyuduqca onun həcmi davamlı olaraq azalır, çünki molekulyar yenidən qurulma nəticəsində ərimə bir tarazlıq vəziyyətindən digərinə keçir. Soyutma dərəcəsi kifayət qədər aşağı olarsa, müəyyən bir temperaturda T k həcmdə kəskin azalma ilə müşayiət olunan kristallaşma baş verir (xətt AB haqqında Şəkil 1). Bir çox polimerlər üçün yüksək sürət soyutma, kristallaşmanın baş verməyə vaxtı yoxdur və maddə həddindən artıq soyudulmuş maye vəziyyətdə qalır, kristal vəziyyətinə görə tarazlıq yoxdur (xətt AB haqqında Şəkil 1). At T s molekulyar hərəkət o qədər yavaş olur ki, hətta çox daxilində uzun müddət təcrübə, yenidən qurulmaların baş verməyə vaxtı yoxdur, yəni maddə şüşələnir və sərtləşir. Aşağı temperaturda T sşüşəsi vəziyyət həm tarazlıq maye vəziyyətinə görə tarazlıqda deyil (kesikli xətt VD haqqında Şəkil 1) və kristal vəziyyətinə keçir.
Şüşə halının termodinamik qeyri-tarazlığı ona gətirib çıxarır ki, nə zaman sabit temperatur T otzh zaman keçdikcə şüşə strukturu dəyişir, tarazlığa meyl edir (struktur relaksasiya fenomeni), xassələrdə müvafiq dəyişikliklə (xətt GD haqqında Şəkil 1). Tarazlıq quruluşuna nail olmaq praktiki olaraq yalnız dar bir temperatur diapazonunda mümkündür T otzh az T s 15-20⁰С-də.
Şüşəli vəziyyətdə, seqmental hərəkətlilik çox məhduddur, lakin son və ya yan qrupların fırlanması, molekulyar zəncirin kiçik hissələrinin struktur qüsurları sahəsində, məsələn, səthində yenidən istiqamətlənməsi ilə əlaqəli relaksasiya prosesləri baş verir. mikro çatlar. Müvafiq relaksasiya keçidlərini temperatur asılılıqlarında maksimalların görünməsi ilə müşahidə etmək olar fiziki xassələri məsələn, mexaniki və dielektrik itkilər.
Mexanik davranış: şüşəli vəziyyət bölmək olar kövrək, aşağı temperaturda həyata keçirilir kövrəklik temperaturu, Və kövrək olmayan. Kövrək olmayan şüşəli vəziyyət, həddi aşan gərginliklərdə kifayət qədər yavaş uzanma ilə polimerin çıxarılması ilə xarakterizə olunur. Bu vəziyyətdə yaranan molekulyar oriyentasiya boşalmadan sonra demək olar ki, qeyri-müəyyən müddət ərzində qalır. T<Т с . Doldurulmuş polimer şüşələr zamanla kortəbii şəkildə çatlayır.
İstinadlar:
Kobeko P.P., Amorf maddələr, M.-L., 1952;
Kargin V.A., Slonimsky G.L., Polimerlərin fiziki kimyasına dair qısa esselər, 2-ci nəşr, M., 1967;
Ferri J., Polimerlərin viskoelastik xassələri, trans. İngilis dilindən, M., 1963
Fiziki vəziyyətinə görə polimerlər bölünür amorf və kristal. Amorf vəziyyət makromolekulların düzülüşündə nizamın olmaması ilə xarakterizə olunur. Budaqlanmış və şəbəkəli polimerlər ümumiyyətlə amorf olurlar.
