Химия и физика полимеров - Тугов И.И.
ISBN 5—7245—0243—7
Скачать (прямая ссылка):
104
Для полимеров винилового ряда, в которых на мономерное звено приходится два атома главной цепи, справедливо соотношение
Хс/(\ — Хс) =2/п<9=Мзъ/Мс (1.73>
(где ЛЯзв — молекулярная масса мономерного звена).
Таким образом, структура полимеров достаточно сложная, и для ее оценки недостаточно знаний химического строения макромолекул: необходимо определить молекулярную массу» конфигурацию и конформацию макромолекул, степень их упорядоченности в конденсированном состоянии, т. е. надмолекулярную структуру. Анализ этих параметров подтверждает, что полимеры представляют собой высокомолекулярные соединения, имеющие цепное строение, их макромолекулы построены из. звеньев определенных химического строения, конфигурации и конформаций. В зависимости от строения макромолекула может принимать ту или иную форму и изменять ее при определенных условиях, т. е. проявлять гибкость. Полимеры крайне неоднородны по молекулярной массе, строению звеньев, их конфигурации и конформаций, по характеру надмолекулярных структур.
Параметры структуры взаимосвязаны и изменение одного из них, как правило, влечет за собой изменение остальных. Умение количественно определять структурные параметры дает возможность установить связь между структурой и свойствами полимеров, материалов и изделий из них. Это, в свою очередь, позволяет предсказать комплекс свойств изделий из полимеров той или иной структуры.
Структура полимера формируется при его синтезе. Знание механизма этого процесса позволяет целенаправленно управлять формированием структуры и, следовательно, свойствами полимеров и изделий из них.
Контрольные вопросы
1. Какими параметрами характеризуют структуру макромолекулы?
2. Какие полимеры называют органическими, неорганическими, элементоор
гаиическнмн, гомо- и гетероцепными?
3. Каким показателем характеризуют энергию когезнн полимеров? Как будет изменяться параметр растворимости в ряду полимеров ~СН2—СМ2~» ~СН2—СН~, ~СН2—СН~, ~Ср2—СР~? Для каких полимеров
СН3 СТз
можно использовать формулу Смолла для расчета параметра растворимости?
4. Почему для полимеров н олнгомеров характерны полиднеперсность и по-лнфункциоиальность? Какими параметрами характеризуют молекулярную массу и молекулярно-массовое распределение?
5. Что такое конфигурация повторяющегося составного звена, конфигурация ближнего н дальнего порядка и конфигурация макромолекулы? Что такое структурная регулярность и стереорегулярность?
10S
6. Что такое конформация макромолекулы и какие типы конформаций вам известны? Как можно оценить размеры макромолекул? Почему полиизо-бутилен не образует стереоизомериых полимеров, как, например, полипропилен? Какие стереоизомерные полимеры образует полипропилен? Почему макромолекулы нзотактического полипропилена принимают форму Я-спирали? Почему некоторые полимеры крнсталличны, а другие аморфны?
8. Что такое надмолекулярная структура? Зависит лн она от химического строения макромолекулы, молекулярной массы, молекулярно-массового распределения, конфигурации макромолекул и ее конформаций? Привести примеры надмолекулярных структур в аморфных и кристаллических полимерах.
9. Каковы способы модификации надмолекулярных структур?
10. В чем специфические особенности ориентированного состояния полимеров?
11. Что такое термодинамическая и кинетическая гибкость? Почему полней-локсан, цяс-1,4-полибутаднен, цде-1,4-полннзопреи, сополимеры 1,4-поли-бутаднена со стиролом (70:30) и нитрилом акриловой кислоты (70:30) характеризуются практически одинаковой термодинамической, но различной кинетической гибкостью?
12. Какие нз приведенных ниже полимеров будут проявлять гибкость при комнатной температуре: полиэтилен, полипропилен, полиизобутилен, по-лиметилметакрилат, транс. 1,4-полнбутадиен. чыс-1,4-полибутадиен?
13. При нагревании линейный полимер превращается сначала в разветвленный, а затем в пространственный. Каким образом при этом будет изменяться его гибкость?
14. При переработке полимера происходит изменение его химического строения (например, присоединение амнносодержащего соединения), конфигурации звена (цые-тумне-изомеризация) и самой макромолекулы (из линейной она превращается в разветвленную). Какие методы используют для характеристики этих изменений?
ГЛАВА 2
ПОЛУЧЕНИЕ ПОЛИМЕРОВ
В настоящее время наряду с природными материалами все большее значение приобретают синтетические полимеры. Выбор соответствующих исходных продуктов и условий процесса позволяет проводить направленный синтез высокомолекулярных соединений и получать их с заранее заданной структурой и необходимым комплексом свойств. При этом можно регулировать степень полимеризации, полидисперсность, разветвленность, конфигурацию звеньев и порядок их присоединения.
Существуют два основных метода синтеза полимеров — полимеризация и поликонденсация. Кроме того, в последние годы широко используется возможность изменения свойств полимеров за счет изменения их молекулярного строения в результате химических реакций — так называемых реакций модификации.
106
2.1. ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ
