Əməliyyat zamanı materialların yerləşdiyi fiziki və faza vəziyyətləri var vacibdir xüsusiyyətlərinə görə.
Polimerlərin fiziki vəziyyətləri
Maddənin fiziki vəziyyəti onların istilik hərəkətinin xarakterini təyin edən atomların və molekulların qablaşdırma sıxlığı ilə müəyyən edilir.
Maddənin halları sabit temperaturda verilmiş forma və həcmə malik olmaq və saxlamaq qabiliyyətinə görə fərqlənir. Aşağı molekulyar çəkili maddələrin bərk, maye və qaz halları məlumdur. Maddələrin bir vəziyyətdən digərinə keçidi bir çox fiziki xassələrin dəyişməsi ilə müşayiət olunur ki, bu da istilik hərəkətinin təbiətinin və səviyyəsinin dəyişməsi və onların molekullarının qarşılıqlı təsiri ilə izah olunur.
AT möhkəm vəziyyət, bir maddə sabit bir həcmə sahib ola və ona verilən formanı saxlaya bilir; in maye vəziyyətdə, maddə də sabit bir həcmə malikdir, lakin yerin cazibə qüvvəsinin təsiri altında belə onu itirdiyi üçün formasını saxlaya bilmir. Nəhayət, in qazlı vəziyyətdə, bir maddə nə sabit həcmə, nə də sabit bir forma sahib ola bilməz.
Polimerlər yalnız qatılaşdırılmış vəziyyətdə ola bilər: bərk və maye.
Polimerin fiziki vəziyyətinin növü molekullararası qarşılıqlı təsir və istilik hərəkətinin enerjilərinin nisbətindən asılıdır. Molekullararası qarşılıqlı təsirin enerjisi makromolekulların istilik hərəkətinin enerjisindən çox böyük olduğu hallarda polimer bərk vəziyyətdə olur. Maye hal o zaman həyata keçirilir ki, hər iki enerji öz böyüklüyünə görə müqayisə oluna bilər. Bu zaman makromolekulların istilik hərəkəti molekullararası qarşılıqlı təsirə qalib gələ bilir və polimer mayenin xassələrini nümayiş etdirə bilir.
Polimerlərin qaz halında olmasının qeyri-mümkünlüyü onunla izah olunur ki, makromolekulların böyük uzunluğuna görə molekullararası qarşılıqlı təsirin ümumi enerjisi həmişə onlarda olan ən güclü kimyəvi əlaqənin enerjisindən yüksəkdir. Buradan belə nəticə çıxır ki, molekullararası təsir o qədər zəifləmiş ki, polimer qaz halına keçməzdən əvvəl makromolekulun daxilindəki kimyəvi bağlar qırılır və parçalanır.
Polimerlərin digər maddələrdən başqa bir əsas fərqi onların iki bərk vəziyyətdə mövcud olma qabiliyyətidir: şüşəvari və yüksək elastiklik. Yüksək elastik vəziyyət yalnız polimerlərdə mövcuddur, digər materiallar üçün məlum deyil.
Beləliklə, polimerlər üç fiziki vəziyyətdə mövcud ola bilər: şüşəvari, yüksək elastik və özlü. Bir vəziyyətdən digərinə keçid müəyyən temperatur diapazonunda baş verir (şəkil 2.1). Rahatlıq üçün, eksperimental məlumatlardan hesablanan sabit bir temperatur istifadə olunur.
düyü. 2.1. Xətti amorf polimerin tipik termomexaniki əyrisi: T s- şüşə keçid temperaturu; T t- tökmə nöqtəsi; I, Nor III -üç fiziki vəziyyətin temperatur bölgələri (müvafiq olaraq şüşəli, yüksək elastik və özlü)
Şəkildə göstərilmişdir. 2.1 əyriyə termomexanik deyilir. Polimerin vəziyyəti və davranışının fərqli olduğu üç bölgə var: bölgə / şüşəli vəziyyətə uyğundur, II - yüksək elastik və III - polimerin özlü vəziyyəti. Bu vəziyyətlərin hər birində polimer öz xarakterik xüsusiyyətlərinə malikdir. Şüşəvari vəziyyətdən yüksək elastik vəziyyətə keçid şüşə keçid temperaturunda baş verir T s, və yüksək elastik vəziyyətdən özlü bir axına keçid - axıcılıq temperaturunda T t.Şüşə keçid və axıcılıq temperaturları polimerlərin ən vacib xüsusiyyətləridir; bu temperaturlarda onların fiziki xüsusiyyətlərinin əksəriyyətində kardinal dəyişikliklər baş verir. Bu temperaturları bilməklə, polimer materialların emalı və istismarı üçün temperatur şəraitini qurmaq asandır. Onları məqsədyönlü şəkildə dəyişdirərək, emal temperaturunu azaltmaq və ya bu polimerdən məhsulların işləməsinə icazə verilən temperatur diapazonunu genişləndirmək mümkündür.
Bir vəziyyətdən digərinə keçid temperaturlarında polimerlərin mexaniki, elektrik, termofiziki və digər xassələrində dəyişikliklər rəvan baş verir, bu, makromolekulların bölmələrinin: bağların, seqmentlərin, blokların qarşılıqlı təsirinin tədricən dəyişməsi ilə izah olunur.
Əncirdən. 2.1-dən görünür ki, tökülmə nöqtəsindən yuxarı polimerin deformasiyası çox böyükdür, yəni maye kimi axır. Bir qayda olaraq, polimerlər dəqiq şəkildə viskoz vəziyyətdə və ya ona yaxın şəkildə işlənir.
Polimerlərin axını, digər proseslər kimi, öz xüsusiyyətlərinə malikdir xüsusiyyətləri bu materialları digər maddələrdən fərqləndirən. Akış zamanı özlülüyü dəyişməyən aşağı molekullu yüksək özlülüklü mayelərdən fərqli olaraq, axın zamanı polimerlərin özlülüyü artır ki, bu da zəncirvari makromolekulların müəyyən qədər düzləşməsi ilə əlaqədardır.
