Кристалдық полимерлер және олардың физика-механикалық қасиеттері

            Қазақстан Республикасының  Білім және Ғылым министрлігі

                    Ақтөбе мемлекеттік педагогикалық  институты

    Курстық жұмыс

Тақырыбы: Кристалдық  полимерлер  және  олардың физика-механикалық              

                       қасиеттері

                                                    Орындаған: Бисенгалиева Жадра,  ХКО-401

                                                    Тексерген: Естекова Қ.Ж  т.ғ.к, доцент

                                                   Ақтөбе-2011

                                                   Жоспар

          1.Кіріспе.......................................................................................................................3

2.Негізгі бөлім.............................................................................................................6

2.1. Полимерлер  туралы жалпы түсінік................................................................6

2.2 .Полимерлердің қасиеттері................................................................................9

2.3. Кристалдық  полимерлер...............................................................................12

2.4.Кристалдық күй.................................................................................................12

2.5. Кристалдық  полимерлердің физикалық қасиеттері................................16

2.6.Кристалдық  полимерлердің механикалық қасиеттері.............................18        2.7. Кристалдық  полимерлердің молекула үстілік құрылысы......................22

3. Қорытынды ..........................................................................................................26

4. Әдебиеттер тізімі..................................................................................................27

                                                            Кіріспе

        Жоғары молекулалы қосылыстар немесе полимерлер— молекула құрамында өзара химикалық немесе координаттық байланыстармен қосылған жүздеген, мыңдаған атомдары бар және өздеріне ғана тән қасиеттермен ерекшеленетін заттар тобы. Жоғары молекулалы қосылыстар көбіне молекулалары көп қайталанып отыратын мономерлер тізбегінен тұрады. Олардың ішіндегі ең қарапайымы — полиэтилен, оның мономері — этилен. Жоғары молекулалы қосылыстар табиғи (белоктар, нуклеин қышқылдары, табиғи шайырлар), жасанды (табиғи полимерді химикалық реактивтермен әрекеттестіру кезінде алынатын), синтетикалық (полиэтилен, полипропилен, полистирол, полиамид, фенолды шайыр, т.б.) болып үш топқа бөлінеді. Табиғи Жоғары молекулалы қосылыстар Биосинтез барысында тірі организм клеткаларында түзіледі. Синтетикалық Жоғары молекулалы қосылыстар мономерлерді поликонденсациялау, полимерлеу арқылы алынады. Олардың тізбектері ашық, бірінен соң бірі түзу сызық бойымен орналасқан мономер бөліктерінен, тарамдалған немесе тор тәрізді Жоғары молекулалардан құралған (қ. Полимерлер). Жоғары молекулалы қосылыстар машина жасауда, құрылыста, ауыл шаруашылығында, электртехникада, медицинада, т.б. көптеген салаларда кеңінен қолданылады. Жоғары молекулалы қосылыстарды қысқаша ЖМҚ деп стандартты атауға немесе "полимерлер" деуге болады. Полимерлер (грек. "поли"—көп, "мерос"—бөлшек) ондаған және жүздеген мың, кейде миллиондаған атомдардан тұратын үлкен молекулалар.Атомдар санының өзгеруіне қарай макромолекулалардың сапалық қасиеттерінде де ерекшеліктері болады. Химиялық таза полимерлердің макромолекулалары қайталанып отыратын құрылым буындарынан құралады.Құрылым буындарының саны полимерлену дәрежесі – n деп аталады, оның сан мәні 1000-нан 1 млн-ға жуық болуы мүмкін. Іс жүзінде кез келген полимерлер — құрамы және химиялық құрылысы бірдей, тек құрылым буын саны әр түрлі бірнеше макромолекуланың қоспасы. Егер құрылым буындары әр түрлі болса, онда сополимер деп атайды.

