Cristalinitatea polimerului

Această pagină întreagă este dedicată cristalelor de polimer. Nu, această pagină nu are nimic de-a face cu polimerii utilizați de societatea modernă. Aici vom vorbi despre un alt tip de cristale. Tipul de cristale, care le vom discuta aici - este un obiect ale cărui molecule sunt aranjate într-o anumită ordine sau model. Ice - un cristal. Toate moleculele de apă din cristalele de gheata aranjate într-un mod special. Aceasta este aceeași și sare, clorura de sodiu. (In mod ironic, cel mai bun vin de cristal ochelari mama ta nu sunt la toate cristalele, deoarece sticla este solid amorf. Acesta este un solid în care moleculele sunt aranjate fără nici o ordine sau schemă.)

Pentru a înțelege toate cuvintele solidele cristaline și amorfe, ar trebui să meargă acasă. Du-te acasă? Dar de ce? Și apoi, astfel încât să puteți privi în sertar ciorap. Vezi tu, unii oameni sunt foarte curat si ordonat. Când au scos ciorapii în sertar, ei întotdeauna le-a pus foarte atent, ca aceasta:

oamenii Dpugih nu sunt îngrijorați de aspectul lor cutii cu șosete. Acești oameni arunca doar șosete lor în sertar, astfel încât acestea să formeze o mare mizerie încurcat. Astfel de oameni au cutii cu șosete arata astfel:

Polimeri se comporta exact în același mod ca și șosete. Uneori, ele sunt construite akuratno, într-un mod ordonat, ca sertarul șosetă în imaginea de sus. În acest caz, noi numim un astfel de polimer cristalin. În alte cazuri, nu există nici o ordine, iar lanțurile polimerice formează o mare mizerie încurcată, cum ar fi șosete în figura de mai jos. Dacă se întâmplă, noi numim un astfel de polimer este amorf.

Pe aceasta pagina ne-am merge pe polimeri cristalini, curat și ordonat.

Deci, ce fel de structuri cum ar fi polimeri de formă?

Ei iubesc toată întinderea atenției și să se dezvolte ca un teanc de placi noi in curtea fabricii de cherestea.

Dar nu întotdeauna, ei se trase afară atât de lin. De fapt, foarte puțini polimeri reușesc să se întindă absolut lin, iar astfel de polimeri sunt polietilenă ultrahigh greutate moleculară și aramide, cum ar fi Kevlar și Nomex. Cei mai mulți polimeri pot extinde numai pe distanțe scurte, iar apoi ei înșiși ori. O puteți vedea în imagine.

Pentru polietilenă lungime a lanțului poate fi de până la 100 Angstromi, înainte de a începe să apară din nou.

Dar nu numai că se adaugă în sus în acest fel. Polimeri formează un pachet de lanțuri pliate. Iată un pachet, de asemenea, numit lamelelor, în figura de mai jos.

Desigur, nu întotdeauna lamelelor sunt îngrijite. Uneori, o parte a macromoleculei încorporată în cristal, iar unele - nu. Dacă se întâmplă acest lucru, vom obține o mizerie ca cea din imaginea de mai jos. lamela noastra nu mai este o astfel de netedă și precisă, deoarece lipi peste tot makrmolekuly!

Desigur, fiind indecis, lanțurile de polimer vor decide de multe ori că doresc să se întoarcă la lamela după o plimbare în afara ei. Dacă se întâmplă acest lucru, vom obține următoarea imagine.

Acest model al unei lamele de polimer cristalin este numit modelul BD. Pentru că noi vă place, vă vom spune că, dacă macromolecula nu rătăcească în vecinătatea cristalului, și apoi se pliază, așa cum am văzut în imaginea anterioară, este numit un model cu orificiul de intrare adiacent și la ieșirea din macromoleculele lamelelor cristaline.

Amorfismul și cristalinitate

Tu, nu altfel, sunt curios. Dacă te uiți la imaginea de mai sus, veți vedea că o parte din cristalinitatea polimerului, și o parte - nu! Da, oameni buni, cei mai mulți polimeri cristalini nu sunt complet cristaline. Macromoleculă sau o parte macromoleculare, nu sunt membre ale cristalelor, nu se potrivesc pentru nici un sistem. Suntem înțelept și mai mulți oameni de știință spun că aceste macromolecule sunt într-o stare amorfă. Astfel, polimerul cristalin cuprinde de fapt două componente: cristalină și amorfă. Partea de cristal este în interiorul lamelelor și partea amorfă - exterior. Dacă ne uităm la imaginea a lamelelor cu o creștere mai mică, vom vedea cum să construiască cristaline și amorfe părți.