Bu fenomen polimerlərin emalında geniş istifadə olunur. Beləliklə, izotermik şəraitdə lif əmələ gəlməsi və polimerlərdən plyonkaların alınması prosesləri spinneretdən axma prosesində polimerin özlülüyünün artmasına əsaslanır.
Viskoz axan vəziyyət artan temperaturla makromolekulların istilik hərəkətinin intensivləşməsinin nəticəsidir. Nəticədə müəyyən bir temperaturda onların bir-birinə nisbətən hərəkət etməsi mümkün olur.
Polimerin temperaturu tökülmə nöqtəsindən aşağı düşdükdə o, özlülükdən yüksək elastik vəziyyətə keçir. Polimerlərin yüksək elastik vəziyyətdə deformasiya prosesi geri dönəndir və deformasiyanın miqdarı temperaturdan asılı deyil. Polimer materialların bu xüsusiyyətindən geniş istifadə olunur. Polimerlərin deformasiyasının tərsinə çevrilməsinin və onun böyüklüyünün temperaturdan müstəqilliyinin istifadəsinin ən xarakterik nümunəsi rezin və kauçukların geniş yayılmasıdır. Onların böyük geri dönən deformasiyalar qabiliyyəti yaxşı məlumdur.
Polimerləri yüksək elastik vəziyyətdə tapmaq imkanı onları heç bir şəraitdə bu vəziyyətdə ola bilməyən bütün digər materiallardan fərqləndirir.
Heç kimə sirr deyil ki, digər materiallar, məsələn, plastilin də böyük deformasiyalara qadirdir. Bununla belə, hamısı geri dönməz şəkildə deformasiyaya uğrayır. Bir plastilin parçasından bir çubuq çəkə bilərsiniz və o, öz formasını saxlayacaqdır.
Yüksək elastik vəziyyətdə olan polimer materialı da uzatmaq olar, lakin yük götürüldükdən sonra o, ilkin vəziyyətinə qayıdacaq, yəni yüksək elastik vəziyyətdə olan polimer geri dönüşlü şəkildə deformasiyaya uğrayır. Bu zaman uzun zəncirli makromolekullar ayrı-ayrı bölmələrinin hərəkəti hesabına bir konformasiya vəziyyətindən digərinə keçid edirlər.
Yüksək elastik deformasiya makromolekulların elastikliyinin və onların ayrı-ayrı hissələrinin hərəkətliliyinin nəticəsidir. Yükü götürdükdən sonra polimerin ilkin vəziyyətinə qayıtması nəzərə çarpan bir müddət ərzində baş verir, yəni onu müşahidə etmək və beləliklə öyrənmək olar. istirahət xüsusiyyətləri polimer.
Yüksək elastik vəziyyətdə polimerlər onları bütün digər bərk materiallardan fərqləndirən başqa bir xüsusiyyətə malikdir. Bu vəziyyətdə, artan temperaturla polimerlərin elastik modulu artır, digər materiallar üçün isə azalır. Məsələ burasındadır ki, makromolekulların istilik hərəkəti və onların yüksək elastik vəziyyətdə olan əlaqələri sayəsində onlar bükülür, bu da polimerin deformasiyasının qarşısını alır. Bu müqavimət nə qədər böyükdürsə, temperatur daha yüksəkdir, çünki artan temperaturla makromolekulların istilik hərəkəti daha intensiv olur.
Yüksək elastik vəziyyətdə polimerlərin deformasiyasının xarakteri deformasiya sürətindən, yəni yükün tətbiqi sürətindən asılıdır. Yüksək elastikliyin təzahürü molekullararası qarşılıqlı təsir qüvvələrinin öhdəsindən gəlmək üçün vaxt tələb etdiyindən, yüksək deformasiya sürətində yüksək elastikliyin özünü göstərməyə vaxtı olmur və material özünü şüşəvari cisim kimi aparır. Dinamik yüklərdə və aşağı temperaturda iş şəraitində elastikliyi saxlamalı olan məhsulların istehsalı üçün polimerlərdən istifadə edərkən bu nəzərə alınmalıdır.
Polimerin temperaturu şüşə keçid temperaturundan aşağı salındıqda, Şəkil 1-dən göründüyü kimi ona heç bir mexaniki təsir göstərmir. 2.1, deformasiya dəyişiklikləri. Belə bir temperaturda makromolekullar konformasiya dəyişikliyinə qadir deyildir və polimer təkcə özlü axını deyil, həm də yüksək elastik deformasiya qabiliyyətini itirir. Bu o deməkdir ki, polimer şüşəvari vəziyyətdədir.
Polimerlərin və aşağı molekulyar çəkili maddələrin şüşə keçid prosesləri arasındakı fərqi qeyd etmək lazımdır. Aşağı molekulyar ağırlıqlı mayenin şüşə keçidi bütün molekul hərəkətliliyini itirdikdə baş verir. Polimerin şüşəli vəziyyətə keçməsi üçün hətta makromolekulun seqmentləri ilə hərəkətliliyini itirmək kifayətdir. Aşağı molekulyar ağırlıqlı mayelərdə şüşə keçidi və kövrəklik temperaturları praktiki olaraq üst-üstə düşür, polimerlərdə isə fərqlidirlər, bu da onların hərəkətliliyinin bəzi makromolekullarının şüşəsi vəziyyətdə saxlanması ilə izah olunur.
Şüşəli vəziyyətdə olan bir polimerin əhəmiyyətli deformasiyalara (bəzən bir neçə yüz faizə qədər) qadir olması qeyri-adi deyil. Bu sözdə məcburi yüksək elastik deformasiyadır, bu, bir-birinə nisbətən hərəkəti ilə deyil, çevik makromolekulların formasının dəyişməsi ilə əlaqələndirilir. Belə bir deformasiya məcburi olaraq polimer qızdırıldıqda, şüşə keçid temperaturundan yuxarı bir temperaturda makromolekulların hərəkətliliyi artdıqda və ilkin konformasiya vəziyyətinə qayıtdıqda yox olur.
