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聚合物(wù)的聚集态结构

2017-01-02 13:46:31

按照分(fēn)子间的排列状况,可(kě)以将固态聚合物(wù)的聚集态分(fēn)為(wèi)结晶态、无定形态和取向态。无论是哪种状态,塑料加工(gōng)分(fēn)子链的内部结构是其形成结构特征的基础,而聚合物(wù)加工(gōng)过程中(zhōng)工(gōng)艺条件的变化,则是其形成结构特征的直接原因。结晶态是指線(xiàn)型的和支链型的大分(fēn)子,如果结构简单、对称和规整有(yǒu)序,则在外部合适的条件下,能(néng)够在三维方向上规则整齐的排列形成晶體(tǐ)结构。
 
交联的化學(xué)键有(yǒu)多(duō)有(yǒu)少,即交联的程度有(yǒu)高有(yǒu)低。因此,通过控制交联程度,可(kě)以得到不同性能(néng)特征的交联聚合物(wù)。对于那些聚合物(wù)链与链之间都通过共价键交联在一起的热固性树脂,如酚醛树脂、氨基树脂、环氧树脂等,他(tā)们基本的特征是不溶不熔,即不溶于任何溶剂和高温下不能(néng)熔化。这类树脂的价格,往往是在从单體(tǐ)逐步形成線(xiàn)形聚合物(wù),初步接近网状结构的预聚體(tǐ)阶段,利用(yòng)他(tā)未达到體(tǐ)形结构之前仍然能(néng)够流动的特性,预先进行模压,然后再在模内加热固化成體(tǐ)形结构,从而得到坚硬的制品。
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聚合物(wù)的许多(duō)大分(fēn)子链是通过分(fēn)子间的作(zuò)用(yòng)力或交联而形成聚集體(tǐ)的。交联是一种例外的情况,原先单独存在的分(fēn)子链通过共价键连接了起来,事实上变成了巨型分(fēn)子,它与通过分(fēn)子链间的作(zuò)用(yòng)力形成的聚集态在结构上有(yǒu)區(qū)别。前者形成热固性塑料,后者则是具(jù)有(yǒu)可(kě)塑性的热塑性塑料。部分(fēn)交联的聚合物(wù),如硫化橡胶、热塑性弹性體(tǐ)则介于这两者之间。
 
由于體(tǐ)形结构的形成能(néng)极大的改善聚合物(wù)的机械性能(néng)、热性能(néng)和耐化學(xué)性能(néng),因此热塑性塑料往往也通过交联提高其综合性能(néng),拓宽其应用(yòng)领域。聚合物(wù)链是由成百上千个结构单元通过共价键连接而成的,因此结构单元在链中(zhōng)的排列,因结构单元本身的特性和聚合工(gōng)艺条件的变化而呈多(duō)样性。其中(zhōng)重要的有(yǒu)两类,一类是烯烃类单體(tǐ)上的取代基在高分(fēn)子链上的立體(tǐ)排列,称為(wèi)空间异构,另一种是由两种或两种以上单體(tǐ)聚合而成的共聚物(wù),其结构单元在链中(zhōng)的排列。
 
立體(tǐ)异构现象对分(fēn)子链的排列影响很(hěn)大。等规立构和间规立构都是规整结构,规整结构的聚合物(wù)具(jù)有(yǒu)结晶倾向,而无视立构的聚合物(wù)不会形成晶體(tǐ)结构,通常是无定形的。前者的粒子如日常广泛应用(yòng)的等规聚丙烯,后者的例子如透明的聚苯乙烯。规整结构的聚合物(wù)是通过定向聚合的工(gōng)艺,即通过控制反应条件,使单體(tǐ)分(fēn)子在聚合过程中(zhōng),能(néng)按一定的空间排列进入高分(fēn)子的链中(zhōng)而形成的。
 
體(tǐ)形聚合物(wù)是由大量線(xiàn)形或支链形高分(fēn)子,通过共价键连接起来构成的空间立體(tǐ)网状结构的大型分(fēn)子,體(tǐ)形聚合物(wù)又(yòu)称為(wèi)交联聚合物(wù)。在缩聚反应单體(tǐ)中(zhōng),只要多(duō)于两个反应基团时,则反应时就能(néng)形成交联结构的聚合物(wù)。普通線(xiàn)性塑料加工(gōng)聚合物(wù),通过加入化學(xué)交联剂,或者通过辐射,也能(néng)形成交联结构的體(tǐ)形聚合物(wù)。
 
共聚结构由两种或两种以上单體(tǐ)组成,他(tā)可(kě)以改进单一结构单元组成的聚合物(wù)在性能(néng)方面 的某些不足,但结构上必然涉及到不同单體(tǐ)之间的排列问题。孤立的大分(fēn)子链一般不单独存在,高分(fēn)子链只有(yǒu)聚集在一起,才能(néng)形成实用(yòng)意义上的聚合物(wù)材料。因此,聚合物(wù)内分(fēn)子链与分(fēn)子链之间的聚集状态,即聚集态架构,也是聚合物(wù)的主要结构参数。
 
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