Çoxları polimerlərin hansı quruluşa malik olması sualı ilə maraqlanır. Bunun cavabı bu məqalədə veriləcəkdir. Polimer xassələri (bundan sonra - P) xassələrin müəyyən edildiyi miqyasdan, eləcə də onun fiziki əsaslarından asılı olaraq ümumiyyətlə bir neçə sinfə bölünür. Bu maddələrin ən əsas keyfiyyəti onların tərkib monomerlərinin (M) eyniliyidir. Mikrostruktur kimi tanınan ikinci xassələr toplusu mahiyyətcə bu M-lərin P-də bir Z miqyasında düzülməsini ifadə edir. Bu əsas struktur xarakteristikalar bu maddələrin kütləvi fiziki xassələrinin müəyyən edilməsində böyük rol oynayır və bu, P-nin özünü necə apardığını göstərir. makroskopik materialdır. Nanoölçülü kimyəvi xassələr zəncirlərin müxtəlif fiziki qüvvələr vasitəsilə qarşılıqlı əlaqəsini təsvir edir. Makro miqyasda onlar əsas P-nin digər kimyəvi maddələr və həlledicilərlə necə qarşılıqlı əlaqədə olduğunu göstərir.
Şəxsiyyət
P-ni təşkil edən təkrar keçidlərin eyniliyi onun ilk vəən mühüm atributdur. Bu maddələrin nomenklaturası adətən P-ni təşkil edən monomer qalıqlarının növünə əsaslanır. Yalnız bir növ təkrarlanan vahidi ehtiva edən polimerlər homo-P kimi tanınır. Eyni zamanda, iki və ya daha çox təkrarlanan vahidləri ehtiva edən P-lər kopolimerlər kimi tanınır. Terpolimerlər üç növ təkrarlanan vahidləri ehtiva edir.
Polistirol, məsələn, yalnız stirol M qalıqlarından ibarətdir və buna görə də Homo-P kimi təsnif edilir. Etilen vinil asetat, əksinə, birdən çox təkrarlanan vahidi ehtiva edir və beləliklə, bir kopolimerdir. Bəzi bioloji P-lər çoxlu müxtəlif, lakin struktur cəhətdən əlaqəli monomerik qalıqlardan ibarətdir; məsələn, DNT kimi polinükleotidlər dörd növ nukleotid alt bölməsindən ibarətdir.
Tərkibində ionlaşan alt bölmələr olan polimer molekulu polielektrolit və ya ionomer kimi tanınır.
Mikrostruktur
Polimerin mikro strukturu (bəzən konfiqurasiya adlanır) əsas zəncir boyunca M qalıqlarının fiziki düzülüşü ilə əlaqədardır. Bunlar dəyişmək üçün kovalent bağın qırılmasını tələb edən P strukturunun elementləridir. Quruluş P-nin digər xassələrinə güclü təsir göstərir. Məsələn, iki təbii kauçuk nümunəsi, molekullarında eyni monomerlər olsa belə, fərqli davamlılıq göstərə bilər.
Polimerlərin quruluşu və xassələri
Bu məqamı aydınlaşdırmaq üçün son dərəcə vacibdir. Polimer strukturunun mühüm mikrostruktur xüsusiyyəti onun memarlığı və formasıdır ki, bu da necə ilə bağlıdırbudaq nöqtələri sadə xətti zəncirdən kənara çıxmağa səbəb olur. Bu maddənin budaqlanmış molekulu bir və ya bir neçə yan zəncir və ya əvəzedici budaqları olan əsas zəncirdən ibarətdir. Budaqlanmış P-lərin növlərinə ulduz P-lər, daraq P-lər, fırça P-lər, dendronlaşdırılmış P-lər, nərdivan P-ləri və dendrimerlər daxildir. Topoloji cəhətdən düz təkrarlanan vahidlərdən ibarət iki ölçülü polimerlər də var. Canlı polimerləşmə kimi müxtəlif cihaz növləri ilə P-materialını sintez etmək üçün müxtəlif üsullardan istifadə edilə bilər.
Digər keyfiyyətlər
Polimer elmində polimerlərin tərkibi və quruluşu budaqlanmanın ciddi xətti P-zəncirindən necə kənara çıxmasına səbəb olması ilə bağlıdır. Budaqlanma təsadüfi baş verə bilər və ya reaksiyalar xüsusi arxitekturaları hədəf almaq üçün tərtib edilə bilər. Bu mühüm mikrostruktur xüsusiyyətdir. Polimerin arxitekturası onun bir çox fiziki xassələrinə, o cümlədən məhlulun və ərimənin özlülüyünə, müxtəlif tərkiblərdə həll olma qabiliyyətinə, şüşə keçid temperaturuna və məhluldakı fərdi P-bobinlərin ölçüsünə təsir göstərir. Bu, tərkibindəki komponentləri və polimerlərin strukturunu öyrənmək üçün vacibdir.