       Полимер синтезделетін кіші молекулалы зат мономер деп аталады. ЖМҚ кұрамының күрделілігі оның молекулалық массасының да өте үлкен болуын қамтамасыз етеді. "Үлкен", "кіші" деген сөздер салыстырмалы шартты түрде қолданылады. Сондықтан Мr < 500 болса, кіші молекулалы, Мг >5000 болса, жоғары молекулалы қосылыс деп саналады. Ал 500 < Мг<5000 болса, онда олигомер (грек. "олигос" — "көп емес, шамалы" деген мағынаны білдіреді) деп аталады. Бұлай бөлудің негізі молекула шектен тыс көп атомнан тұратын жағдайда олардың сандарының шамалы өзгеруі қасиеттеріне аса көп әсерін тигізбейді, кейде тіпті өзгермейді.

Полимерлердің осындай ірі  макромолекулаларының пішіні әр түрлі  болады. Оларды: сызықтық, тармақты немесе торлы және кеңістіктік, т.б. деп  бөледі. Табиғи полимерлерден целлюлоза  мен табиғи каучуктың құрылымдары  сызықты екенін білесіңдер, ал синтетикалық полимерлерден капрон, төменгі қысымда  өндірілетін полиэтилен сызықты  болады. Тармақты құрылымды полимерлерге: крахмал, полипропилен жатады. Жүн, резеңке  мен фенолформаль-дегид полимерлерінің құрылымдары кеңістік болады. Полимерлердің  физикалық қасиеттері полимерлену  дәрежесі мен полимердің құрылымына тәуелді болады.

Полимерлер атаулының  барлығында сансыз жіңішке жіптердіңқатарласа немесе шумақтала шатасып жатуы  мүмкін емес. Ұсақмолекулалар бірімен-бірі түйін арқылы берік жалғасып, шарбак немесе торкөз тәрізді пішінде болады. Мұндай торкөздердің үш өлшемі: биіктігі, ұзындығы және ені болғандықтан, тримерлі молекула деп аталады .

          Қазіргі кезде полимерлер өндіру қарқынды дамуда. Машина жасау, радио және электротехника, құрылыс, сонымен катар кеме, авто, ұшақ, ракета жасау өндірісін, жеңіл өнеркәсіпті, тұрмысты полимерсіз көзге елестету мүмкін емес. Полимерлердің осындай көп түрлі болуы олардың химиялық құрамына, макромолекулаларында жеке бөліктерінің бір-бірімен қалай байланысқанына және олардың кеңістіктегі геометриялық орналасуына байланысты.Полимер бұйымдарының бұрын байқалмаған қасиеттері анықталып, өндіріске енгізілуде. Сондықтан полимер бұйымдары адамзат игілігіне айналып, техникалық өнердің, ғылымның жаңа қырынан дамуына өзіндік үлесін қосуда. Қазіргі кезде адамзат ғарыштық биіктер мен өте терең бүрғылау ұңғымаларын бағындыра отырып, күрделі электронды есептегіш машиналардың микроскопиялық тетіктерінен бастап, үлкен каналдар мен су қоймаларының гидрооқшаулағыштарын жасауға дейінгі барлық жағдайда полимер бұйымдарымен жұмыс істейді. Сондықтан қолданылатын орнына, мақсатына, жұмыстың түріне қарай полимер материалдарын қасиеттеріне сай пайдалану қажет. Қазіргі кезде қолданылып жүрген полимер бұйымдарын жалпы қасиеттері мен олардан жасалатын заттардың түріне, сондай-ақ өндіру әдісіне қарай төрт типке бөледі:

        Конструкциялық пластиктер. Оларды көбіне пластмассалар деп атайды. Пластмассаға кейін толығырақ тоқталамыз. Басқа полимерлерден айырмашылығы мынадай: пластиктер — бөліну беріктігі 50—200 кг/см2 болатын қатты заттар.

         Эластомерлер. Оған каучук, резеңке және осыларға ұқсас материалдар жатады. Эластомерлерге атына сәйкес жоғары (эластикалық) иілімділік, созылғыштық тән, деформациялығы қайтымды.

         Талшықтар мен жіптер. Бұларға осы талшықтардан тоқылған маталар жатады. Бұл материалдардың қасиеттері молекулаларының үш өлшемінің қайсысын негізге алуға байланысты бір-бірінен айқын ерекшеленеді. Талшықты материалдардың беріктігі, иілімділігі, қаттылығы, кейде тіпті тығыздығы да анизотропиялық (дененің барлық немесе бірқатар физикалық қасиеттері әр бағытта әр түрлі) болады. Бұл бастапқы полимердің химиялық құрылымы мен жалпы қасиеттеріне байланысты.