Polimer materialların məcburi elastikliyi ilə metalların soyuq axını arasında müqayisə aparılmalıdır. Hər iki proses materiallar bərk vəziyyətdə olduqda baş verir. Bununla belə, məcburi yüksək elastiklik nümayiş etdirən polimer nümunəsi qızdırıldıqda öz formasını və ölçülərini bərpa edir. Bu, "ağıllı" forma yaddaş polimerlərinin yaradılması üçün əsasdır. Polimerlərdən fərqli olaraq, soyuq vəziyyətdə çəkilmiş, yəni soyuq axın nümayiş etdirən metalların qızdırılması onların forma və ölçülərini bərpa etməyə imkan vermir.
Qeyd etmək lazımdır ki, bəzi polimerlər üçün tökülmə nöqtəsini və bəzən şüşə keçid temperaturunu aşkar etmək mümkün deyil, çünki qızdırıldıqda belə polimerlərin termal məhv edilməsi onların özlü axın və ya yüksək elastik vəziyyətə keçməsinə vaxt tapmadan baş verir. . Belə polimerlər yalnız şüşəli vəziyyətdə mövcud ola bilər. Buna misal olaraq təbii polimer selülozu, eləcə də onun əsasında bir sıra efirləri (xüsusən, ballistik tozların əsasını təşkil edən nitroselüloz kimi texniki cəhətdən vacib olan) göstərmək olar.
Müasir elm polimerlərin şüşə keçidinə və axın temperaturlarına nəzarət etməyə imkan verir. Beləliklə, nitroselülozun nitrogliserinin köməyi ilə plastikləşdirilməsi şüşə keçid və axıcılıq temperaturlarını azaldır və bu polimerin müəyyən forma və ölçüdə məhsullara emal edilməsinə şərait yaradır.
viskoz vəziyyət onlar ilk növbədə ekstruziya, tökmə, pnevmatik qəlibləmə və s. ilə polimerlərin emalı üçün istifadə olunur. Molekulyar kinetik nöqteyi-nəzərdən (bax 4.2.2-ci yarımbənd) özlü axın vəziyyətində polimerlərdə makromolekulyar qıvrımların qarşılıqlı yerdəyişməsi nəticəsində geri dönməz axın deformasiyası inkişaf edir. Təcrübədə polimer mayelərdə və ya ərimələrdə axın deformasiyasına əlavə olaraq, yüksək elastik və elastik deformasiyalar, polimerin emalı zamanı axını son məhsulların ölçü sabitliyinin və onların istehlak xüsusiyyətlərinin azalmasına səbəb olur.
Amorf polimerlər üçün axma nöqtəsində özlü-axın vəziyyətinə keçid müşahidə olunur T t(bax 4.2.3-cü yarımbənd), dəyəri polimerin molekulyar çəkisindən asılıdır (bax şəkil 4.7). Bir sıra polimerlər üçün molekulyar çəkinin artması ilə tökülmə nöqtəsi materialın istilik deqradasiyasının temperaturunu keçməyə başlayır ki, bu da onu emal etməyi qeyri-mümkün edir. Tipik bir nümunə poli(metilmetakrilat)dır ki, onun üçün depolimerləşmə prosesləri artıq 200°C-yə yaxın temperaturda baş verir. Bununla əlaqədar olaraq, ekstruziya və tökmə üsulları yalnız kifayət qədər aşağı (200.000-dən çox olmayan) molekulyar çəkisi olan polimetil metakrilat üçün tətbiq olunur, bunun üçün T t 200°C.
Polimerlərin özlü-axın vəziyyətində fiziki və mexaniki davranışı Nyuton qanununu qənaətbəxş şəkildə təsvir edir (bax ifadə (4.2)), burada mütənasiblik əmsalı r) (özlülük) polimerin xarici qüvvəyə müqavimətini xarakterizə edir. Ümumi halda Nyuton qanununa tabe olan maye mühitlər deyilir Nyutonçu. Bununla belə, real polimerlərin ərimələrinin davranışı daha mürəkkəbdir.
Özlü axan vəziyyətdə olan bir polimer üçün, özlülüyün stresdən asılılığı Şəkildə göstərilmişdir. 4.23. Regionlarda I (rayon ən böyük yeni -
düyü. 4.23
yeni özlülük) və III (sahə ən aşağı Nyuton özlülüyü) polimer axını Nyuton qanununa tabedir (bax tənliyə (4.2)). II bölgədə (rayon özlülük anomaliyaları) viskozite stressdən çox asılıdır, yəni. Bu gərginlik diapazonunda özlü axını təsvir etmək üçün Nyuton qanunu tətbiq olunmur.
Müşahidə olunan özlülük anomaliyası tətbiq olunan gərginliyin səbəb olduğu struktur yenidən qurulma kompleksi ilə əlaqələndirilir. Strukturdakı bu cür dəyişikliklərə, ilk növbədə, molekullararası və seqmentlərarası fiziki qarşılıqlı təsirlərlə sabitləşən dalğalanma şəbəkəsinin məhv edilməsi (4.21-ci yarımbəndə baxın). Başqa sözlə, ən yüksək Nyuton özlülüyünün bölgəsi “strukturlaşdırılmış” polimer mayesinin axınına, ən aşağı Nyuton özlülüyünün bölgəsi isə məhv edilmiş dalğalanma quruluşu olan polimer mayesinin axınına uyğundur.
