2 Полимерлердің химиялық құрылысы және құрылымы
Полимерлер жоғары молекулалық қосылыстар (шайырлар) болып табылады, олардың молекулалары бірнеше рет қайталанатын құрылымдық буындардан тұрады. Полимерлер табиғи және жасанды (синтетикалық) болып бөлінеді.Полимерлердің макромолекулалар деп аталатын молекулалары химиялық байланыстардың тізбегіне қосылған көп рет қайталанатын құрылымдық топтасулардан (элементарлық буындардан) тұрады. Мысалы, поливинилхлорид молекуласында:
-CH2-CHCl-CH2-CHCl-CH2-CHCl-CH2-CHCl-CH2-CHCl-
Қайталанып отыратын буын мына топтасу болып табылады:
-CH2-CHCl-.
Полимерлер тізбектің ұзындығы әртүрлі молекулалардың қоспасы болғандықтан, полимердің молекулалық массасы деп оның орташа статистикалық мәнін түсінеді. Полимердің молекулалық массасы бірнеше миллионға жетуі мүмкін. Сондықтан да полимерлер жоғары молекулалық қосылыстар (ЖМҚ) деп аталады.Полимерлер тегіне қарай табиғи, синтетикалық және жасанды болып бөлінеді.
Табиғи полимерлер - бұл бізді қоршаған әлемде кездесетін полимерлер: ақуыздар, целлюлоза, крахмал, табиғи каучук және т.б. Тағамдық ЖМҚ мысалдары пектин қышқылы, агар-агар (полисахарид), крахмал болып табылады.
Синтетикалық полимерлер төмен молекулярлық заттар – мономерлерден синтезбен алынады. Бұл полиэтилен, полипропилен, полистирол, фенолформальдегид шайыры және т.б.
Жасанды полимерлер табиғи полимерлерден оларды химиялық түрлендіру жолымен алынады. Мысалы, целлюлозаны азот қышқылымен өңдеу кезінде оның эфирі - нитроцеллюлоза алынады.
Табиғи және кейбір синтетикалық полимерлердің өз атаулары бар - целлюлоза, коллаген, лигнин, капрон, лавсан, бакелит және т.б. Көптеген синтетикалық полимерлердің атуы әдетте мономер атауы және "поли" жұрнағынан тұрады. Мысалы, этиленді полимерлеу өнімі полиэтилен, стирол - полистирол, метилметакрилат - полиметилметакрилат және т.б. деп аталады. Макромолекуланың химиялық құрылысының сипаттамасы оның қайталанатын құрамдас буынының химиялық құрылысы болып табылады. Қайталанатын буынның химиялық құрылысына қарай полимерлер карботізбекті, гетеротізбекті және элементоорганикалық болып бөлінеді.
Негізгі тізбектері тек көміртегі атомдарынан тұратын полимерлер карботізбекті деп аталады.
- CH2- CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2- CH2 -CH2 –
Негізгі тізбекке көміртегі атомдарынан басқа да атомдар (көбінесе оттегі, азот, күкірт атомдары) енетін полимерлер гетеротізбекті деп аталады. Элементорганикалық полимерлердің негізгі тізбектерінде кремний, алюминий, титан және т.б. атомдар бар. Полимерлердің молекулаларында бірдей немесе әртүрлі химиялық құрылыстағы буындары болуы мүмкін. Бірдей буыннан тұрғызылған полимерлер гомополимерлердеп аталады.Бірнеше мономерлерден алынған полимерлер тізбектерде біртекті емес буындар болады; мұндай қосылыстар сополимерлер деп аталады. Макромолекул формасы бойынша полимерлер сызықты, тармақталған және торлы (кеңістіктік) болып бөлінеді. Сызықты полимерлер ұзын тізбектерді білдіреді, олардың көлденең өлшемі мономер молекулаларының көлденең өлшеміне сәйкес келеді, ал тізбектің ұзындығы осы өлшемнен жүздеген және мың есе асып түседі. Тармақталған полимерлерде ұзын тізбектерді білдіреді, бірақ бүйірлі тармақтары бар. Бүйірлік тармақтардың саны, ұзындығы және өзара орналасуы әртүрлі болуы мүмкін, яғни ол полимерлердің ерігіштігіне, балқуына, механикалық және басқа да қасиеттеріне елеулі әсер етеді. Тармақталған полимерлер бүйірлік тармақтардың (топтардың) кеңістіктік орналасуына байланысты буындардың орналасуының белгілі бір тәртібімен - стерео-тұрақты (изотактикалық және синдиотактикалық) –және буындардың ретсіз (кездейсоқ) орналасуымен - атактикалық болып бөлінеді. Макромолекул формасы бойынша полимерлер сызықты, тармақталған және торлы (кеңістіктік) болып бөлінеді. Сызықты полимерлер ұзын тізбектерді білдіреді, олардың көлденең өлшемі мономер молекулаларының көлденең өлшеміне сәйкес келеді, ал тізбектің ұзындығы осы өлшемнен жүздеген және мың есе асып түседі. Тармақталған полимерлерде ұзын тізбектерді білдіреді, бірақ бүйірлі тармақтары бар. Бүйірлік тармақтардың саны, ұзындығы және өзара орналасуы әртүрлі болуы мүмкін, яғни ол полимерлердің ерігіштігіне, балқуына, механикалық және басқа да қасиеттеріне елеулі әсер етеді. Тармақталған полимерлер бүйірлік тармақтардың (топтардың) кеңістіктік орналасуына байланысты буындардың орналасуының белгілі бір тәртібімен - стерео-тұрақты (изотактикалық және синдиотактикалық) –және буындардың ретсіз (кездейсоқ) орналасуымен - атактикалық болып бөлінеді. Пластиналы құрылымдар жалпақ өте жұқа пластиналардан құралған көп қабатты жүйені білдіреді. Түзетілген тізбектерден тұратын фибриллалар таспа немесе жіптің пішініне ие болады. Сферолиттер - бір орталықтан радиальды өсетін фибриллярлы немесе пластиналы құрылымдардан құрылған күрделілеу құрылымдар. Макромолекулалардың орналасуын ретке келтіру дәрежесіне байланысты полимерлердің аморфты және кристалды күйілеріне бөлінеді. Кристалды полимерде бір мезгілде макромолекулалартізбектері мен буындары қатаң түрде белгілі кеңістікте орналасқан.
Достарыңызбен бөлісу: |