Этилен Политен
Рисунок 22 – Схема реакции полимеризации этилена
Молекулярные веса твердых полимеров достигают десятков тысяч и даже миллионов. Это обстоятельство – большая величина молекул – значительно упрощает проблему изучения полимеров. Дело в том, что хотя линейные размеры «огромных» молекул полимеров настолько малы (10-5 – 10-6 см), что их нельзя увидеть с помощью оптического микроскопа, в масштабах микромира это настолько крупные частицы, что к ним можно применить закономерности классической механики. Квантово-механические представления, применяемые для рассмотрения явлений микромира, являющиеся гораздо более сложными, к молекулам полимеров могут не применяться.
Существуют полимеры, представляющие собой классические аморфные вещества, но с точки зрения структуры они для нас интереса не представляют. Рассмотрим полимеры, обладающие более или менее упорядоченной структурой.
Наблюдаются две конфигурации полимерных молекул. Либо молекула стремится вытянуться в нить (линейные полимеры), либо она имеет тенденцию свернуться «на себя» и образовать плотный клубок (глобулярные полимеры).
Глобулярные полимеры.Глобула – свернувшаяся в клубок молекула полимера – имеет настолько
большие линейные размеры (100-300
), что ее можно увидеть
в электронный микроскоп. В твердом полимере глобулы укладываются одна к другой
по принципу плотной упаковки шаров. Такая упорядоченная структура соответствует
глобулярному кристаллу.
Глобулярный кристалл имеет внешнюю огранку, и этим он похож на обычный кристалл. Но между ними есть существенное различие. В обычном молекулярном кристалле какого-нибудь низкомолекулярного вещества в узлах кристаллической решетки находятся совершено одинаковые молекулы. Этого нет в глобулярных кристаллах. Любой полимер обладает в большей или меньшей степени «размазанностью» по молекулярным весам, следовательно, размер глобул не одинаков. Одного этого обстоятельства достаточно для появления того, что в глобулярном кристалле не может быть такой же строгой периодичности, как в обычном кристалле. Кроме того, несомненно различие в деталях внутренней упаковке отдельных глобул. Для наглядности можно сравнить глобулярный кристалл со штабелем, сложенным из мешков картошки. «Идея» упаковки картофелин в каждом мешке одна и та же (плотная упаковка), но детальное расположение картофелин и число их в разных мешках различное. Вес мешков тоже не одинаков.
Степень упорядоченности глобулярных кристаллов может быть самой различной. Встречаются кристаллы с высокой степенью упорядоченности, в которых глобулы различаются лишь небольшими деталями. Но есть и такие, в которых внутренне строение глобул совершенно различно. В последнем случае рентгенограмма хорошо ограненного глобулярного кристалла имеет такой же вид, как и аморфного образца (этот факт в свое время являлся загадкой для исследователей).
Рисунок 23 – Схема структуры линейных полимеров
Длинные нити полимерных молекул в определенных областях укладываются в параллельные пучки с более или менее строгой трехмерной периодичностью. Эти области соответствуют кристаллической структуре вещества (на рисунке 23 такие кристаллические области обведены замкнутыми пунктирными кривыми линиями). За границами областей упорядоченного расположения нитеобразные молекулы хаотически перепутываются, образуя аморфную фазу вещества. Размеры областей кристаллического состояния во много раз меньше длины молекулы, поэтому одна и та же нитеобразная молекула может входить в несколько кристаллических областей.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.