Özlülüyün temperaturdan asılılığı özlü axının aktivləşmə enerjisi nəzərə alınmaqla eksponensial asılılıqla təsvir edilir. E a. Molekulyar çəki artdıqca M viskoz axının aktivləşmə enerjisi artır. Lakin seqmentin ölçüsü ilə müqayisə oluna bilən molekulyar çəkinin kritik dəyəri keçdikdə, aktivləşmə enerjisi həddi qiymətə çatır və molekulyar çəkidən asılılığını dayandırır. Bu davranış onu göstərir ki, axın zamanı makromolekulyar qıvrımların qarşılıqlı yerdəyişməsi və ya onların kütlə mərkəzlərinin nisbi yerdəyişməsi polimer zəncirinin seqmentlərinin korrelyasiyalı yerdəyişmələri vasitəsilə həyata keçirilir.
Təbii ki, seqmentlərin translyasiya hərəkəti ilə əlaqəli elementar axın aktının aktivləşmə parametrləri makromolekulun molekulyar çəkisindən asılı deyildir. Bununla birlikdə, özlülüyün mütləq dəyəri əhəmiyyətli dərəcədə ondan asılıdır. Makromolekulyar rulonun kütlə mərkəzinin dönməz yerdəyişməsi üçün bir sıra seqmentlərin koordinasiyalı yerdəyişməsi lazımdır. Zəncir nə qədər uzun olsa, bunun üçün bu cür hərəkətlərin sayı bir o qədər çox tələb olunur.
Nəzəri hesablamalar və eksperimental məlumatlar göstərir ki, özlülüyün molekulyar çəkidən ümumi asılılığı iki bölməyə bölünür. Aşağı molekulyar çəkilərdə r ~ M. Müəyyən bir kritik dəyərə çatdıqda, molekulyar çəki özlülüyünə daha güclü təsir göstərir, u-M 3.5. Müşahidə olunan davranışın səbəblərindən biri odur ki, makromolekulların uzunluğunun artması ilə ümumiləşdirilmiş sarğı əmələ gətirməklə, dolaşıqlar şəbəkəsi əmələ gəlir (bax. 4.2.1-ci bölmə).
Qeyri-metal materiallar
Polimerlərin quruluşu və quruluşu
Polimerlər daha çox və ya daha az müntəzəm olaraq dəyişən birləşmələrdir böyük rəqəm kimyəvi bağlarla xətti və ya budaqlanmış zəncirlərə, habelə fəza şəbəkələrinə bağlanan eyni və ya qeyri-bərabər atom qrupları.
Dəfələrlə təkrarlanan qruplaşmalara monomer vahidləri, vahidlərdən ibarət böyük molekula isə makromolekul və ya polimer zənciri deyilir. Zəncirdəki halqaların sayı polimerləşmə dərəcəsidir və “n” hərfi ilə işarələnir. Polimerin adı monomerin adından və "poli" prefiksindən ibarətdir.
Eyni monomerlərdən əmələ gələn polimerlərə homopolimerlər deyilir.
Aşağı molekulyar ağırlıqlı 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 ağırlıqlı birləşmələr kimi kristallar şəklində deyil, filmlər şəklində ayrılır; polimerlər yönümlü bir vəziyyətə çevrilə bilər; bir çox polimerlər böyük geri dönən deformasiyalarla xarakterizə olunur və s.
Polimerlərin spesifik xassələri onların quruluşunun xüsusiyyətləri ilə bağlıdır, onların əsas parametrlərini bilmək onların tənzimlənməsinin elmi əsaslı üsullarını yaratmaq üçün zəruridir.
Makromolekulların növləri
Polimerlərin xassələrinin özəlliyi onların makromolekullarının quruluşu ilə bağlıdır. Makromolekulların formasına görə polimerlər xətti, budaqlı, nərdivan və şəbəkəyə bölünür.
Xətti makromolekullar uzun ziqzaq və ya spiral zəncirlərdir.
budaqlanmış makromolekullar yan budaqların olması ilə seçilir.
Pilləkən makromolekullar kimyəvi bağlarla bağlanmış iki zəncirdən ibarətdir.
Məkan polimerlər kimyəvi bağlarla makromolekulların bir-biri ilə eninə istiqamətdə çarpaz bağlanması nəticəsində əmələ gəlir.
Fərqli xüsusiyyət polimer molekullarıdır çeviklik. Zəncirin çevikliyi onun halqaların istilik hərəkətinin və ya polimerin yerləşdirildiyi xarici sahənin təsiri altında öz formasını dəyişmək qabiliyyətidir. Polimerlərin kristallaşma qabiliyyətini xarakterizə edir, ərimə temperatur diapazonunu, elastiklik, elastiklik və digər xüsusiyyətləri müəyyən edir.
Quruluşuna və temperaturla əlaqəsinə görə polimerlər termoplastik və termosetə bölünür.
termoplastik- qızdırıldıqda kimyəvi bağların çarpaz əlaqəsi əmələ gəlməyən və müəyyən temperaturda yumşalan və bərk haldan plastik vəziyyətə keçən polimerlər.
termoset- əmələ gəlmənin ilk mərhələsində xətti quruluşa malik olan polimerlər, sonra isə axın hesabına kimyəvi proseslər fəza şəbəkələri əmələ gətirir, sərtləşir və əriməz və həll olunmayan vəziyyətə keçir.
Sintetik polimerlər aşağı molekulyar ağırlıqlı 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 davam edən bir neçə monomerin birləşməsi prosesi. Polimerləşmə nəticəsində polietilen, polistirol, polivinilxlorid və s.
polikondensasiya- ən sadə aşağı molekulyar çəkili maddələrin (H 2 O, Hcl və s.) sərbəst buraxılması ilə müşayiət olunan bir neçə monomerin birləşməsi prosesi. Polikondensasiya fenol-formaldehid qatranlarını əmələ gətirir.
kopolimerləşmə- iki və ya polimerləşməsi daha çox müxtəlif strukturların monomerləri. Kopolimerləşmə nəticəsində etilen-propilen sopolimerləri 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 uzunmüddətli nizamın olması ilə xarakterizə olunur. Uzun məsafəli nizam - molekulların ölçüsünü yüzlərlə və minlərlə dəfə aşan məsafələrdə müşahidə olunan nizam.