Polimerlərin kristallığı makromolekulların ayrı-ayrı bölmələrinin nizamlı düzülüşünə aiddir. Yalnız stereoregular xətti polimerlər kristallaşma qabiliyyətinə malikdirlər. Kristal və amorf polimerlərin xassələri əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənir. Məsələn, kristal polimerlər, amorflardan fərqli olaraq, müəyyən bir ərimə nöqtəsinə malikdirlər. Amorf polimerlər yumşalma temperaturları, yəni bərkdən mayeyə tədricən keçid bölgəsi ilə xarakterizə olunur. Beləliklə, amorf xətti polimerlər qızdırıldıqda əvvəlcə yumşalır və özlü maye əmələ gətirir. Temperaturun daha da artması polimerin məhvinə səbəb olur. Amorf polimerlər üçün temperaturdan (və mexaniki gərginliyin böyüklüyündən) asılı olaraq üç fiziki (deformasiya) vəziyyət mümkündür: şüşəli, viskoz Və yüksək elastik Polimerlərin praktiki tətbiqi müəyyən bir polimerin istifadə temperaturunda bu vəziyyətlərdən hansında olması ilə müəyyən edilir. Şüşəli polimerlər nisbətən kiçik elastik (geri dönən) deformasiyalarla (1-10%) xarakterizə olunur. Şüşə halında olan polimerlər plastiklərin istehsalında istifadə olunur. Özlü axın vəziyyəti adətən yüksək temperaturda həyata keçirilir və polimerləri məhsullara emal etmək üçün istifadə olunur. Bütün rezinlər iş şəraitində yüksək elastik vəziyyətdədir. Bu vəziyyət yalnız yüzlərlə geri dönüşlü deformasiyaya uğraya bilən polimerlər üçün xarakterikdir.
Şəbəkə polimerləri xətti və budaqlanmış polimerlərdən çox fərqli xüsusiyyətlərə malikdir. Onlar kristallaşmır, həlledicilərdə həll olunmur, parçalanmadan ərimir və böyük mexaniki qüvvəyə malikdir. Bu, onların makromolekullarının çoxlu sayda kimyəvi bağlarla bağlanması ilə izah olunur, onların qırılması çox enerji tələb edir.
Temperaturun təsiri
İstiliyə gəldikdə, polimerlər iki qrupa bölünür - termoplastik və termosetting. Termoplastik polimerlər bütün fiziki və kimyəvi xassələrini saxlayaraq qızdırıldıqda yumşalmağa, soyuduqda isə bərkiməyə qadirdirlər. Belə polimerlərə polietilen, polistirol, polivinilxlorid və poliamidlər daxildir. Termosetting polimerləri plastik vəziyyətə çevrilə bilməz, çünki qızdırıldıqda ya tamamilə məhv olurlar, ya da ikinci dəfə polimerləşərək yeni, daha da davamlı və sərt strukturlar əmələ gətirirlər.
Termoset polimerlərə misal olaraq fenol-formaldehid, karbamid və polyester qatranları göstərmək olar.
Polimerlərdən və onlara əsaslanan materiallardan istifadə edərkən onların mexaniki xüsusiyyətləri vacibdir. Polimerlərin mexaniki gücü artan molekulyar çəki ilə, xətti strukturlardan budaqlanmış və şəbəkə strukturlarına keçid zamanı artır. Stereoregular polimerlər qeyri-müntəzəmlərdən daha yüksək güclə xarakterizə olunur. Gücün artması polimer kristal vəziyyətinə keçdikdə baş verir. Doldurucuların (məsələn, təbaşir, his, qrafit, metal və s.) daxil edilməsi ilə polimerin mexaniki möhkəmliyi artır və beləliklə müxtəlif plastiklər alınır.
Polimerlərin alınması üsulları
Polimerlər polimerləşmə reaksiyaları, polikondensasiya, həmçinin makromolekulların kimyəvi çevrilmələrindən istifadə etməklə əldə edilir.
Polimerləşmə– bu, kovalent bağların yenidən qurulmasından istifadə edərək monomer molekullarının artan zəncirə ardıcıl qoşulması ilə polimerlərin əmələ gəlməsi reaksiyasıdır..
