Структура полимеров

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
имени М.В. Ломоносова
химический факультет
кафедра высокомолекулярных соединений
Жирнов А.Е., Аржаков М.С.
СТРУКТУРА ПОЛИМЕРОВ
Методическая разработка
для теоретического курса и лабораторных работ
по высокомолекулярным соединениям

Москва
2013

2
Структура полимеров
Методическая разработка
1. Аморфные и кристаллические полимеры
3
2. Структура аморфных полимеров
6
3. Структура кристаллических полимеров
8
4. Термодинамика и кинетика кристаллизации и плавления
15
5. Особенности механического поведения кристаллических полимеров
23
6. Жидкокристаллическое состояние полимеров. Волокна
24
7. Методы определения структуры. Рентгенография
26
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1. Кинетика изотермической кристаллизации полипропилена
30
2. Определение знака двулучепреломления сферолитов
33
3. Рентгенография натурального каучука
37
Введение
Высокомолекулярные соединения, равно как и любые иные вещества, зачастую
получают, исследуют и используют в виде полимерных тел, имеющих довольно
определённые границы в пространстве. К иным способам организации
высокомолекулярных соединений можно причислить истинные растворы и более
сложные коллоидные системы на их основе, а также расплавы. Газообразное состояние
у высокомолекулярных соединений отсутствует, поскольку из-­‐за большой
молекулярной массы энергия, требуемая для испарения (гипотетическая теплота
испарения), была бы больше энергии, необходимой для разрыва связей в основной
цепи макромолекул.
Каждое полимерное тело характеризуется внутренней организацией, то есть тем,
как взаимно расположены и взаимодействуют между собой составляющие его
макромолекулы. То, как из макромолекул выстраивается полимерное тело, называется
его надмолекулярной структурой. Это и станет предметом нашего рассмотрения.
Цепное
строение
макромолекулы
позволяет
ей
иметь
множество
конформационных состояний, причём в структуре макромолекулы выделяется
кинетически независимая единица – сегмент. Это значит, что пространственное
положение составляющих макромолекулу сегментов может меняться без изменения
положения центра масс макромолекулы как целого. Таким образом, полимерное тело в
отличие от построенного из нецепных молекул обладает ещё одним, промежуточным,

3
уровнем организации – конформационным. Отдельные сегменты макромолекулы
могут по-­‐разному располагаться в пространстве и задавать «форму» макромолекулы,
определять её плотность и геометрически регулировать «сборку» макромолекул в
более сложные надмолекулярные структуры. Время жизни или вероятность той или
иной конформации определяется соотношением энергетических и энтропийных
факторов так же как и стабильность той или иной надмолекулярной организации.