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 yerləşə bilər, lakin qısa məsafədə bu nizam yoxdur.
POLİMERLƏRİN KRİSTAL DÖVLƏTİ, makromolekulların atomlarının, halqalarının və zəncirlərinin düzülüşündə uzun diapazonlu üçölçülü nizamın mövcudluğu ilə xarakterizə olunan faza vəziyyəti. Kristal vəziyyətə keçid ehtimalı zəncirin konformativ yenidən qurulması üçün kifayət qədər çeviklik dərəcəsi ilə stereoregular şəkildə qurulmuş makromolekulyar zəncirlərə xasdır və nizamlı bir quruluşa səbəb olur. Keçid üçün zəruri şərt həm də makromolekulda həcmli yan əvəzedicilərin və ya yan filialların olmamasıdır. Qütb qruplarının olması adətən molekullararası cazibənin artması səbəbindən kristal vəziyyətinə keçidi təşviq edir. Kristal vəziyyət polietilen, polipropilen, poliamidlər, polietilen tereftalat, politetrafloroetilen və s. kimi sənaye əhəmiyyətli polimerlərdə mövcuddur. Bəzi polimerlər maye kristal vəziyyətinə keçə bilər (bax: Maye kristal polimerlər).
Polimerlərin kristal vəziyyətinə keçməsi - kristallaşma - polimer ərimələri soyuduqda və ya məhlullardan çöküntü zamanı, həmçinin elastomerlərin biroxlu gərginliyi zamanı baş verir. Kristallaşma hər bir polimerə xas olan temperatur və keçid istiliyi ilə birinci dərəcəli faza keçididir; bu xüsusiyyətlər kalorimetrik üsullarla müəyyən edilir. Ərimələrdən kristallaşma geniş temperatur diapazonunda həyata keçirilir - şüşə keçid temperaturundan tarazlıq ərimə temperaturuna qədər; ərimədən kristallaşma sürətinin temperaturdan asılılığı maksimum olan əyri ilə ifadə edilir.
Polimerlərin kristallaşması zamanı nizamsız (amorf) quruluşa malik bölgələr həmişə qorunur, buna görə də polimerləri xarakterizə etmək üçün kristallıq dərəcəsi anlayışından istifadə olunur. Kristallıq dərəcəsi ayrılmaz amorf və kristal fazaların həcm nisbətini göstərir, polimerin təbiətindən və zəncirinin quruluşundan, kristallaşma şəraitindən və xarici təsirlərdən asılıdır. Məsələn, polimerin yumşaldılması və ya biroxlu gərginlik zamanı kristallıq dərəcəsi artır. Polimerlərin kristallıq dərəcəsi adətən 20-80% təşkil edir (polivinilxlorid üçün 10%-dən az, polietilen üçün təxminən 80%). Kristallıq dərəcəsi adətən polimerin sıxlığı ilə qiymətləndirilir.
Kristal vəziyyətdə olan polimer strukturunun ən sadə elementi kristal hüceyrədir (ölçüsü 5 nm-ə qədər). Rentgen üsulları struktur təhlili bütün məlum polimerlər üçün hüceyrə parametrlərini və kristala daxil olan makromolekulların konformasiyalarını müəyyən etməyə imkan verir. Polimerlərin kristal vəziyyəti polimorfizm ehtimalı ilə xarakterizə olunur, yəni kristallaşma şəraitindən asılı olaraq müxtəlif tipli vahid hüceyrələr əmələ gəlir.
Polimerlərin kristal vəziyyəti kristalların yüksək dərəcədə qüsurlu olması ilə xarakterizə olunur. Eyni makromolekulyar zəncir həm kristalitlərə - 50 nm uzunluğa qədər yüksək nizamlı kristal bölgələrə, həm də amorf bölgələrə daxil ola bilər. Əksər hallarda, polimer zəncirləri kristalitlərə spiral şəklində daxil olur, eyniləşdirmə dövrü bir neçə növbəni əhatə edə bilər.
Polimerlərin kristal vəziyyətində müxtəlif supramolekulyar strukturlar əmələ gəlir. Ən çox yayılmış lamel və fibrilyar strukturlar. Lamellalar (plitələr) makromolekulların qatlanmış konformasiyası ilə xarakterizə olunur, polimer zəncirləri lamellərin səthinə perpendikulyar yerləşir və lamellərin qalınlığı 25-100 µm-ə çatır. Lamelli kristallar adətən yavaş kristallaşma yolu ilə əldə edilir. Fibril 10 µm uzunluğa qədər ip və ya lent şəklində dəyişən kristal və amorf nahiyələri olan və kristalitlərin ölçüsü ilə təxminən eyni en kəsiyi olan supramolekulyar formalaşmadır. Makromolekulyar zəncirlər fibril oxuna paralel olaraq yönəldilmişdir. Kristalların fibrilyar forması polimerlərin orientasiyalı vəziyyətinə xasdır və bəzi biopolimerlərin ikincil strukturu üçün xarakterikdir.
Polimerlərin monokristallar və sferulitlər kimi daha mürəkkəb supramolekulyar strukturları lamellərdən və fibrillərdən qurulur. Seyreltilmiş polimer məhlullarından çöküntü zamanı tək kristallar əmələ gəlir. Tək kristallar adətən qalınlığı 10-20 nm olan lamellərdən tikilir. Kristal vəziyyətdə olan polimerlərin ən böyük struktur birləşmələri (ölçüsü bir neçə mm-ə qədər) - sferulitlər - sferik simmetrik birləşmələr, adətən fibrillərdən qurulmuş tipik polikristallardır. Radial simmetriyaya görə sferulitlər anizotropiyaya malikdir optik xassələri. Sferulitlər adətən yüksək viskoz ərimələrdən kristallaşma zamanı əmələ gəlir.