Polimerləşmə əsasən çoxlu (ikiqat və ya üçlü) bağları olan birləşmələr və ya siklik birləşmələr üçün xarakterikdir. Polimerləşmə prosesi zamanı monomer molekullarında çoxlu bağlar qırılır və ya halqalar açılır, ardınca bu molekullar arasında kimyəvi bağlar əmələ gəlir və polimerlər əmələ gəlir. İştirak edən monomerlərin sayına əsasən onlar fərqləndirilir homopolimerləşmə(bir növ monomerin polimerləşməsi) və kopolimerləşmə(iki və ya daha çox müxtəlif monomerlərin birgə polimerləşməsi). Homopolimerləşmə reaksiyasına misal olaraq teflon (flüoroplastik) istehsalıdır:
nCF 2 =CF 2 (–CF 2 –CF 2 –) n
tetrafloroetilen politetrafloroetilen
Kopolimerlər hər bir monomerdən alınan polimerlərin xüsusiyyətlərini birləşdirir. Buna görə də, kopolimerləşmə arzu olunan xüsusiyyətlərə malik polimerləri sintez etmək üçün təsirli bir üsuldur.
Stirol butadien kauçuku kopolimerləşmə reaksiyası nəticəsində əldə edilir:
| 2 |
butadien-1,3
stirol butadien stirol rezin
Polikondensasiya– Bu, iki və ya daha çox funksional qrupa malik olan monomerlərdən polimerlərin əmələ gəlməsi reaksiyasıdır, bu qruplar hesabına aşağı molekulyar çəkili məhsulların (H 2 O, NH 3, HCl və s.) ayrılması ilə müşayiət olunur.
Polikondensasiya təbii şəraitdə təbii polimerlərin əmələ gəlməsinin əsas üsuludur. Polikondensasiya zamanı zəncir tədricən böyüyür: əvvəlcə ilkin monomerlər bir-biri ilə qarşılıqlı təsirə girir, sonra yaranan birləşmə eyni monomerin molekulları ilə reaksiya verir, nəticədə polimer əmələ gəlir və monomerin n molekulundan (n-1) molekullar əmələ gəlir. aşağı molekullu məhsullar buraxılır.
Heksametilendiamin H 2 N–(CH 2) 6 –NH 2 və iki əsaslı adipin turşusu HOOC–(CH 2) 4 –COOH-un kopolikondensasiyası anid və ya neylon əmələ gətirir: nH 2 N–(CH 2) 6 –NH 2 + nHOOC–( CH 2 ) 4 –COOH →
→ [–NH–(CH 2) 6 –NH–CO–(CH 2) 4 –CO–] n + (n-1)H 2 O
Anid (neylon və ya perlon)
Polikondensasiya polimerləşmədən onunla fərqlənir ki, o, əvəzetmə reaksiyasına əsaslanır və polikondensasiya prosesində yüksək molekullu birləşmələrlə yanaşı, aşağı molekulyar məhsullar da əmələ gəlir. Nəticədə, ilkin monomerin və nəticədə yaranan polimerin elementar tərkibi aşağı molekulyar çəkili məhsul şəklində buraxılan bir qrup atomla fərqlənir (bu nümunədə H 2 O).
Polimerlərin növləri
Mənşəyinə görə yüksək molekulyar ağırlıqlı maddələr bölünür təbii, və ya biopolimerlər (zülallar, nuklein turşuları, polisaxaridlər) və sintetik(polietilen, fenol qatranları).
Komponent vahidinə daxil olan elementlərin növünə görə üzvi, qeyri-üzvi və orqanik element polimerləri fərqləndirilir.
Üzvi polimerlər.Üzvi polimerlər mənşəyinə görə üç qrupa bölünür:
– təbii, təbiətdə tapılan (təbii kauçuk, nişasta, sellüloza, zülallar, nuklein turşuları);
– süni təbii polimerlərin kimyəvi modifikasiyası ilə əldə edilənlər (trinitroselüloz, asetat və viskoza lifi, xlorlu təbii kauçuk, rezin);
– sintetik sintez yolu ilə əldə edilir (polietilen, polipropilen, neylon, polistirol, fenol-formaldehid qatranı).
Əsas makromolekulyar zəncirin kimyəvi tərkibinə görə üzvi polimerlər bölünür homochain, zəncirləri eyni atomlardan qurulan və heterozəncir, tərkibində karbon atomları və əsas zəncirdə digər elementlərin atomları, məsələn, polikarbonat [−O−R−O−CO−] n, sellüloza (C 6 H 10 O 5) n, neylon [−NH−(CH 2) 5 −CO− ] n . Homochain polimerləri arasında ən çox yayılmışdır karbon zənciri, makromolekul zəncirlərində yalnız karbon atomları olan, məsələn, polietilen [−CH 2 −CH 2 −] n, polistirol [−CH 2 −CH(C 6 H 5)−] n, politetrafloroetilen [−CF 2 −CF 2 −] n.
