ХИМИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ И СТРУКТУРА ПОЛИМЕРОВ
Полимеры представляют собой высокомолекулярные соединения, молекулы которых состоят из одинаковых многократно повторяющихся структурных группировок (звеньев). В состав молекул полимеров может входить от нескольких десятков до нескольких десятков тысяч звеньев, соединенных между собой химическими связями. Из-за большой молекулярной ■ массы молекулы полимеров называют макромолекулами. Звенья макромолекул по своему составу и строению сходны с низкомолекулярными соединениями, из которых они получены (мономерами), Вещества, которые по молекулярной массе н свойствам занимают промежуточное положение между полимерами и мономерами, называются олигомерами.
По способу синтеза н происхождению все полимеры делятся на природные н синтетические.
В структуре полимера обычно выделяют основную цепь н в зависимости от ее состава различают карбоцепные, гетероцеп - ные и элементоорганические полимеры. Полимеры, основная цепь которых построена только из атомов углерода, называют карбоцепными. Полимеры, в основную цепь которых, кроме атомов углерода, входят и другие атомы {чаще всего атомы кислорода, азота, серы), называют гетероцепными. Основные пепи элементоорганических полимеров содержат атомы кремния, алюминия, титана и др.
Молекулы полимеров могут содержать звенья одинакового или различного химического состава. Полимеры, построенные из одинаковых звеньев, называются гомополимерами. Полимеры, полученные из нескольких мономеров, содержат в цепи неодинаковые звенья-, такие соединения называются сополимерами.
По форме макромолекул полимеры делятся на линейные, разветвленные и сетчатые {пространственные).
Линейные полимеры представляют собой длинные цепи, поперечный размер которых соответствует поперечному размеру молекул мономера, а длина цепи в сотци и тысячи раз превышает этот размер.
Разветвленные полимеры представляют собой также длинные цепи, но с боковыми ответвлениями. Число, длина и взаимное расположение боковых ответвлений могут быть различными, что оказывает существенное влияние на растворимость, плавление, механические и другие свойства полимеров. Разветвленные полимеры в зависимости'от пространственного расположе -
шш боковых ответвлений (групп) делятся на стереорегуляр - ные— с определенным порядком расположения звеньев и атактические— с беспорядочным (случайным) расположением звеньев.
Сетчатые полимеры построены из макромолекул, связанных между собой поперечными химическими связями (мостиками), образующими единую пространственную сетку. Сетчатые полимеры могут образовываться при непосредственном взаимодействии макромолекул друг с другом или при введении другого вещества (сминающего агента). Частота поперечных связей может быть разной, поэтому различают редкосетчатые и густосетчатые полимеры. От частоты поперечных связен зависят свойства сетчатых полимеров: с увеличением их числа возрастает жесткость, повышается упругость и уменьшается способность к деформированию. В конечном итоге полимер теряет способность растворяться в растворителях и плавиться при нагревании.
Свойства полимеров зависят не только от их химического состава и строения, но и от взаимного расположения макромолекул, т. е. от надмолекулярной (физической) структуры вещества.
Макромолекулы способны свертываться в клубки — глобулы, каждая из которых состоит из одной макромолекулы, или ориентироваться более или менее параллельно друг другу, образуя первичные простейшие структуры, являющиеся в свою очередь элементами более сложных надмолекулярных структур.
Известны также пластинчатые структуры, фибриллярные и сферические. Пластинчатые структуры представляют собой многослойную систему из плоских очень тонких пластин. Вследствие малой толщины макромолекулы в каждой пластине многократно сложены. Фибриллы, состоящие из выпрямленных целей, имеют форму ленты или нити. Сфералиты — более сложные структуры, построенные из фибриллярных или пластинчатых структур, растущих радиально из одного центра.
В зависимости от степени упорядоченности расположения макромолекул различают аморфное и кристаллическое состояние полимеров. Существенное отличие кристаллического состояния от аморфного заключается в наличии в кристаллическом полимере строго определенного пространственного (ориентированного) расположения одновременно и цепей, и звеньев макромолекул. Аморфные и кристаллические полимеры значительно различаются по своим свойствам.