Bəzi biopolimerlər qlobulyar kristallar əmələ gətirə bilər ki, burada kristal qəfəs yerləri qatlanmış (qlobular) konformasiyalarda fərdi makromolekullar tərəfindən əmələ gəlir.
Polimerlərin kristal vəziyyətində sıralanma səviyyələri elektron mikroskopiya və ya struktur analiz üsulları, xüsusən də kiçik və geniş bucaqlı səpilmə (müxtəlif uzunluqdakı dalğalar - rentgen şüalarından optik diapazona qədər) istifadə edərək öyrənilir. müxtəlif növ struktur elementlərinin ölçülərini qiymətləndirmək. Polimerlərin kristal vəziyyətində makromolekulların fəza quruluşunu təyin etmək üçün NMR, mexaniki və dielektrik spektroskopiya üsullarından istifadə olunur.
Kristallıq dərəcəsi polimerlərin fiziki xüsusiyyətlərinə (sıxlıq, sərtlik, keçiricilik və s.) təsir göstərir. Kristal vəziyyətdə olan bir polimerin xassələri onun kristal və amorf fazalarına xas olan xüsusiyyətlərin birləşməsi ilə müəyyən edilir. Nəticədə kristal polimer materialları böyük deformasiyalara məruz qalma qabiliyyəti ilə yanaşı yüksək gücə malikdir.
Lit.: Wunderlich B. Makromolekulların fizikası. M., 1976. T. 1; Bartenev G. M., Frenkel S. Ya. Polimerlərin fizikası. L., 1990.
Fiziki vəziyyətinə görə polimerlər bölünür amorf və kristal. Amorf vəziyyət makromolekulların düzülüşündə nizamın olmaması ilə xarakterizə olunur. Budaqlanmış və torlu polimerlər ümumiyyətlə amorf olurlar.
Polimerlərin kristallığı altında makromolekulların ayrı-ayrı hissələrinin nizamlı düzülüşü başa düşülür. 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 temperaturu, yəni bərkdən maye vəziyyətə tədricən keçid bölgəsi ilə xarakterizə olunur. Beləliklə, amorf xətti polimerlər qızdırıldıqda əvvəlcə yumşalır və özlü maye əmələ gətirirlər. Temperaturun daha da artması polimerin məhvinə, məhvinə səbəb olur. Amorf polimerlər üçün temperaturdan (və mexaniki gərginliyin miqyasından) asılı olaraq üç fiziki (deformasiya) vəziyyət mümkündür: şüşəsi, viskoz və yüksək elastik Polimerlərin praktiki istifadəsi, verilmiş 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-axan 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.
Retikulyar polimerlər xassələrinə görə xətti və budaqlanmış polimerlərdən kəskin şəkildə fərqlənir. Onlar kristallaşmır, həlledicilərdə həll olunmur, parçalanmadan ərimir və yüksək mexaniki qüvvəyə malikdir. Bu, onların makromolekullarının çoxlu sayda kimyəvi bağlarla bağlanması ilə izah olunur, onların qırılması çox enerji tələb edir.
Temperatur effekti
Isıtma ilə əlaqədar olaraq, polimerlər iki qrupa bölünür - termoplastik və termosetting. Termoplastik polimerlər bütün fiziki və kimyəvi xassələrini saxlayaraq qızdırıldıqda yumşalmağa, soyuduqda isə sərtləşə bilirlər. Belə polimerlərə polietilen, polistirol, polivinilxlorid, poliamidlər daxildir. Termosetting polimerləri plastik vəziyyətə keçə bilməz, çünki. qızdırıldıqda ya tamamilə dağılır, ya da yeni, daha güclü və daha sərt strukturların əmələ gəlməsi ilə yenidən polimerləşirlər.
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 möhkəmliyi onların molekulyar çəkisinin artması ilə, xətti strukturlardan budaqlanmış və şəbəkə strukturlarına keçid zamanı artır. Stereoregular polimerlər qeyri-müntəzəmlərdən daha yüksək güclə xarakterizə olunur. Gücün artması polimerin kristal vəziyyətinə keçməsi zamanı baş verir. Doldurucuları (məsələn, təbaşir, karbon qara, qrafit, metal və s.) Tətbiq etməklə polimerin mexaniki gücünü artırın və müxtəlif plastikləri alın.
Polimerlərin alınması üsulları
Polimerlər polimerləşmə, polikondensasiya, həmçinin makromolekulların kimyəvi çevrilmələrindən istifadə etməklə əldə edilir.
Polimerləşmə– bu, kovalent bağları yenidən təşkil etməklə monomer molekullarının artan zəncirə ardıcıl qoşulması ilə polimer əmələ gəlməsi reaksiyasıdır..
Polimerləşmə əsasən çoxlu (ikiqat və ya üçlü) bağları olan birləşmələr və ya siklik birləşmələr üçün xarakterikdir. Polimerləşmə zamanı monomer molekullarında çoxlu bağlar qırılır və ya dövrlər açılır, ardınca bu molekullar arasında kimyəvi bağlar əmələ gəlir və polimerlər əmələ gəlir. İştirak edən monomerlərin sayına görə fərqləndirirlər homopolimerləşmə(bir növ monomerin polimerləşməsi) və kopolimerləşmə(iki və ya daha çox müxtəlif monomerlərin kopolimerləşməsi). Homopolimerləşmə reaksiyasına misal olaraq teflon (flüoroplast) istehsalı göstərilə bilər:
nCF 2 \u003d CF 2 (-CF 2 -CF 2 -) n
tetrafluoroetilen politetrafloroetilen
Kopolimerlər hər bir monomerdən alınan polimerlərin xüsusiyyətlərini birləşdirir. Buna görə də, kopolimerləşmə arzu olunan xüsusiyyətlərə malik polimerlərin sintezi üçün səmərəli 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 monomerlərdən polimerlərin əmələ gəlməsi reaksiyasıdır və bu qruplar hesabına aşağı molekulyar çəkili məhsulların (H 2 O, NH 3, HCl və s.) ayrılması ilə müşayiət olunur.