Qeyri-üzvi polimerlər. Bir çox qeyri-üzvi maddələr polimerlərdir. Bütün metallar, bəzi qeyri-metallar (plastik kükürd, qara və qırmızı fosfor, almaz, qrafit, kömür və kömür şəklində olan karbon), silisium turşuları, silikatlar, alüminosilikatlar, silikon dioksid, polisilan və s. polimer quruluşuna malikdir Bir çox qeyri-üzvi polimerlərin mühüm fərqləndirici xüsusiyyəti onların istilik və kimyəvi müqavimətidir. Onlar xətti struktura (kükürd zəncirlərinin plastik modifikasiyası ....− S−S −S −...., spiral şəklində bükülmüş), laylı (slyuda, talk), budaqlanmış və ya üçölçülü quruluşa (silikatlar) malik ola bilər. . Daha mürəkkəb birləşmələr, seolitlər - silikatların və metal alüminatların kopolimerləri, içərisində başqaları ilə mübadilə edilə bilən ionları saxlayan (məsələn, suyu təmizləyərkən) içərisində boşluqlar və kanallar olan polihedralar əmələ gətirir.
Organoelement polimerləri. Bunlar əsas zəncirdə karbon atomlarını deyil, digər elementləri (silikon, alüminium, oksigen, fosfor) ehtiva edən polimerlərdir. Belə polimerlərdə yan zəncirlər üzvi radikallarla təmsil olunur.
Biopolimerlər
Biopolimerlərdir təbii yüksək molekulyar birləşmələr. Bunlara polisaxaridlər, poliizoprenlər, polipeptidlər, zülallar və nuklein turşuları daxildir.
Polisaxaridlər – bunlar biopolimerlərdir makromolekulları monosaxarid qalıqlarından ibarətdir. Polisaxaridlərin ən mühüm nümayəndələri sellüloza, nişasta, inulin və qlikogendir. Ümumi formul (C 6 H 10 O 5) n olan polisaxaridlər makromolekulun strukturunda fərqlənirlər. Nişasta və qlikogen α-qlükoza qalıqlarından, sellüloza β-qlükoza qalıqlarından, inulin fruktofuranoza qalıqlarından ibarətdir. Polisaxaridlər turşuların katalitik təsiri altında hidrolizə məruz qalırlar. Nişasta, qlikogen və sellülozun hidrolizinin son məhsulu qlükoza, inulin isə fruktozadır. Sellüloza, praktiki olaraq yoxdur, ən sərt zəncirli polimerlərdən biridir makromolekulların elastikliyi.
dələlər peptid (amid) bağları ilə bağlanmış α-amin turşusu qalıqlarından ibarət biopolimerlərdir. Zülal molekullarında peptid qrupu adlanan atomlar - CO-NH- dəfələrlə təkrarlanır. Çoxlu bir-birinə bağlı peptid vahidlərindən ibarət birləşmələrə polipeptidlər deyilir. Buna görə zülallar polipeptidlər kimi təsnif edilir. Peptid zəncirinə daxil olan amin turşusu qalıqlarının sayı çox böyük ola bilər, buna görə də zülalların molekulyar çəkiləri bir neçə milyona çata bilər. Ümumi zülallara hemoglobin (insan qanında), kazein (inək südündə), albumin (toyuq yumurtasında) daxildir.
Zülallar ən vacib bioloji maddələrdir: orqanizmlərin həyatı üçün zəruridir. Bədəndə protein sintezi polikondensasiya reaksiyaları vasitəsilə həyata keçirilir:
nH 2 N−СНR−COOH ↔ [−NH−СНR−CO−] n + (n-1)H 2 O. α-amin turşularının iki molekulu qarşılıqlı təsirdə olduqda, bir molekulun amin qrupu ilə su əmələ gəlməsinə səbəb olan digərinin karboksil qrupu.
