15. Полимери

15. Полимери

         Полимерите са високомолекулни химични съединения. Тяхната макромолекула са изгражда от голям брой последователно свързани по между си структурни звена. Мономерните звена в зависимост от произхода си полимерите са естествени, изкуствени, полимери нямащи природен аналог. В зависимост от природата на химичния елемент, който изгражда основната верига на полимера те са органични /когато това е въглерод, елемент – органични /когато въглерода присъства само  в страничната верига на макромолекулата/ и неорганични /полимери, в който органични радикали или вериги отсъстват. В зависимост от броя на мономерните звена изграждащи макромолекулата полимерите са високо полимерни – когато броят на структурните звена е голям, полимерни /смоли/ - при малък брой структурни звена.

         В зависимост от поведението им при термично въздействие полимерите се делят на термопласти, когато могат да понесат достатъчно голям брой цикли на нагряване и охлаждане и реактопласти, наричани още термоактивни, когато при еднократно нагряване се разрушават.

         В зависимост от метода им на получаване органичните полимери се делят на полимеризационни и поликондензационни.

         Полимеризация е процес на изграждане на макромолекула в следствие на разкъсването на двойни или тройни водородно въглеродни връзки. nCH₂ = CH₂ – ( CH₂ – CH₂- )n

         Образуващото се мономерно звено се включва в макромолекулата цяло число пъти. При поликондензацията образуването на макромолекулата се съпровожда с отделянето на нискомолекулен продукт.

         Молекулна и надмолекулна структура на полимери.

         Макромолекулите на полимера са дисперсни. Това означава, че те могат да включват различен брой мономерни звена в зависимост от условията на тяхното получаване. Това означава, че един и същ полимер може да има различна молекулна маса. Освен това особеност на високомолекулното състояние е необичайно голямата дължина на молекулната верига.

         Отношението между напречното сечение на молекулата и нейната дължина е от порядъка на няколко хиляди единици в полза на дължината. Това  прави полимерите  особено пластични. В зависимост от своята верига макромолекулите могат да бъдат линейни, разклонени или омрежени. В зависимост от характера на заместителите в страничната верига в обема на полимера могат да преобладават вътрешно молекулни или междумолекулни  сили на въздействие. Това зависи от полярността на заместителите във страничната верига. Когато преобладават вътрешни сили на въздействие се образуват първични над молекулни структури, наречени глобули. При преобладаващо междумолекулно въздействие образуващите се първични надмолекулни структури се наричат пачка. При некомпенсирани сили на взаимодействие първичните надмолекулни структури взаимодействат помежду си образувайки структури на макрониво / вторични надмолекулни структури/. Глобулите и пачките са първични структури характерни за аморфното състояние. В кристално състояние съответстващите надмолекулни структури са глобулни кристали и сферолити.

         Фазови и структурни превръщания на полимери.

         Информация за тези превръщания дават така наречените термометрични криви, които представляват графично деформируемостта на полимера при външно въздействие до температурата на крехкостта. До температурата на крехкостта полимерите имат много нисък модул на деформация. При външни механични въздействия полимерите се разрушават. В температурния интервал от температурата на крехкостта то Т на стъкляване, полимерите имат поведение на твърдо тяло. В този температурен интервал те поемат относително ниски деформации при външно въздействие. В темп. интервал от Т на стъкляване до Т на топене полимерите показват висока деформируемост и могат да поемат значителна деформация. До температурата на топене полимерите са в твърда фаза като до темп. на крехкостта могат да съществуват в кристално или аморфно състояние. След тази температура до темп. на стъкляване състоянието им може да бъдр аморфно. До тази темп. състоянието на полимера се нарича общо стъкловидно. След Т на стъкляване до Т на топене те са в аморфно състояние, което се нарича високо еластично. При по – нататъшно повишаване на температурата полимерите преминават в течна фаза и съществуват в такава до темп. на разрушаване. Състоянието им в температурния интервал от Т на топене до Т на разрушаване се нарича вискозно течно. След Т на разрушаване полимерите не съществуват като такива т.е. при тях преход от течна в газова фаза не съществува. Това се обяснява с особне голямата дължина на молекулната верига в следствие на което енергията на изпаряване значително надхвърля енергията необходима за разрушаване на макромолекулата на полимера.