Общая характеристика материалов на основе высокомолекулярных соединений

Пластическими массами называют материалы, основу которых составляют полимеры, находящиеся в период формования изделий в вязкотекучем или высокоэластическом состоянии, а в процессе эксплуатации в твердом: кристаллическом или стеклообразном состоянии.

Полимеры являются высокомолекулярными соединениями, молекулы которых, называемые макромолекулами, состоят из большого числа одинаковых группировок, связанных между собой химическими связями.

Однако довольно часто к полимерам относят также высокомолекулярные соединения, цепи которых состоят из различных нерегулярно повторяющихся групп. К ним относятся биополимеры, сополимеры, блоксополимеры и другие подобные высокомолекулярные соединения, т.е. химические соединения с высокой молекулярной массой — от нескольких тысяч до нескольких миллионов.

В состав макромолекул высокомолекулярных соединений, являющихся основным компонентом пластмасс, входят тысячи атомов, связанных друг с другом валентными силами. Именно от химического состава высокомолекулярных соединений, величины их молекулярной массы, гибкости цепей, степени их упорядоченности и других факторов зависят свойства материалов, в том числе и пластмасс, которые создаются на основе высокомолекулярных соединений.

Высокомолекулярные соединения характеризуются целым рядом свойств, присущих только этому классу веществ.

Различие в свойствах низкомолекулярных и высокомолекулярных соединений определяется целым рядом особенностей последних, основные из которых следующие:

1. Высокомолекулярные соединения характеризуются большой молекулярной массой своих молекул (макромолекул), составляющей от 10³ до 10⁷.

2. Макромолекулы высокомолекулярных соединений характеризуются анизотропией своих размеров: их длина составляет от 4000

.до 8000 А, а «толщина» - всего 3,5 - 7,5 А (А = 10 ^-8 см = 10^-10 м).

3. Макромолекулы состоят из многократно повторяющихся участков (элементарных звеньев).

4. Для высокомолекулярных веществ характерна большая гибкость макромолекул, связанная с возможностью внутреннего вращения атомов, атомных групп, входящих в состав макромолекул, а также отдельных участков цепи (так называемых сегментов) вокруг химических связей. В результате реализации этой возможности, макромолекулы могут менять свою конформацию, т.е. форму расположения в пространстве.

5. Важнейшей особенностью высокомолекулярных соединений является их способность к проявлению больших деформаций (до нескольких сотен процентов) и наличие для ряда соединений этого класса особого состояния — высокоэластичности.

6. В высокомолекулярных соединениях ярко проявляются так называемые релаксационные процессы, характеризующие изменение состояния высокомолекулярных соединений во времени, связанные с установлением в таких материалах статистического равновесия.

7. Для высокомолекулярных соединений характерным является полидисперсность, свидетельствующая о том, что высокомолекулярные соединения состоят из макромолекул разной длины. Любое высокомолекулярное соединение представляет собой смесь макромолекул различной длины, которая определяется степенью полимеризации, т.е. числом мономерных звеньев, из которых она состоит.

8. Высокомолекулярные соединения не способны перегоняться или переходить в газообразное состояние без разложения (т.е. с сохранением своей химической структуры и молекулярной массы). Для высокомолекулярных соединений температура кипения выше температуры разложения (Т_кип > Т_разл).

9. Ряд полимеров (линейные и разветвленные) могут образовывать растворы высокой вязкости. При этом растворение полимеров проходит через стадию их набухания.