Tərkibinə görə zülallar sadə (zülallar) və mürəkkəb (proteidlər) bölünür. Sadə zülallar hidroliz edildikdə, mürəkkəb zülallar hidroliz edildikdə, α-amin turşuları və zülal olmayan maddələr əmələ gəlir.
Zülallarda dörd səviyyəli struktur var:
– ilkin quruluş zülallar peptid zəncirinin strukturudur, yəni. amin turşusu qalıqlarının toplusu və onların bir zülal molekulunda bir-biri ilə əlaqə ardıcıllığı.
– ikinci dərəcəli quruluş−CO− və NH− qrupları arasında hidrogen bağlarının yaranması səbəbindən zülal molekullarının polipeptid zəncirlərinin spiral şəklində bükülməsinin xüsusiyyətləri ilə müəyyən edilir.
– üçüncü struktur hidrogen, amid və disulfid bağlarının əmələ gəlməsi səbəbindən zülal spirallarının məkan düzülüşü ilə müəyyən edilir.
– Dördüncü quruluş bir neçə polipeptid zəncirini ehtiva edən makromolekulların məkan düzülüşü ilə müəyyən edilir.
Nuklein turşuları – monomerlərdən hazırlanmış təbii biopolimerlər: nukleotidlər, təkrarlanan nuklein turşusu fraqmentləri. Nukleotidlər üç komponentdən ibarətdir: heterosiklik əsaslar, monosaxaridlər və fosfor turşusu qalıqları, mononükleotidlər polimer molekulunda bir-biri ilə bağlıdır. Nuklein turşularının iki növü var: ribonuklein turşuları (RNT) və deoksiribonuklein turşuları (DNT). Bütün canlı orqanizmlər mütləq hər iki növ nuklein turşusunu ehtiva edir.
Polimerlərin tətbiqi
Polimerlərin tətbiqinin mühüm sahələrindən biri lif və parçalar istehsalıdır. Liflərin təsnifatı diaqramda göstərilmişdir:
Kimyəvi üsullarla istehsal olunan liflər kimyəvi liflər qrupunu təşkil edir. Onlar süni və sintetik bölünür. Süni liflər təbii materialların (pambıq, yun) kimyəvi modifikasiyası yolu ilə əldə edilir, sintetik liflərin istehsalı üçün isə yalnız sintetik materiallardan - polimerlərdən istifadə olunur. Ən əhəmiyyətli sintetik liflər daxildir lavsan Və neylon.
Lavsan etilen qlikol və tereftalik (benzol-1,4-dikarboksilik) turşunun polikondensasiyası ilə əldə edilir:
Yaranan xətti polimer, elementar vahidi belə görünən bir polyesterdir:
Lavsandan hazırlanmış lif (bu polyesterin digər adları terilen, dakrondur) yaxşı gücə, istiliyə davamlıdır, seyreltilmiş turşulara və qələvilərə davamlıdır.
Neylon – poliamid lifi, poli-
heksametilendiamin H 2 N (CH 2) 6 NH 2 və adipin turşusu HOOC (CH 2) 4 COOH kondensasiyası:
Elementar neylon keçid formaya malikdir:
Neylon və digər poliamid lifləri yüksək gücü və aşınma müqaviməti ilə xarakterizə olunur. Onların dezavantajları qızdırıldığında yüksək elektrikləşmə və qeyri-sabitlikdir. Buna görə də neylon paltarları isti ütü ilə ütüləmək olmaz.
Kauçuklar
Təbii kauçuk. Təbii kauçuk bəzi tropik bitkilərin şirəsi olan lateksdən alınır. Quruluşunu kimyəvi xassələri ilə müəyyən etmək olar: rezin brom, hidrogen bromidi və hidrogeni birləşdirir və havaya çatmadan qızdırıldıqda parçalanır və izopren (2-metilbutadien) əmələ gətirir. Bu o deməkdir ki, rezin doymamış polimer - poliizoprendir.