Budaqlanma
Budaqlar polimer molekulunun böyüyən ucu ya (a) geri özünə və ya (b) başqa bir P zəncirinə bağlandıqda əmələ gələ bilər ki, bunların hər ikisi hidrogenin çəkilməsi ilə orta hissə üçün böyümə zonası yarada bilər. zəncir.
Budaqlanma effekti - kimyəvi çarpaz əlaqə -zəncirlər arasında kovalent bağların əmələ gəlməsi. Çarpaz bağlama Tg-ni artırmağa və gücü və möhkəmliyi artırmağa meyllidir. Digər istifadələr arasında, bu proses kükürdün çarpaz bağlanmasına əsaslanan vulkanizasiya kimi tanınan bir prosesdə rezinləri gücləndirmək üçün istifadə olunur. Məsələn, avtomobil şinləri hava sızmasını az altmaq və davamlılığını artırmaq üçün yüksək möhkəmliyə və çarpaz əlaqəyə malikdir. Kauçuk isə çarpaz birləşmir ki, bu da rezin soyulmağa imkan verir və kağızın zədələnməsinin qarşısını alır. Saf kükürdün daha yüksək temperaturda polimerləşməsi onun ərimiş vəziyyətdə daha yüksək temperaturda nə üçün daha özlü olmasını izah edir.
Şəbəkə
Yüksək çarpaz bağlı polimer molekulu P-şəbəkəsi adlanır. Kifayət qədər yüksək çarpaz əlaqə-tel nisbəti (C) hər bir belə filialın ən azı bir digəri ilə əlaqəli olduğu sonsuz şəbəkə və ya gel adlanan şeyin formalaşmasına səbəb ola bilər.
Canlı polimerləşmənin davamlı inkişafı ilə bu maddələrin spesifik arxitektura ilə sintezi asanlaşır. Ulduz, daraq, fırça, dendronlaşdırılmış, dendrimerlər və üzük polimerləri kimi memarlıqlar mümkündür. Mürəkkəb arxitekturaya malik bu kimyəvi birləşmələr ya xüsusi seçilmiş başlanğıc birləşmələrdən istifadə etməklə, ya da əvvəlcə bir-biri ilə əlaqə yaratmaq üçün sonrakı reaksiyalara məruz qalan xətti zəncirləri sintez etməklə sintez edilə bilər. Düyünlü P-lər çoxlu molekuldaxili siklizasiyadan ibarətdirbir P-zəncirindəki keçidlər (PC).
Budaqlanma
Ümumiyyətlə, budaqlanma dərəcəsi nə qədər yüksək olarsa, polimer zənciri bir o qədər yığcamdır. Onlar həmçinin zəncirvari dolaşıqlığa, bir-birinin yanından sürüşmə qabiliyyətinə təsir göstərir, bu da öz növbəsində kütləvi fiziki xüsusiyyətlərə təsir göstərir. Uzun zəncirli suşlar birləşmədəki bağların sayının artması səbəbindən polimer gücünü, möhkəmliyini və şüşə keçid temperaturunu (Tg) yaxşılaşdıra bilər. Digər tərəfdən, Z-nin təsadüfi və qısa qiyməti zəncirlərin bir-biri ilə qarşılıqlı əlaqə və ya kristallaşma qabiliyyətinin pozulması səbəbindən materialın möhkəmliyini azalda bilər ki, bu da polimer molekullarının strukturu ilə bağlıdır.
Budaqlanmanın fiziki xassələrə təsiri nümunəsinə polietilendə rast gəlmək olar. Yüksək sıxlıqlı polietilen (HDPE) çox aşağı budaqlanma dərəcəsinə malikdir, nisbətən sərtdir və məsələn, gülləkeçirməz jiletlərin istehsalında istifadə olunur. Digər tərəfdən, aşağı sıxlıqlı polietilen (LDPE) əhəmiyyətli miqdarda uzun və qısa iplərə malikdir, nisbətən elastikdir və plastik filmlər kimi tətbiqlərdə istifadə olunur. Polimerlərin kimyəvi quruluşu məhz bu cür tətbiqlərə üstünlük verir.
