Управление образования южно казахстанской области
Полимеризационные материалы и их характерные особенности
жүктеу/скачать 2.35 Mb.
|
| Полимеризационные материалы и их характерные особенности.
Надмолекулярная структура аморфных полимеров В полимерах, находящихся в аморфном состоянии, имеет место только ближний порядок, распространяющийся на области образованные складчатой конформацией молекулярных цепей (конформация — одна из возможных форм макромолекулы, которая приобретается ею под действием теплового движения или внешнего поля без разрыва химических связей). Эти области называют доменами. Домены имеют четкие границы. Они обособлены и дезориентированы друг относительно друга. Размер доменов соизмерим с макромолекулой и равен примерно 30—100 А. В аморфных полимерах объемная доля доменов составляет около 50%. Домен образован за счет складывания отдельных частей молекулярной цепи (в том числе соседних макромолекул) как бы параллельно друг другу. Однако отрезки молекулярных цепей в доменах не имеют прямолинейной (вытянутой) формы и не расположены друг относительно друга строго на определенном расстоянии. Поэтому, хотя в доменах наблюдается некоторая упорядоченность в расположении отрезков макромолекул, они не обладают кристаллографическим порядком. Домены являются переходным типом структуры от аморфной к кристаллической. Истинно неупорядоченными участками аморфных полимеров являются области, расположенные между доменами. Они образованы свободными концами и длинными петлями молекулярных цепей и частями «проходных» макромолекул. Эти области называют междоменными. Они содержат пустоты, имеют наименьшую плотность молекулярной упаковки, наибольшую концентрацию примесей и других дефектов. Домены — это простейшие надмолекулярные структурные образования аморфных полимеров, из которых могут формироваться более крупные надмолекулярный («наддоменные») структуры, например глобулы. Подобно бусинам в ожерелье, домены связаны между собой проходными молекулярными цепями. Домены могут играть роль зародышей кристаллизации, непосредственно образуя монослойные кристаллические пластины. Из сказанного следует, что аморфные полимеры не являются веществами, образованными из перепутанных молекулярных цепей, подобно нитям в войлоке, а представляют собой молекулярные системы с относительно упорядоченными областями. Кристаллизацию же полимера можно рассматривать как переход структуры от менее упорядоченной к высокоупорядоченной. Рис. 3. Схематическое двумерное изображение кристаллита полиэтилена: 1 — пластинчатый монокристалл; 2 — аморфная область. Надмолекулярная структура кристаллизующихся полимеров. В кристаллизующихся полимерах образуются области как ближнего, так и дальнего порядка, которые в отличие от доменов обладают значительно более высокой упорядоченностью в расположении молекулярных цепей, имеющих складчатую конформацию. Для данной складчатой конформации молекулярных цепей характерно проявление регулярно повторяющихся изгибов (складок) из выпрямленных отрезков цепей, расположенных на одинаковом расстоянии и параллельно друг другу, т.е. имеет место кристаллографический порядок. В результате образуется простейший (первичный) элемент надмолекулярной структуры кристаллизующихся полимеров — кристаллографическая (элементарная) ячейка. Размеры элементарной ячейки малы — от единиц до нескольких десятков ангстрем, поэтому каждая макромолекула может «проходить» через несколько элементарных ячеек. В образовании элементарной ячейки обычно принимают участие несколько макромолекул. Длина отрезка (складки) молекулярной цепи состоит из нескольких десятков сегментов (у полиэтилена примерно 20 сегментов). Для элементарных ячеек полимеров типичной является орторомбическая форма. Однако поскольку полимеры, так же как и простые вещества, обладают полиморфизмом, элементарные ячейки могут иметь и другие формы. Например, полипропилен может образовывать моноклинную, гексагональную или триклинную форму симметрии. Если полимерное тело полностью построено из элементарных ячеек, которые все совмещены друг с другом строго параллельно своим ребрам и расположены на расстояниях, равных периодам решетки, то образуется монокристалл, который может иметь сравнительно большие размеры (см. ниже). В действительности элементарные ячейки, как правило, образуют монослойные плоские пластины — пластинчатые монокристаллы, называемые кристалллитами, толщина которых порядка 100—200 А, а размеры сторон способны достигать до 1 мкм. Кристаллиты могут иметь различную конфигурацию. Атомы молекулярных цепей в пластинчатых монокристаллах располагаются в строго трехмерном порядке, как в кристаллах низкомолекулярных веществ. Каждая макромолекула может не только «проходить» через множество элементарных ячеек, но и участвовать в создании нескольких кристаллитов. жүктеу/скачать 2.35 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|