Структурные элементы макромолекулы.

Структурными элементами макромолекулы являются:

1) сегменты;

2) звенья.

Отрезок цепи, перемещающийся как единое целое в элементарном акте теплового движения, называется сегментом цепи.

Перемещение сегментов макромолекулы под действием теплового движения обозначено пунктирной линией.

Величина сегмента является мерой гибкости макромолекулы. Гибкие макромолекулы характеризуются меньшей длиной сегмента

(в сегмент входит 10 – 20 звеньев), а в жестких макромолекулах сегмент может состоять из многих десятков звеньев.

В зависимости от степени упорядоченности структуры макромолекулы, все полимеры подразделяются на:

1) кристаллические;

2) аморфные.

Размер молекулы полимера определяется степенью полимери­зации n, т.е. числом звеньев в цепи. Если степень полимеризации n=10...20, то вещества представляют собой легкие масла. С возрастанием п увеличива­ется вязкость, вещество становится воскообразным, наконец, при n=1000 образуется твердый полимер. Степень полимеризации неограниченна: она может достигать 10⁴, и тогда длина молекул достига­ет микрометров. Молекулярная масса полимера обычно находится в пределах 10³ до 3 ^.10⁵. Столь большая длина молекул препятствует их правильной упаковке, и структура полимеров варьируется от аморф­ной до частично кристаллической. Доля кристалличности в зна­чительной мере определяется геометрией цепей. Чем ближе укла­дываются цепи, тем более кристалличным становится полимер. Конечно, кристалличность даже в лучшем случае оказывается несовершенной.

Аморфные полимеры плавятся в диапазоне температур, зави­сящем не только от их природы, но и от длины цепей; кристалли­ческие полимеры имеют точку плавления.

Существует ближний и дальний порядок в расположении структурных звеньев в макромолекуле.

Для полимеров характерно два фазовых состояния: кристаллическое и аморфное.

В кристаллических полимерах существует дальний трехмерный порядок расположения звеньев и сегментов.

Для аморфных полимеров характерен ближний порядок расположения звеньев и сегментов.

Дальний порядок предусматривает определенное упорядоченное расположение звеньев и сегментов на достаточно большом протяжении цепи.

Ближний порядок предусматривает наличие отдельных областей с более или менее упорядоченным расположением отрезков макромолекулы, то есть существует упорядоченность в размещении близко расположенных молекул.

а- кристаллический полимер

в - аморфный полимер

Для характеристики степени упорядоченности структурных элементов в полимере вводится понятие степени кристалличности, которое определяется по формуле:

, где V_к – объем кристаллической фазы; V – общий объем полимера;

Максимальная величина степени кристалличности составляет X = 80 %.