Polikondensasiya in vivo 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 reaksiyaya girir və nəticədə polimer əmələ gəlir, eyni zamanda aşağı molekullu məhsulların (n-1) molekulları ayrılır. n monomer molekulları.
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 verir: 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 molekullu məhsullar da əmələ gəlir. Nəticədə, ilkin monomerin və əldə edilən polimerin elementar tərkibi aşağı molekulyar çəki məhsulu kimi ayrılan bir qrup atomla fərqlənir (bu nümunədə H 2 O).
Polimer növləri
Mənşəyinə görə makromolekulyar maddələr bölünür təbii, və ya biopolimerlər (zülallar, nuklein turşuları, polisaxaridlər) və sintetik(polietilen, fenolik qatranlar).
Kompozit bağa daxil olan elementlərin növünə görə üzvi, qeyri-üzvi və orqanoelement polimerləri fərqləndirilir.
üzvi polimerlər.Üzvi polimerlər mənşəyinə görə üç qrupa bölünür:
– təbii, təbiətdə rast gəlinir (təbii kauçuk, nişasta, sellüloza, zülallar, nuklein turşuları);
– süni, təbii polimerlərin kimyəvi modifikasiyası ilə əldə edilən (trinitroselüloz, asetat və viskoza lifi, xlorlu təbii kauçuk, rezin);
– sintetik sintez yolu ilə əldə edilir (polietilen, polipropilen, kapron, polistirol, fenol-formaldehid qatranı).
Əsas makromolekulyar zəncirin kimyəvi tərkibinə görə üzvi polimerlər bölünür homochain, zəncirləri eyni atomlardan qurulmuş və heterozəncir, tərkibində karbon atomları və əsas zəncirdəki 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.Çox qeyri-üzvi maddələr polimerlərdir. Bütün metallar, bəzi qeyri-metallar (plastik kükürd, qara və qırmızı fosfor, almaz şəklində karbon, qrafit, kömür və kömür), silisium turşuları, silikatlar, aluminosilikatlar, silikon dioksid, polisilan və s. polimer quruluşa malikdir. Bir çox qeyri-üzvi polimerlərin mühüm fərqləndirici xüsusiyyəti onların istilik və kimyəvi müqavimətidir. Onlar xətti struktura (kükürd zəncirlərinin plastik modifikasiyası ….- S-S -S - .... spirallərə bükülmüş), laylı (slyuda, talk), budaqlanmış və ya üç ölçülü quruluşa (silikatlar) malik ola bilər. Daha mürəkkəb birləşmələr, seolitlər - metalların silikatlarının və alüminatlarının kopolimerləri, içərisində başqaları ilə mübadilə edilə bilən ionların yerləşdiyi boşluqlar və kanallar olan polihedralar əmələ gətirirlər (məsələn, suyun təmizlənməsi zamanı).
orqanoelement 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 makromolekulyar birləşmələr. Bunlara polisaxaridlər, poliizoprenlər, polipeptidlər, zülallar, nuklein turşuları daxildir.
Polisaxaridlər – Bunlar biopolimerlərdir makromolekulları monosaxarid qalıqlarından ibarətdir. Polisaxaridlərin ən mühüm nümayəndələri sellüloza, nişasta, inulin, glikogendir. olan ümumi formula(C 6 H 10 O 5) n, polisaxaridlər makromolekulun strukturuna görə fərqlənirlər. Nişasta və qlikogen α-qlükoza qalıqlarından, sellüloza β-qlükoza qalıqlarından, inulin isə fruktofuranoza qalıqlarından ibarətdir. Polisaxaridlər turşuların katalitik təsiri altında hidrolizə məruz qalırlar. Nişasta, glikogen və sellülozun hidrolizinin son məhsulu qlükoza, inulin - fruktozadır. Selüloz ən sərt zəncirli polimerlərdən biridir, praktiki olaraq yoxdur makromolekulların elastikliyi.
dələlər peptid (amid) bağları ilə bağlanmış α-amin turşusu qalıqlarından ibarət biopolimerlərdir. Zülal molekullarında atomların peptid qrupu deyilən 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 böyükdür, 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 vacibdir bioloji maddələr: Onlar orqanizmlərin həyatı üçün lazımdır. Bədəndə zülalların sintezi polikondensasiya reaksiyaları vasitəsilə həyata keçirilir:
nH 2 N-CHR-COOH ↔ [-NH-CHR-CO-] n + (n-1)H 2 O. α-amin turşularının iki molekulu qarşılıqlı təsirdə olduqda, bir molekulun amin qrupu ilə karboksil qrupu– digəri, suyun əmələ gəlməsinə səbəb olur.
Tərkibinə görə zülallar sadə (zülallar) və mürəkkəb (zülallar) bölünür. Sadə zülalların hidrolizi zamanı yalnız α-aminturşuları, mürəkkəb zülalların hidrolizi zamanı α-aminturşuları və zülal olmayan maddələr əmələ gəlir.
Zülalların quruluşunun dörd səviyyəsi var:
– ilkin quruluş zülallar peptid zəncirinin strukturudur, yəni. bir zülal molekulunda amin turşusu qalıqlarının dəsti və onların bir-biri ilə əlaqə ardıcıllığı.
– ikinci dərəcəli quruluş−SO− və NH− qrupları arasında hidrogen bağlarının yaranması səbəbindən zülal molekullarının polipeptid zəncirlərinin spiral halına bükülməsinin xüsusiyyətləri ilə müəyyən edilir.
– üçüncü struktur hidrogen, amid və disulfid bağlarının meydana gəlməsi ilə əlaqədar zülal sarmallarının 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, onların vasitəsilə mononükleotidlər bir polimer molekulunda birləşir. Nuklein turşularının iki növü var: ribonuklein turşuları (RNT) və dezoksiribonuklein turşuları (DNT). Bütün canlı orqanizmlər mütləq hər iki növ nuklein turşusunu ehtiva edir.