Rezin molekulyar çəkisi 100 min ilə 3 milyon arasında dəyişir. Təbii kauçukda demək olar ki, bütün bölmələr cis konfiqurasiyasına malikdir:
Bu o deməkdir ki, təbii kauçuk onun qiymətli xüsusiyyətlərini müəyyən edən stereoregular quruluşa malikdir.
Kauçukun ən vacib fiziki xüsusiyyəti elastiklikdir, yəni. hətta kiçik bir qüvvənin təsiri altında geriyə doğru uzanma qabiliyyəti. Digər mühüm xüsusiyyət su və qaz keçirməzliyidir. Kauçukun əsas çatışmazlığı onun yüksək və aşağı temperaturlara həssaslığıdır. Qızdırıldıqda rezin yumşalır və elastikliyini itirir, soyuduqda isə kövrək olur və elastikliyini də itirir.
Plastikliyi azaltmaq və gücü, aşınma müqavimətini və aqressiv mühitlərə müqavimətini artırmaq üçün rezin məruz qalır. vulkanizasiya kükürdün iştirakı ilə müxtəlif doldurucularla (tüstü, təbaşir, sink oksidi və s.) qızdırmaqla. Vulkanizasiya prosesində rezin xətti makromolekullar bir-biri ilə disulfid körpülərlə (–S–S–) çarpaz bağlanır və məkan polimeri əmələ gəlir – rezin.
Kauçuk budaqlanmış məkan quruluşuna malikdir və buna görə də təbii rezindən daha az elastikdir, lakin əhəmiyyətli dərəcədə daha çox gücə malikdir. Rezin istehsalı polimerləşmə və vulkanizasiya proseslərinə əsaslanır.
Sintetik kauçuklar
İlk sintetik kauçuk 1931-ci ildə Rusiyada professor S.V.Lebedev tərəfindən etil spirtindən metal natriumun iştirakı ilə radikal mexanizmlə alınan butadienin polimerləşdirilməsi yolu ilə əldə edilmişdir.
Butadien kauçuku yaxşı su və qaz keçirmə qabiliyyətinə malikdir, lakin nizamsız bir quruluşa malik olduğu üçün təbii kauçukdan daha az elastikdir. Onun zəncirində cis- və trans- vahidlər təsadüfi olaraq paylanır. Bundan əlavə, polimerləşmə təkcə 1,4- kimi deyil, həm də 1,2 əlavəsi kimi gedir və nəticədə budaqlanmış tipli struktura malik polimer əmələ gəlir.
Xətti stereoregular quruluşa malik sintetik izopren və butadien kauçuk istehsalı üçün texnologiyalar hazırlanmışdır (sonuncusu adlanır). divinil). Bəzi sintetik kauçuklar kopolimerləşmə prosesi ilə istehsal olunur. Məsələn, stirol butadien rezin reaksiya ilə sintez olunur
Kopolimerləşmə metodunun üstünlüyü ondan ibarətdir ki, komponentlər arasında nisbəti dəyişdirərək rezin xassələrini idarə etmək olar.
Plastik
Plastik qızdırıldıqda formasını dəyişə bilən və soyuduqdan sonra yeni formasını saxlaya bilən polimer əsaslı materiallardır. Bu xüsusiyyət sayəsində plastikləri emal etmək asandır və müəyyən bir forma malik məhsullar istehsal etmək üçün istifadə olunur. Polimerlərdən başqa, plastiklərə polimerlərin fiziki və mexaniki xassələrini yaxşılaşdıran plastifikatorlar, boyalar və doldurucular daxildir. Plastiklər iki əsas növdə olur: termoplastik Və termosetləmə.
Termoplastik Plastiklər qızdırıldıqda və sonra soyuduqda öz formasını dəfələrlə dəyişə bilir. Bunlara xətti zəncirli polimerlər daxildir. Belə polimerlərin qızdırıldıqda yumşalma qabiliyyəti müxtəlif zəncirlər arasında güclü bağların olmaması ilə bağlıdır. Bunlar polietilen, politetrafloroetilen, polivinilxlorid, poliamidlər, polistirol və digər polimerlərə əsaslanan materiallardır.