          Қабыршақтар, лактар, бояулар және басқа қорғағыш, әсемдегіш жабындар (пленкалар). Бұл заттарда қасиеттердің анизотропиялығы өте айқын байқалады. Лак, бояу материалдарының олар жабатын негізбен берік байланысында — адгезияның да маңызы зор. Сондай-ақ бұл типтегі материалдардың тағы бір ерекшелігі — алдын ала пішін жасауға болмайды. Оларды қорғалатын заттың бетіне жұқа қабатпен жағып, қолма-қол пайдаланады.

         Полимер материалдарының осы негізгі төрт типінен басқа да қосымша түрлері бар. Мысалы, желімдеу, тығыздау үшін құйылатын қоспалар, газ толтырылған материалдар, т.б. Олардың барлығының да өзінің қолданылатын жері бар.

Құрылым буындарына қарай  ЖМҚ екіге бөлінеді: құрылым буындары бірдей болса, полимер, әр түрлі болса, сополимер деп аталады.Полимерлер мономерлерден синтезделеді, полимердің қайталанып отыратын ең кіші бөлігін құрылым буыны, ал олардың санын полимерлену дәрежесі деп атайды.ЖМҚ молекулалық массаларына байланысты кіші молекулалы Мг<500, олигомерлер (500<Мг<5000), үлкен молекулалы М >5000 деп шартты түрде бөлінеді.

                       2.1.Полимерлер туралы жалпы түсінік

           Жоғары молекулалы қосылыстар немесе полимерлер (гр. πολύ- — көп, μέρος — бөлік, бөлігі) — молекула құрамында өзара химикалық немесе координаттық байланыстармен қосылған жүздеген, мыңдаған атомдары бар және өздеріне ғана тән қасиеттермен ерекшеленетін заттар тобы. Жоғары молекулалы қосылыстар көбіне молекулалары көп қайталанып отыратын мономерлер тізбегінен тұрады. Олардың ішіндегі ең қарапайымы — полиэтилен, оның мономері — этилен. Жоғары молекулалы қосылыстар табиғи (белоктар, нуклеин қышқылдары, табиғи шайырлар), жасанды (табиғи полимерді химикалық реактивтермен әрекеттестіру кезінде алынатын), синтетикалық (полиэтилен, полипропилен, полистирол, полиамид, фенолды шайыр, т.б.) болып үш топқа бөлінеді. Табиғи Жоғары молекулалы қосылыстар Биосинтез барысында тірі организм клеткаларында түзіледі. Синтетикалық Жоғары молекулалы қосылыстар мономерлерді поликонденсациялау, полимерлеу арқылы алынады. Олардың тізбектері ашық, бірінен соң бірі түзу сызық бойымен орналасқан мономер бөліктерінен, тарамдалған немесе тор тәрізді Жоғары молекулалардан құралған (қ. Полимерлер). Жоғары молекулалы қосылыстар машина жасауда, құрылыста, ауыл шаруашылығында, электртехникада, медицинада, т.б. көптеген салаларда кеңінен қолданылады

        Жоғары  молекулалы қосылыстарды қысқаша  ЖМҚ деп стандартты атауға  немесе "полимерлер" деуге болады. Полимерлер (грек. "поли"—көп, "мерос"—бөлшек)  ондаған және жүздеген мың,  кейде миллиондаған атомдардан  тұратын үлкен молекулалар.

        Атомдар  санының өзгеруіне қарай макромолекулалардың  сапалық қасиеттерінде де ерекшеліктері  болады. Химиялық таза полимерлердің  макромолекулалары қайталанып отыратын  құрылым буындарынан құралады. Құрылым  буындарының саны полимерлену  дәрежесі – n деп аталады, оның  сан мәні 1000-нан 1 млн-ға жуық  болуы мүмкін. Іс жүзінде кез  келген полимерлер — құрамы  және химиялық құрылысы бірдей, тек құрылым буын саны әр  түрлі бірнеше макромолекуланың  қоспасы. Егер құрылым буындары әр түрлі болса, онда сополимер деп атайды.

