Структура и фазовое состояние полимеров

Получение высокомолекулярных синтетических полимеров основано на способности молекул некоторых низкомолекулярных соединений (мономеров) вступать в реакции поликонденсации или полимеризации.

Полимерные вещества построены из отдельных линейных или разветвленных макромолекул или из совокупности этих цепей, связанных между собой поперечными химическими связями (сшивками), образующими пространственную (сетчатую) структуру. По типу структуры полимеры разделяются на: Линейные Разветвленные Сетчатые (сшитые)

В отличие от низкомолекулярных веществ высокомолекулярные соединения существуют только в конденсированных состояниях, обусловливаемых их структурой: Линейные и разветвленные полимеры – в твердом и жидком состоянии Пространственные (сетчатые) – только в твердом

Термопластичные полимеры – это полимеры, обладающие способностью размягчаться и плавиться при нагревании и растворяться в подходящих растворителях за счет разрушения межмолекулярных связей. Термореактивными называют смолы, в которых под действием тепла реакционноспособные группы взаимодействуют между собой с образованием прочных поперечных мостиков (химических связей), при этом полимер необратимо отвердевает.

Для полимеров характерно одновременное сосуществование кристаллической и аморфной фазы в разных соотношениях. В полимерах с высокой степенью упорядоченности структуры различают пластинчатые, фибриллярные и глобулярные кристаллические образования (кристаллы и построенные из них сферолиты)

Для полимеров с преимущественно аморфной структурой характерны состояния: Стеклообразное Высокоэластическое Вязкотекучее Границы между состояниями устанавливаются по температурным переходам

При повышении температуры, температура стеклования (размягчения) характеризует переход линейных и разветвленных полимеров из твердого стеклообразного состояния в высокоэластическое, а затем в вязкотекучее. При охлаждении полимеры переходят из вязкотекучего – в высокоэластическое, а затем в стеклообразное – температурная точка этого перехода называется температурой текучести

Между областью стеклования и областью высокоэластического состояния полимеров имеется зона, в которой полимер проявляет эластические свойства только при медленных деформациях и является хрупким при быстром приложении деформирующей нагрузки (ударные нагрузки). Температура, соответствующая этому состоянию полимера, называется температурой хрупкости.

Высокоэластическое состояние полимеров Возникает вследствие гибкости цепных молекул Тела в высокоэластическом состоянии сильно деформируются Высокоэластичные материалы не обладают текучестью (без соответствующего повышения температуры)

По физико-механическим свойствам (при температуре 20°С) пластические массы условно подразделяют на: Жесткие пластики – твердые упругие материалы (фенопласты, аминопласты, полистирол) с аморфной структурой, высоким модулем упругости и малым удлинением при растяжении Полужесткие пластики –твердые упругие материалы (полиэтилен), имеющие кристаллическую структуру, средние величины модуля упругости и характеризующиеся относительно высоким общим и остаточным удлинением при растяжении. Мягкие пластики – мягкие и эластичные материалы(поливинилхлоридный пластикат, полиизобутилен, пенополиуретан) с аморфной структурой и низким модулем упругости.