După cum puteți vedea, lamele cresc ca spițele unei roți de bicicletă de la un nucleu central. (Uneori marii oameni de știință place să numim fibrils lamele lamelare.) De fapt, ele cresc în trei dimensiuni, astfel încât acestea într-adevăr arata mai mult ca sfere, mai degrabă decât ca o roată. Aceasta se numește domeniul de aplicare plin de sferulite. Eșantionul cristalin multe miliarde de sferulite.

Între lamelelor cristalin, există zone în care nu se dispune de macromolecule. Aceste regiuni dezordonate este regiunile amorfe, pe care le-am discutat mai sus.

După cum puteți vedea în imagine, un singur macromoleculă poate fi localizat parțial într-o lamelă cristalină, și parțial - în regiunea amorfă. Unii macromolecule începe chiar într-o singură lamelă, traversează regiunea amorfă, și apoi se alăture o altă lamelă. Astfel de molecule sunt numite lianți.

După cum puteți vedea, nici polimer este complet cristalin. Dacă face plasticul. atunci este bine. Cristalinitatea materialului face durabil, dar fragilă. Regiunea amorfa, conferă viscozitate material polimeric. adică abilitatea de a îndoi fără ao rupe.

Dar noi vrem fabricarea de fibre, astfel încât polimerii noastre sunt totuși posibile cristaline. Avem nevoie de acest lucru, deoarece fibra este de fapt - este un cristal lung. Vrei sa afli mai multe despre ea? Apoi, vizitați pagina fibrei.

Mulți polimeri sunt alternante cristaline și regiuni amorfe, dar unele sunt foarte cristaline, și alte foarte amorf. Iată câteva dintre polimerii care sunt predispuse la extreme:

Unele Polimeri de mare cristalinitate:

Unele polimeri cu grad mare amorfi:

Deci, de ce este că unii polimeri sunt foarte cristaline, în timp ce altele sunt extrem de amorf? În cazul în care joci rolul de doi factori importanți: structura macromoleculelor și forțe intermoleculare.

Cristalinitatea și structura macromoleculă.

Structura makromolukuly este foarte puternic influențează proprietatea cristalinitate. În cazul în care macromolecula ordonat și regulat, atunci acesta va fi ușor ambalate în cristale. Dacă, din contră - nu va. Pentru a înțelege cum funcționează acest lucru, ar fi frumos să se uite la polistiren.

După cum puteți vedea în lista de mai sus, există două tipuri de polistiren: atactici și sindiotactici. Un vysokokristallichen, un alt foarte amorf.

polistiren sindiotactic este foarte ordonat, grupurile sale fenil sunt atașate alternativ pe laturile opuse ale coloanei vertebrale. Acest lucru înseamnă că va fi foarte ușor să fie ambalate în cristale.

Dar polistiren atactică un astfel de ordin nr. grupări fenil sunt situate în care acestea vă rugăm pe fiecare parte a coloanei vertebrale. În absența ordinii macromoleculelor nu poate fi atât de bine ambalate. De aceea polistiren atactică este foarte amorf.

Alți polimeri atactici, cum ar fi poli (metacrilat de metil) și poli (clorură de vinil) sub formă amorfă. Și, după cum vă puteți aștepta, polimeri stereoregulate, cum ar fi polipropilena și poli (tetrafluoretilenă) au un grad ridicat de cristalinitate.

Un alt exemplu bun este polietilenă. Poate fi fie cristalină sau amorfă. polietilenă lineară este de aproape 100% cristalin. Dar specii de polietilenă ramificată, pur și simplu nu pot fi ambalate precum liniar, de aceea este foarte amorf.

Forțele cristalinitate și intermoleculare

Forțele intermoleculare pot fi foarte puternic promova formarea de cristale în polimer. Un bun exemplu este nailon. Dupa cum se poate vedea în figură, grupările polare de amidă din lanțul scheletic de 6,6 nailon sunt puternic atrasi unul de celalalt. Ele formează legături de hidrogen puternice, care deține cristalele.

Un alt exemplu sunt poliesteri. Să ne uităm la poliesterul o numim poli (etilen tereftalat).

Grupele ester polari furnizează cristal rezistență. În plus, inelele aromatice într-o formă cum ar fi ordonat unul cu celălalt, ceea ce face ca cristalul și mai puternic.

Care este gradul de cristalinitate?

După cum vă amintiți, am spus că, în mai multe materiale polimerice este o parte semnificativă a substanței este în formă cristalină, iar celălalt - într-un amorf. Există o modalitate de a afla ce polimer cantitativă este în stare cristalină, și care - într-un amorf. Această metodă este discutată într-o pagină separată, și se numește calorimetrie de scanare diferențială.