Надмолекулярная структура аморфных полимеров - Надмолекулярные структуры в полимерах

Надмолекулярные структуры — это структуры, возникающие в результате той или иной укладки макромолекул. Для полимеров характерна многоуровневая надмолекулярная организация. Простейшие формы надмолекулярных структур — глобулярные или пачечные агрегаты макромолекул. Надмолекулярные структуры в аморфном состоянии. Формирование надмолекулярных структур начинается в аморфной области.

Уже в расплаве полимера возникают временные флуктуационные образования — доменывнутри которых соблюдается ближний порядок в расположении цепей, имеющих складчатую конформацию.

Домены в дальнейшем могут играть роль зародышей кристаллизации. Длина пачек значительно превосходит длину отдельных цепей. Как и в доменах, в аморфных пачках наблюдается только ближний порядок в расположении макромолекул их звеньев. Пачки по размерам и числу входящих в них макромолекул в несколько раз меньше доменов, но более упорядочены и более устойчивы, так как имеют длительные времена релаксации.

Из полосатых структур затем формируются кристаллические фибриллыпереходящие затем в сферолиты или монокристаллы см. Фибриллы — агрегаты параллельно упакованных цепей. Длина фибрилл значительно превосходит толщину при толщине нм длина достигает нескольких микронпоэтому внешне фибриллы представляют собой тонкие протяженные нитевидные образования.

Надмолекулярные структуры в кристаллическом состоянии.

Надмолекулярная структура аморфных полимеров — Студопедия

В кристаллической пачке, в отличие от аморфной, наблюдается совершенный дальний порядок в расположении как макромолекул, так и звеньев.

Как и в случае низкомолекулярных соединений, для полимеров характерен полиморфизм: В них упорядоченно расположены как макромолекулы, так их звенья. Это термодинамически наиболее выгодная структура. Однако обеспечить такие условия очень трудно, поэтому обычно КВЦ получают при высоком давлении — мПа.

Образование таких кристаллов в расплавах обычных высокополимеров и при обычных скоростях кристаллизации, далеких от равновесных, хотя и выгодно термодинамически, но не достижимо кинетически. В этих условиях образуются кристаллы со сложенными цепями КСЦ. В соответствующих термодинамических условиях в пачках, образованных гибкими регулярными макромолекулами, происходит кристаллизация. Закристаллизовавшаяся пачка обладает поверхностью раздела и соответствующим ей поверхностным натяжением.

В местах поворотов пачки пространственная кристаллическая решетка испорчена или совсем разрушена. Требование дальнейшего снижения поверхностной энергии приводит к соединению лент в пластины ламели путем примыкания плоскими сторонами друг к другу рис. Ламели, стремясь к уменьшению поверхностной энергии, наслаиваются друг на друга с образованием единичного кристалла.

Необходимо заметить, что, в отличие от идеальной упакованной регулярной ламели рис. Длинные участки могут входить в структуру соседней ламели — они называются проходными цепями. Петли и проходные цепи формируют аморфную прослойку между ламелями. Возникает специфическая картина, когда кристаллические ламели разделены слоями аморфного незакристаллизовавшегося полимера и в то же время прочно соединены проходными макромолекулами, которые принимают участие в построении нескольких соседних ламелей.

При быстрой кристаллизации из расплава в большинстве кристаллизующихся полимеров возникают кристаллические образования с размерами порядка 15 — нм, не имеющие строго определенной формы и без резко очерченной границы раздела кристаллического и аморфного состояний.

Такие образования называют кристаллитами. При медленном охлаждении расплавов кристаллиты достигают больших размеров — образуются пластинчатые кристаллынаиболее совершенной формой которых является монокристалл рис.

Монокристаллы образуются только из разбавленных растворов. При этом создаются условия, необходимые для формирования в ламелях гладкой поверхности — предельно упорядоченных кристаллических структур со складчатыми цепями.

В конденсированной фазе при кристаллизации полимеров возникают сферолиты. Сферолит — это кристаллическое образование округлой формы. Термодинамически это не самые выгодные структуры, но кинетически они предпочтительнее, поэтому являются самыми распространенными при кристаллизации в конденсированной фазе. Сферолит построен из ламелей, растущих из единого центра кристаллизации. Ламели разделены прослойками аморфного полимера и соединены в единое целое проходными макромолекулами.

Иногда ламели изгибаются в виде спирали. Структура сферолита отражается и в его внешнем виде: Размеры сферолитов могут колебаться от десятых долей микрометра до нескольких миллиметров и даже сантиметров. Механизм образования сферолитов фибриллярный. Фибриллярные монокристаллы построены из микрофибрилл — тонких протяженных нитевидных образований, которые, в свою очередь, сложены либо из выпрямленных цепей, либо из цепей складчатой конформации.

Микрофибриллы в монокристаллах практически не содержат аморфных участков, то есть практически бездефектны. Схематическое изображение микрофибриллы целлюлозы представлено на рис.

Она представляет собой скрученную в спираль ленту. Макромолекулы в ленте находятся в сложенном состоянии, их ось находится под острым углом к оси ленты, а ось микрофибриллы параллельна оси макромолекулы. Один и тот же полимер может кристаллизоваться как по пластинчатому, так и по фибриллярному механизмам. Разница в этих механизмах возникает только на стадии высших ступеней надмолекулярных структур. Формирование надмолекулярных структур также возможно из разбавленных растворов с глобулярной конформацией макромолекул.

С увеличением концентрации происходят следующие структурные перестройки: Иначе фиксируются глобулы малых размеров.

18. Понятие надмолекулярной структуры полимера, Надмолекулярная структура аморфных и кристаллических полимеров. Мезомерное состояние полимеров, жидкие кристаллы.

Кристаллические надмолекулярные структуры образуются главным образом у полимеров с пачечным строением. Глобулярные полимеры образуют единичные кристаллы только при монодисперсном строении, например, природные белки.

Итак, кристаллическая фаза полимера является сложной многостадийной формацией пачки, ленты, пластины, фибриллы, сферолиты, единичные кристаллыв которой имеется много дефектов области поворота пачек, нерегулярность в укладке лент, пластин и т. Регулирование характера надмолекулярных образований в полимерах. Целями регулирования являются стабилизация и создание оптимальных надмолекулярных структур для получения однородных и устойчивых по структуре и свойствам полимеров.

Существует несколько способов физического и химического регулирования структурообразования: Возникающая при этом нерегулярность строения способствует образованию только первичных надмолекулярных структур. При копировании прямая ссылка на www.

Главная Новости Инновации Потребителям. Подписаться на RSS-новости индустрии полимеров. Молекулярное строение полимеров Надмолекулярные структуры в полимерах. Надмолекулярные структуры в полимерах. Оргстекло плексиглас Полистирол Поликарбонат Полиэтилен Полиуретан Каучук Резина Полимербетон Полиамид Полипропилен.

Получение полимеров Молекулярное строение полимеров Футеровочные работы Преимущество пластмасс Таблица международных обозначений полимеров Прессование и обработка пластиковых материалов Волоконные композиты Пластмассы в строительстве Пластмассы в архитектуре Переработка пластмасс Полимер конструкции Спецтехника.

Строительство Коммуникации Мебель Стройматериалы Автопром Упаковка Бытовая техника ГСМ Полезные статьи.