Termoset Qızdırıldıqda, plastiklər də formasını dəyişir, lakin eyni zamanda plastikliyini itirir, sərtləşir və sonrakı emal üçün daha uyğun deyil. Bu, çarpaz əlaqələrin meydana gəlməsi nəticəsində xətti birinə çevrilə bilməyən bir mesh məkan quruluşunun geri dönməz şəkildə formalaşması ilə əlaqədardır. Termosetting polimerləri yapışqanlar, laklar, ion dəyişdiricilər və plastiklər üçün əsas kimi istifadə olunur. Fenol-formaldehid qatranlarına əsaslanan plastiklərə fenol plastiklər, karbamid-formaldehid qatranlarına əsaslananlara isə aminoplastlar deyilir. Onların içindəki doldurucular kağız, karton, parça (tekstolit), kvars və slyuda unu və s.dir. Fenolik plastiklər suya, turşuların, duzların və əsasların məhlullarına, üzvi həlledicilərə davamlıdır, odadavamlıdır, hava şəraitinə davamlıdır və yaxşı dielektriklər. Sadalanan xüsusiyyətlərə əlavə olaraq, aminoplastlar işığa və ultrabənövşəyi şüalara davamlıdır və müxtəlif rənglərə boyanır. Buna görə də, plastik elektrik mühəndisliyində geniş istifadə olunur. elektronika, maşınqayırma, avtomobil sənayesi, tikinti və onların tətbiqi miqyası və əhatə dairəsi durmadan artır.
Problemin həlli nümunələri
Misal 15.1. Polietilen makromolekulunun struktur vahidi hansı atom qrupudur? Polimerin alınması reaksiyasını yazın. Polimerin N molekulunun molekulyar çəkisinin 28000, 3N molekulunun isə 140000 molekulyar çəkisi olduğu məlumdursa, polimerin molekulyar çəkisini hesablayın.
Orta polimerləşmə dərəcəsini tapın.
Həll. Polietilen, etilenin homopolimerləşməsi nəticəsində əldə edilir:
n CH 2 = CH 2 → (−CH 2 −CH 2 −) n
etilen polietilen
Polimerləşmə prosesində monomerin - etilenin molekullarında çoxsaylı bağlar qırılır və molekullar arasında kimyəvi bağlar əmələ gəlir ki, bu da makromolekulların əmələ gəlməsinə səbəb olur.
Polietilen makromolekulunun struktur vahidi: −CH 2 −CH 2 −.
Polimerin molekulyar çəkisinin orta (ədədi) qiymətini tapın:
Struktur vahidin nisbi molekulyar çəkisini tapırıq: M(C 2 H 4) = 28.
Bu halda polimerləşmənin orta sayı-dərəcəsi bərabərdir.
Qeyri-metal materiallar
Polimerlərin quruluşu və quruluşu
Polimerlər çoxlu sayda eyni və ya qeyri-bərabər atom qruplarının az və ya çox müntəzəm olaraq növbələşdiyi, kimyəvi bağlarla xətti və ya budaqlanmış zəncirlərə, eləcə də məkan şəbəkələrinə bağlanan birləşmələrdir.
Dəfələrlə təkrarlanan qruplara monomer vahidləri, vahidlərdən ibarət böyük molekula isə makromolekul və ya polimer zənciri deyilir. Zəncirdəki halqaların sayı polimerləşmə dərəcəsidir və "n" hərfi ilə təyin olunur. Polimerin adı monomerin adından və “poli” prefiksindən ibarətdir.
Eyni monomerlərdən əmələ gələn polimerlərə homopolimerlər deyilir.
Aşağı molekulyar birləşmələrlə müqayisədə polimerlər bir sıra xüsusiyyətlərə malikdir: onlar yalnız qatılaşdırılmış bərk və ya maye vəziyyətdə ola bilər; polimer məhlulları yüksək viskoziteye malikdir; həlledici çıxarıldıqda, polimerlər aşağı molekulyar birləşmələr kimi kristallar şəklində deyil, filmlər şəklində buraxılır; polimerlər yönümlü bir vəziyyətə keçirilə bilər; Bir çox polimerlər böyük geri dönən deformasiyalarla və s.
