Кристалността на полимера

Цялата тази страница е посветена на полимерни кристали. Не, тази страница няма нищо общо с полимерите, използвани от съвременното общество. Тук ще говорим за друг тип кристали. Видът на кристали, които ще се обсъждат тук - е всеки обект, чиито молекули са разположени в определен ред или модел. Ice - един кристал. Всички водни молекули в ледени кристали подредени по специален начин. Това е същата и сол, натриев хлорид. (По ирония на съдбата, най-добрият кристал чаши за вино майка ти не са на всички кристали, тъй като стъклото е аморфна маса. Това е солидна, в които молекулите са подредени без всякакъв ред или схема.)

За да се разбере всичките думи на кристалните и аморфни твърди вещества, трябва да се прибера вкъщи. Върви си вкъщи? Но защо? И след това, така че можете да погледнете в чорап чекмедже. Виждате ли, някои хора са много чисти и спретнати. Когато те отстраняват си чорапи в чекмеджето, те винаги ги много внимателно, като този:

Dpugih хора не се притесняват за външния вид на техните кутии с чорапи. Тези хора просто хвърлят чорапите си в чекмеджето, така че те да образуват една голяма пълна каша. Такива хора имат кутии с чорапи изглеждат така:

Полимери се държат по абсолютно същия начин, както и чорапи. Понякога те са изградени akuratno, по систематичен начин, като чекмеджето чорап в топ снимката. В този случай, ние наричаме такъв кристален полимер. В други случаи, не е цел, а полимерни вериги формират голяма пълна каша, като чорапи в графиката по-долу. Ако това се случи, ние наричаме такъв полимер е аморфна.

На тази страница сме случва кристални полимери, чист и подреден.

Така че каква структура като образуват полимери?

Те обичат всички отсечката на внимание и да се развива като чист купчина нови табла в двора на дъскорезницата.

Но не винаги, те се изтегля толкова гладко. В действителност, много малко полимери успяват да се простират абсолютно гладко, и такива полимери са полиетилен с ултра високо и арамиди като кевлар и Номекс молекулно тегло. Повечето полимери могат да се простират само на къси разстояния, и след това те се откажат. Можете да го видите на снимката.

За полиетилен дължина на веригата може да бъде до 100 ангстрьома, преди те да започнат да се появяват отново.

Но те не само добавите този начин. Полимери образуват глутница сгънати вериги. Ето един пакет, наричан още ламелите на фигурата по-долу.

Разбира се, не винаги ламелите са чист. Понякога част от макромолекулата включена в кристала, а някои - не. Ако това се случи, ние се получи каша като тази на снимката по-долу. Нашата ламела вече не е толкова гладка и точна, защото тя навсякъде се придържаме makrmolekuly!

Разбира се, като нерешителен, полимерни вериги често ще решат, че искат да се върнат на ламелите след разходка извън него. Ако това се случи, ние получаваме следната картина.

Този модел на полимер кристален ламели се нарича модел BD. Защото ние ви харесва, ще ви кажа, че ако макромолекулата не се скитат в околностите на кристала, а след това се сгъва, както видяхме в предишната снимка, тя се нарича модел с прилежащия входа и изхода на макромолекулите на кристалната ламели.

Amorphousness и кристалност

Вие, а не по друг начин, са любопитни. Ако се вгледате в снимката по-горе, ще видите, че част от кристалната структура на полимера, а част - не! Да, хора, повечето кристални полимери не са напълно кристални. Макромолекула или макромолекулярно част, не са членки на кристали, не се вместват в продължение на не по схема. Ние сме мъдри и повече учени твърдят, че тези макромолекули са в аморфно състояние. По този начин, кристален полимер всъщност се състои от два компонента: кристален и аморфен. Кристално част е във вътрешността на ламелите и аморфна част - отвън. Ако се вгледаме в образа на ламелите с по-малък ръст, ще видим как да се изгради кристалния и аморфни части.