Dendrimers
Dendrimerlər budaqlanmış polimerin xüsusi halıdır, burada hər bir monomer vahid həm də budaq nöqtəsidir. Bu, molekullararası zəncirvari dolaşıqlığı və kristallaşmanı az altmağa meyllidir. Əlaqədar arxitektura, dendritik polimer mükəmməl budaqlanmış deyil, lakin dendrimerlərə oxşar xüsusiyyətlərə malikdiryüksək budaqlanma dərəcəsinə görə.
Polimerləşmə zamanı baş verən struktur mürəkkəblik dərəcəsi istifadə edilən monomerlərin funksionallığından asılı ola bilər. Məsələn, stirolun sərbəst radikal polimerləşməsi zamanı funksionallığı 2 olan divinilbenzolun əlavə edilməsi budaqlanmış P-nin əmələ gəlməsinə səbəb olacaq.
Mühəndislik polimerləri
Mühəndisli polimerlərə rezin, sintetik, plastik və elastomerlər kimi təbii materiallar daxildir. Onlar çox faydalı xammaldır, çünki strukturları dəyişdirilə və materiallar istehsal etmək üçün uyğunlaşdırıla bilər:
- bir sıra mexaniki xassələrə malik;
- geniş rəng diapazonunda;
- fərqli şəffaflıq xüsusiyyətləri ilə.
Polimerlərin molekulyar quruluşu
Polimer monomerlər (M) adlanan struktur vahidləri təkrarlayan çoxlu sadə molekullardan ibarətdir. Bu maddənin bir molekulu yüzlərlə milyonlarla M-dən ibarət ola bilər və xətti, budaqlanmış və ya şəbəkə quruluşuna malikdir. Kovalent bağlar atomları bir yerdə, ikincili bağlar isə polimer zəncir qruplarını bir yerdə saxlayır və polimaterial əmələ gətirir. Kopolimerlər bu maddənin iki və ya daha çox müxtəlif növ M.
-dən ibarət növləridir.
Polimer üzvi materialdır və bu cür hər hansı bir maddənin əsasını karbon atomları zənciri təşkil edir. Bir karbon atomunun xarici qabığında dörd elektron var. Bu valent elektronların hər biri kovalent əmələ gətirə bilərbaşqa bir karbon atomu ilə və ya yad bir atomla əlaqə. Polimerin strukturunu başa düşmək üçün əsas odur ki, iki karbon atomunun üçə qədər ortaq əlaqəsi ola bilər və hələ də digər atomlarla əlaqə saxlaya bilər. Bu kimyəvi birləşmədə ən çox rast gəlinən elementlər və onların valent nömrələri bunlardır: 1 valent elektronlu H, F, Cl, Bf və I; 2 valent elektronlu O və S; 3 valent elektronlu n və 4 valent elektronlu C və Si.
Polietilen nümunəsi
Molekulların uzun zəncirlər əmələ gətirmə qabiliyyəti polimer hazırlamaq üçün çox vacibdir. Etan qazından, C2H6-dan hazırlanan polietilen materialını nəzərdən keçirək. Etan qazının zəncirində iki karbon atomu var və hər birinin digəri ilə iki valent elektronu var. İki etan molekulu bir-birinə bağlanarsa, hər bir molekuldakı karbon bağlarından biri qırıla bilər və iki molekul bir karbon-karbon bağı ilə birləşdirilə bilər. İki sayğac birləşdirildikdən sonra digər sayğacları və ya P-telləri birləşdirmək üçün zəncirin hər bir ucunda daha iki sərbəst valent elektron qalır. Proses, molekulun hər bir ucunda mövcud bağı dolduran başqa bir kimyəvi (terminator) əlavə edilərək dayandırılana qədər daha çox sayğac və polimeri birləşdirməyə davam edə bilir. Bu, xətti polimer adlanır və termoplastik birləşmələr üçün tikinti materialıdır.
Polimer zənciri çox vaxt iki ölçüdə göstərilir, lakin onların üçölçülü polimer quruluşu olduğunu qeyd etmək lazımdır. Hər bir keçid 109° bucaq altındadırnövbəti və beləliklə, karbon onurğa sütunu TinkerToys-un bükülmüş zənciri kimi kosmosdan keçir. Gərginlik tətbiq edildikdə, bu zəncirlər uzanır və P uzanması kristal quruluşlardan minlərlə dəfə çox ola bilər. Bunlar polimerlərin struktur xüsusiyyətləridir.