Polimerlərin spesifik xassələri onların quruluşunun xüsusiyyətləri ilə müəyyən edilir, əsas parametrləri haqqında biliklər onların tənzimlənməsinin elmi əsaslı üsullarını yaratmaq üçün zəruridir.
Makromolekulların növləri
Polimerlərin unikal xassələri onların makromolekullarının quruluşu ilə müəyyən edilir. Makromolekulların formasına görə polimerlər xətti, budaqlı, nərdivanlı və şəbəkəli bölünür.
Xətti makromolekullar uzun ziqzaq və ya spiral zəncirlərdir.
Budaqlanmış makromolekullar yan budaqların olması ilə seçilir.
Pilləkənlər makromolekullar kimyəvi bağlarla bağlanmış iki zəncirdən ibarətdir.
Məkan Polimerlər makromolekulların bir-biri ilə eninə istiqamətdə kimyəvi bağlarla çarpaz bağlanması nəticəsində əmələ gəlir.
Polimer molekullarının fərqli bir xüsusiyyəti çeviklik. Zəncirin çevikliyi onun halqaların istilik hərəkətinin və ya polimerin yerləşdirildiyi xarici sahənin təsiri altında formasını dəyişmək qabiliyyətidir. Polimerlərin kristallaşma qabiliyyətini xarakterizə edir, ərimə temperaturu diapazonunu, elastikliyini, elastikliyini və digər xüsusiyyətlərini təyin edir.
Quruluşuna və temperaturla əlaqəsinə görə polimerlər termoplastik və termosettingə bölünür.
Termoplastik- qızdırıldıqda heç bir çarpaz əlaqə əmələ gəlməyən və müəyyən temperaturda yumşalaraq bərk haldan plastik vəziyyətə keçən polimerlər.
Termoset- əmələ gəlməsinin birinci mərhələsində xətti quruluşa malik olan, sonra isə kimyəvi proseslərin baş verməsi ilə fəza şəbəkələri əmələ gətirən, bərkiyən və əriməyən və həll olunmayan vəziyyətə keçən polimerlər.
Sintetik polimerlər aşağı molekulyar çəkili maddələrdən (monomerlərdən) polimerləşmə, polikondensasiya, sopolimerləşmə reaksiyaları, həmçinin digər təbii və sintetik polimerlərin kimyəvi çevrilməsi yolu ilə alınır.
Polimerləşmə- əlavə məhsulların buraxılması ilə müşayiət olunmayan və elementar tərkibini dəyişdirmədən baş verən bir neçə monomerin birləşməsi prosesi. Polimerləşmə nəticəsində polietilen, polistirol, polivinilxlorid və s.
Polikondensasiya- ən sadə aşağı molekulyar maddələrin (H 2 O, Hcl və s.) ayrılması ilə müşayiət olunan bir neçə monomerin birləşməsi prosesi. Fenol-formaldehid qatranları polikondensasiya yolu ilə istehsal olunur.
Kopolimerləşmə- müxtəlif strukturlu iki və ya daha çox monomerin polimerləşməsi. Kopolimerləşmə nəticəsində etilen və propilenin kopolimerləri əmələ gəlir.
Polimerlərin faza halları
Polimerlər iki fazalı vəziyyətdə ola bilər: kristal və amorf (maye).
Polimerlər qaz fazasında ola bilməzlər, çünki qaynama nöqtəsi parçalanma temperaturundan çox yüksəkdir.
Kristal faza vəziyyəti atomların və molekulların düzülüşündə üçölçülü uzun məsafəli nizamın olması ilə xarakterizə olunur. Uzun məsafəli nizam molekulların ölçüsünü yüzlərlə və minlərlə dəfə aşan məsafələrdə müşahidə olunan nizamdır.
Maye (amorf) faza vəziyyəti kristal quruluşun olmaması ilə xarakterizə olunur. Amorf vəziyyətdə qısa məsafəli nizam müşahidə olunur - molekulların ölçüsünə uyğun olan məsafələrdə müşahidə olunan bir nizam. Müəyyən bir molekulun yaxınlığında onun qonşuları müəyyən bir ardıcıllıqla düzülə bilər, lakin qısa məsafədə bu nizam yoxdur.
