РАЗДЕЛ I. основы химии и физико химии полимеров

Основные понятия о полимерном состоянии вещества

Низкомолекулярные соединения (НМС), например фенол, уксусная кислота и др., характеризуются постоянными и четко выраженными физическими свойствами. Они обладают определенной температурой плавления и кипения, при затвердевании, как правило, кристаллизуются; их молекулярная масса – величина строго определенная.

Высокомолекулярные соединения (ВМС) представляют собой соединения, состоящие из больших молекул (макромолекул) и обладающие специфическими свойствами. К ВМС относят соединения с молекулярной массой выше 5000 – 10 000. Молекулярная масса у ВМС может достигать очень больших значений – до нескольких миллионов. Граница между ВМС и НМС условна.

ВМС называют также полимерами. Для ВМС не обязательно наличие в молекулах повторяющихся единиц, тогда как молекулы полимера состоят из большого числа повторяющихся группировок атомов, представляющих остатки или целые молекулы исходного низкомолекулярного вещества – мономера. Пренебрегая этим различием, термин ВМС и полимеры используют как синонимы. Число мономерных звеньев в макромолекулах ВМС называют степенью полимеризации. Степень полимеризации обозначается n, Р или СП.

Молекулярная масса _{макромолекулы}

Сп = ----------------------------------------------------------------------

молекулярная масса _звена

К числу природных ВМС (полимеров) относятся: натуральный каучук, крахмал, целлюлоза, белки, нуклеиновые кислоты и ряд других веществ. Как видно, эти те вещества, из которых построены клетки и ткани жировых организмов. Это органические полимеры.

Среди природных полимеров есть и неорганические полимеры. К ним относятся различные силикаты (полевые шпаты, глинистые минералы, слюды, асбест и др.).

Синтетические полимеры – это многочисленные пластмассы, волокна, каучуки. Эти полимерные материалы могут быть получены с помощью реакций полимеризации или поликонденсации.

Каждый полимер всегда состоит из макромолекул различной длины, т.е. представляет смесь полимергомологов (соединения одинакового химического строения, отличающиеся по молекулярным массам). Поэтому полимеры всегда характеризуют средней молекулярной массой. Неоднородность ВМС по молекулярной массе называется молекулярной неоднородностью или полидисперсностью.

Кроме неоднородности по молекулярной массе многим полимерам свойственна химическая (композиционная) неоднородность.

Свойства ВМС определяются химическим составом, строением молекул, средней молекулярной массой и молекулярной неоднородностью, формой макромолекул, физической структурой и т.д.

Свойства, характерные для полимеров:

- невозможность находиться в газообразном состоянии, не летучи и не способны перегоняться, так как температура кипения полимера всегда выше температуры разложения;

- не имеют точек плавления, а размягчаются постепенно в определенном температурном интервале;

- при растворении проявляют характерную особенность: растворению всегда предшествует набухание;

- растворы полимеров (даже разбавленные) имеют вязкость намного выше, чем более концентрированные растворы низкомолекулярных веществ;

- только у полимеров существует особое физическое состояние – высокоэластическое, отсутствующее у НМС;

- полимеры проявляют особые механические свойства: ведут себя одновременно как твердые тела и как жидкости и могут выдерживать большие напряжения до разрушения;

- из растворов некоторых полимеров, имеющих определенную степень полимеризации, при удалении растворителя образуются пленки и волокна.

Все это позволяет говорить об особом состоянии вещества – полимерном состоянии.