Както можете да видите, ламела растат като спици на велосипедно колело на централно ядро. (Понякога сме велики учени искате да се обадите ламела ламелни фибрили на.) В действителност, те растат в три измерения, така че те наистина изглеждат по-скоро като сфери, а не като колело. Това се нарича пълния обхват на сеферулитни. кристална проба милиарди сферулити.

Между кристална ламели, има области, в които не поръчване на макромолекули. Тези разстройства региони е аморфен региони, които обсъдихме по-горе.

Както можете да видите на снимката, един-единствен макромолекули могат да бъдат частично е разположено в кристална пластинка, и отчасти - в аморфна региона. Някои дори започват макромолекули в една пластинка, пресичат аморфна региона, а след това се присъединят към друга пластинка. Такива молекули са наречени свързващи вещества.

Както можете да видите, не е напълно полимер кристален. Ако направите пластмасата. След това е добре. Кристалният на материала го прави издръжлив, но крехък. Аморфен вискозитет област придават полимерен материал. т.е. способността да се огъват, без да го счупи.

Но ние искаме производството на влакна, така че нашите полимери са обаче е възможно кристална. Имаме нужда от това, тъй като влакната е всъщност - това е дълга кристал. Искате да знаете повече за това? След това ще посетите страницата на влакното.

Много полимери са редуващи кристални и аморфни области, но са силно кристален и други силно аморфен. Ето и някои от полимерите, които са склонни към крайности:

Някои кристални полимери:

Някои Силно аморфни полимери:

Така че, защо го е, че някои полимери са кристални, а други са много аморфни? Къде си играе ролята на два важни фактора: структурата на макромолекули и междумолекулни сили.

Кристалността и структурата на макромолекула.

makromolukuly структура е много силно влияние върху имуществото на кристалност. Ако макромолекули поръча и редовно, а след това тя ще бъде лесно опаковани в кристалите. Ако напротив - това няма да стане. За да се разбере как работи това, че би било хубаво да погледнете полистирол.

Както можете да видите в списъка по-горе, има два вида полистирол: атактични и синдиотактичните. Един vysokokristallichen, друг силно аморфна.

Синдиотактични полистирол е много подредени, неговите фенилови групи са свързани последователно върху противоположните страни на гръбнака. Това означава, че тя ще бъде много лесно да бъдат опаковани в кристалите.

Но атактичен полистирол такава заповед не. Фенилпропаргилови групи са разположени както си поискат от двете страни на гръбнака. При липса на реда на макромолекулите не може да бъде толкова добре опаковани. Затова атактичен полистирол е много аморфни.

Други атактични полимери, такива като поли (метил метакрилат) и поли (винил хлорид) като аморфно вещество. И както можете да очаквате, стерео-полимери, като полипропилен и поли (тетрафлуороетилен) имат висока степен на кристалност.

Друг добър пример е полиетилен. Тя може да бъде аморфна. Линеен полиетилен е почти 100% кристален. Но разклонена полиетиленови видове просто не могат да бъдат опаковани, както линейни, така че е много аморфни.

Кристализирала междумолекулни сили

На междумолекулни сили може да бъде много силно допринасят за образуването на кристали в полимера. Добър пример е найлон. Както може да се види на фигурата, полярните амидни групи в скелетната верига от найлон 6,6 са силно привлечени един към друг. Те образуват силно водородна връзка, която държи на кристалите.

Друг пример са полиестери. Нека да погледнем на полиестера, което наричаме поли (етилен терефталат).

Полярните естерни групи осигуряват якост кристал. В допълнение, ароматните пръстени в подреден като форма с друга, което прави кристала още по-силно.

Каква е степента на кристалност?

Както си спомняте, ние казахме, че в много полимерни материали е значителна част от веществото е в кристална форма, а другият - в аморфна. Има начин да разберете какво количествен полимер е в кристално състояние, и които - в аморфна. Този метод е разгледан в отделна страница, и тя се нарича диференциална сканираща калориметрия.