Молекулярная структура полимеров

Полимерами называют вещества, макромолекулы которых состоят из многочисленных повторяющихся элементарных звеньев, представляющих собой одинаковую группу атомов. Молекулярная масса таких молекул составляет от 500 до 1 000 000.

В молекулах полимеров различают главную цепь, построенную из большого числа атомов. Боковые цепи имеют значительно меньшую протяженность.

По форме макромолекулы полимеров делят на линейные, разветвленные, плоские, ленточные, пространственные или сет-чатые (рис. 3.1). Длина линейной макромолекулы в нес-колько тысяч раз больше ее поперечного сечения. Макро-молекулам поэтому присуща гибкость. Такие макромолекулы, обладая достаточно высокой прочностью вдоль главной цепи, слабо связаны между собой и обеспечивают высокую элас-тичность материала. Нагрев вызывает размягчение, а после-дующее охлаждение - затвердевание полимера (полиамид, полиэтилен).

Разветвленная макромолекула содержит боковые ответ-вления (рис. 3.1, б), что затрудняет сближение макромолекул и понижает межмолекулярное взаимодействие. Полимеры с по-добной формой макромолекул отличаются пониженной проч-ностью, повышенной плавкостью и рыхлостью. С гибкостью макромолекул полимеров связаны многие свойства полимеров: обратимая высокоэластичная деформация, достигающая десятков сотен процентов, ползучесть. Наиболее четко высокоэластичность проявляется в резинах и каучуках.

Увеличение химической связи между макромолекулами очень сильно сказывается на их гибкости. Так натуральный кау-чук, вулканизированный 3% серы, имеет относительное удли-нение при разрыве 800 – 900%, прочность на разрыв 29 – 32 МПа. Эбонит, тот же каучук, но отвержденный до 30% серы, имеет относительное удлинение при разрыве менее 20% и прочность на разрыв 52 – 54 МПА. Увеличивая количество вулканизатора – серы, мы тем самым повышаем энергию межатомной связи.

Рис. 3.1. Формы макромолекул полимеров: а - линейная; б - разветвленная; в - сетчатая