Polimerlərin tətbiqi
Polimerlərin mühüm tətbiqlərindən biri də lif və parçalar istehsalıdır. Liflərin təsnifatı diaqramda göstərilmişdir:
İstehsal üçün istifadə olunan liflər kimyəvi üsullar, 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 liflərdir lavsan və neylon.
Lavsan etilen qlikol və tereftalik (benzol-1,4-dikarboksilik) turşunun polikondensasiyası ilə əldə edilir:
Yaranan xətti polimer, elementar vahidi aşağıdakı kimi olan bir poliesterdir:
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:
Neylonun elementar əlaqəsi belə bir forma malikdir:
Neylon və digər poliamid lifləri yüksək möhkəmlik 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. Onun strukturu ilə müəyyən edilə bilər kimyəvi xassələri: rezin brom, hidrogen bromid və hidrogen əlavə edir və havasız qızdırıldıqda izopren (2-metilbutadien) əmələ gətirmək üçün parçalanır. Bu o deməkdir ki, rezin doymamış polimer - poliizoprendir.
Kauçukun molekulyar çəkisi 100 mindən 3 milyona qədər dəyişir.Poliizoprendə hər bir elementar vahid sis- və trans-formalarda mövcud ola bilər. Təbii kauçukda demək olar ki, bütün keçidlər cis konfiqurasiyasına malikdir:
Bu o deməkdir ki, təbii kauçuk onun qiymətli xüsusiyyətlərini müəyyən edən stereoregular quruluşa malikdir.
Ən əhəmiyyətli fiziki mülkiyyət rezin - elastiklik, 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 artırmaq, aşınma müqavimətini, aqressiv mühitlərə müqavimətini artırmaq üçün rezin məruz qalır. vulkanizasiya kükürdün iştirakı ilə müxtəlif doldurucularla (his, təbaşir, sink oksidi və s.) qızdırmaqla. Vulkanizasiya zamanı xətti rezin makromolekullar disulfid körpüləri (–S–S–) ilə çarpazlaşır və məkan polimeri əmələ gəlir – rezin.
Kauçuk budaqlanmış məkan quruluşuna malikdir və buna görə də təbii kauçukdan daha az elastikdir, lakin 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 alınan butadienin metal natriumun iştirakı ilə radikal mexanizmlə 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 yalnız 1,4- kimi deyil, həm də 1,2 əlavə və tipli budaqlanmış quruluşa malik polimer kimi davam edir.
Xətti stereoregular quruluşa malik sintetik izopren və butadien kauçuk istehsalı üçün texnologiyalar hazırlanmışdır (sonuncusu adlanır). divinil). Bəzi sintetik kauçuklar kopolimerləşmə prosesindən istifadə etməklə hazırlanır. Məsələn, reaksiya nəticəsində stirol-butadien rezin sintez olunur
Kopolimerləşmə metodunun üstünlüyü ondan ibarətdir ki, komponentlər arasında nisbəti dəyişdirərək rezin xassələrinə nəzarət etmək mümkündür.
plastiklər
plastiklər Polimer əsaslı materiallar qızdırıldıqda formasını dəyişə bilən və soyuduqdan sonra yeni formasını saxlaya bilən materiallar adlanır. Bu xüsusiyyətə görə, plastiklər asanlıqla işlənir və müəyyən bir formaya malik məhsullar istehsal etmək üçün istifadə olunur. Polimerlərdən başqa, plastiklərə polimerlərin fiziki və mexaniki xassələrini yaxşılaşdıran plastifikatorlar, boyalar və doldurucular daxildir. Plastik 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 öz formasını dəyişir, lakin eyni zamanda plastikliyini itirir, sərtləşir və artıq emal oluna bilməz. Bu onunla bağlıdır ki, çarpaz əlaqələrin əmələ gəlməsi nəticəsində dönməz bir şəkildə şəbəkəli məkan quruluşu əmələ gəlir ki, bu da xətti birinə çevrilə bilməz. Termosetting polimerləri yapışqanlar, laklar, ion dəyişdiricilər və plastiklər üçün əsas kimi istifadə olunur. Fenol-formaldehid qatranlarına əsaslanan plastiklərə fenol plastiklər, karbamid-formaldehid qatranlarına əsaslananlara aminoplastlar deyilir. Onların içindəki doldurucular kağız, karton, parça (tekstolit), kvars və slyuda unu və s. Fenoplastlar suya, turşuların, duzların və əsasların məhlullarına, üzvi həlledicilərə, yavaş yanan, hava şəraitinə davamlıdır və yaxşı dielektrikdir. . Aminoplastlar, sadalanan xüsusiyyətlərə əlavə olaraq, işığa və UV-yə davamlıdır, müxtəlif rənglərdə boyanır. Buna görə də plastiklərdən elektrik mühəndisliyində geniş istifadə olunur. elektronika, maşınqayırma, avtomobil, tikinti və onların tətbiq sahəsi və əhatə dairəsi durmadan artır.
Problemin həlli nümunələri
Misal 15.1. Polietilen makromolekulunun struktur vahidi hansı atom qrupudur? Polimerin alınması reaksiyasını yazın. N polimer molekulunun molekulyar çəkisinin 28,000 və 3N molekulunun isə 140,000 molekulyar çəkisi olduğu məlumdursa, polimerin molekulyar çəkisini hesablayın.
Orta polimerləşmə dərəcəsini tapın.
Həll. Polietilen, etilen homopolimerləşmə reaksiyası ilə istehsal olunur:
nCH 2 \u003d CH 2 → (-CH 2 -CH 2 -) n
etilen polietilen
Polimerləşmə prosesində monomerin - etilenin molekullarında çoxsaylı bağlar qırılır, 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 tapırıq:
Struktur vahidin nisbi molekulyar çəkisini tapırıq: M(C 2 H 4)=28.
Bu vəziyyətdə orta polimerləşmə dərəcəsi n cf bərabərdir.