Высокомолекулярные соединения (стр. 2 из 2)

; L – контурная длина.

Макромолекулярные цепи обладают гибкостью. Цепь может принимать различные положения в пространстве (может растягиваться или сжиматься).

Отличия ВМС от НМС

С точки зрения химической классификации нет принципиального различия между ВМС и НМС. Для ВМС характерны те же реакции, что соответствующие НМС этих классов. Но в характере течения реакций этих двух типов соединений имеются существенные отличия. ВМС нередко реагируют значительно медленнее или значительно быстрее НМС аналогичного строения. Часто процессы присоединения, замещении, отщепления протекают не до конца, иногда наряду с основной реакцией идут побочные, изменяющие характер функциональных групп. ВМС резко изменяют свои свойства при действии очень небольших количеств реагентов (вулканизация каучука, дубление кож и т. п.).

Наиболее резко отличаются ВМС от НМС своими физическими свойствами:

1) Даже разбавленные растворы высокомолекулярных соединений обладают очень большой вязкостью, значительно превосходящей вязкость концентрированных растворов НМС.

2) ВМС растворяются гораздо медленнее, чем НМС и их растворению предшествует набухание. Некоторые вообще не растворяются.

3) При удалении растворителя из растворов ВМС образуются не кристаллы, как это происходит НМС, а пленки.

Отличаются по механическим св-вам, кот. зависят от гибкости, формы, строения и характера взаимного расположения макромолекул, а также от температуры. ВМС обладают высоко эластичной деформацией, малой хрупкостью стеклообразных и кристаллических полимеров (пластмассы, органическое стекло), способностью макромолекул к ориентации под действием направленного механического поля (используется при изготовлении волокон и плёнок).

Полимер образуется из мономеров в результате полимеризации. К полимерам относятся многочисленные природные соединения: белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды, каучук и другие органические вещества. В большинстве случаев понятие относят к органическим соединениям, однако существует и множество неорганических полимеров. Большое число полимеров получают синтетическим путём на основе простейших соединений элементов природного происхождения путём реакций полимеризации, поликонденсации и химических превращений.

Важнейшие свойства ВМС.

1) Способность полимеров к большим обратимым деформациям при сохранении механической прочности соединения– высокоэластичная деформация (ВЭД).

Характерно для эластомеров (ВЭС – высокоэластичное соединение): каучук и резина.

Линейная деформация:

,

где δ – приложенное напряжение; Е – модуль Юнга (упругости); ε – относительная деформация.

При ε=1; Е= δ – мера упругости, чем больше величина модуля упругости, тем меньше величина упругости данного тела.

Если полимер не ВЭС они имеют Е близкие к НМС, но больше.

2) Способность полимеров к образованию высокопрочных, высокоориентированных материалов обладающих анизотропными св-вами.

Анизотропия - зависимость физических свойств вещества (механических, тепловых, электрических, магнитных, оптических) от направления (в противоположность изотропии — независимости свойств от направления).

3) Способность полимеров к образованию набухающих тел в процессе растворения полимера. Происходит очень медленно из-за больших размеров.

Процесс набухания – это процесс деформации НМ растворителя, при этом увеличивается масса и объем полимерного тела во много раз. В процессе набухания образуются гели, суспензии.

4) Способность растворов ВМС обладать высокой вязкостью.

5) Полимерные вещества способны реагировать с небольшими количествами НМС (примесей), резко изменяя свои св-ва (растворимость и текучесть) – вулканизация каучука, дубление кож и т. п.

Взаимодействие каучука с серой, в результате образуются серные мостики.

6) Полидесперсность ВМС – полимерные тела состоят из макромолекул разной цепи, а следовательно, другой массы. Все полимеры обладают полидесперсностью.

Молекулярно-массовые характеристики.

Существует 2 типа характеристик:

1) Средняя молекулярная масса.

Поскольку ВМС представляет собой смесь полимергомологов, то теряется смысл в применении к нему привычного понятия молекулярная масса, ее заменяют выражением средняя молекулярная масса, которые являются среднестатистической величиной.

Различают в зависимости от способа определения:

а) среднечисловая молекулярная масса -

n – числовая доля

Для определения используют методы основанные на коллегативных свойствах: осмометрия, эбуллиоскопия, криоскопия, спектральные методы.

б) среднемассовая молекулярная масса -

.

, где .

Определяется методов светорассеяния.

в) средневязкостная молекулярная масса -

.

,

где а – учитывает конформацию макромолекул в цепи в растворе.

г) z – массовая молекулярная масса.

- характеристика полидесперсности, если >1, то полимер полидесперсен и состоит из смеси полимергомологов.

2) Молекулярно-массовое распределение (ММР).

Более полную характеристику полимера представляет собой кривая распределения по молекулярным массам.

Молекулярно-массовое распределение может быть дифференцированным и интегральным. Каждое из них может быть числовым и массовым.

а) Дифференциальная кривая.

Числовая дифференциальная функция показывает числовую долю макромолекул в интервале от М_iдо M_i+ dM.

Массовая дифференциальная функция показывает массовую долю макромолекул в интервале от М_iдо M_i+ dM.

Их можно определить по кривой,

определяются как абсцисса центра тяжести площади ограниченной кривой распределения и осью абсцисс.

Чем больше они отличаются по величине, тем больше степень полидесперсности.

Ширина молекулярно-массового распределения:

- степень полидисперсности.

=1 – монодисперсный полимер.

=1,5-2 – наиболее вероятное ММР.

<5 – узкая; =5-20 – средняя; >20 – широкая.

б) Интегральная кривая.

Функция показывает числовую или массовую долю макромолекул в интервале от М_iдо M_i+ dM в полимерном образце.