        Полимер  синтезделетін кіші молекулалы зат мономер деп аталады. ЖМҚ кұрамының күрделілігі оның молекулалық массасының да өте үлкен болуын қамтамасыз етеді. "Үлкен", "кіші" деген сөздер салыстырмалы шартты түрде қолданылады. Сондықтан Мr < 500 болса, кіші молекулалы, Мг >5000 болса, жоғары молекулалы қосылыс деп саналады. Ал 500 < Мг<5000 болса, онда олигомер (грек. "олигос" — "көп емес, шамалы" деген мағынаны білдіреді) деп аталады. Бұлай бөлудің негізі молекула шектен тыс көп атомнан тұратын жағдайда олардың сандарының шамалы өзгеруі қасиеттеріне аса көп әсерін тигізбейді, кейде тіпті өзгермейді.

        Полимерлердің осындай ірі макромолекулаларының пішіні әр түрлі болады. Оларды: сызықтық, тармақты немесе торлы және кеңістіктік, т.б. деп бөледі. Табиғи полимерлерден целлюлоза мен табиғи каучуктың құрылымдары сызықты екенін білесіңдер, ал синтетикалық полимерлерден капрон, төменгі қысымда өндірілетін полиэтилен сызықты болады. Тармақты құрылымды полимерлерге: крахмал, полипропилен жатады. Жүн, резеңке мен фенолформаль-дегид полимерлерінің құрылымдары кеңістік болады. Полимерлердің физикалық қасиеттері полимерлену дәрежесі мен полимердің құрылымына тәуелді болады.

        Полимерлер атаулының барлығында сансыз жіңішке жіптердіңқатарласа немесе шумақтала шатасып жатуы мүмкін емес. Ұсақмолекулалар бірімен-бірі түйін арқылы берік жалғасып, шарбак немесе торкөз тәрізді пішінде болады. Мұндай торкөздердің үш өлшемі: биіктігі, ұзындығы және ені болғандықтан, тримерлі молекула деп аталады.

        Қазіргі  кезде полимерлер өндіру қарқынды  дамуда. Машина жасау, радио және  электротехника, құрылыс, сонымен  катар кеме, авто, ұшақ, ракета жасау  өндірісін, жеңіл өнеркәсіпті,  тұрмысты полимерсіз көзге елестету  мүмкін емес. Полимерлердің осындай  көп түрлі болуы олардың химиялық  құрамына, макромолекулаларында жеке  бөліктерінің бір-бірімен қалай  байланысқанына және олардың  кеңістіктегі геометриялық орналасуына  байланысты.

       Полимер  бұйымдарының бұрын байқалмаған  қасиеттері анықталып, өндіріске  енгізілуде. Сондықтан полимер бұйымдары  адамзат игілігіне айналып, техникалық  өнердің, ғылымның жаңа қырынан  дамуына өзіндік үлесін қосуда.

        Қазіргі  кезде адамзат ғарыштық биіктер  мен өте терең бүрғылау ұңғымаларын  бағындыра отырып, күрделі электронды  есептегіш машиналардың микроскопиялық  тетіктерінен бастап, үлкен каналдар  мен су қоймаларының гидрооқшаулағыштарын  жасауға дейінгі барлық жағдайда  полимер бұйымдарымен жұмыс істейді.  Сондықтан қолданылатын орнына, мақсатына, жұмыстың түріне қарай  полимер материалдарын қасиеттеріне  сай пайдалану қажет. Қазіргі  кезде қолданылып жүрген полимер  бұйымдарын жалпы қасиеттері  мен олардан жасалатын заттардың  түріне, сондай-ақ өндіру әдісіне  қарай төрт типке бөледі:

        Полимер  материалдарының осы негізгі  төрт типінен басқа да қосымша  түрлері бар. Мысалы, желімдеу, тығыздау  үшін құйылатын қоспалар, газ  толтырылған материалдар, т.б.  Олардың барлығының да өзінің  қолданылатын жері бар.

Құрылым буындарына қарай  ЖМҚ екіге бөлінеді: құрылым буындары бірдей болса, полимер, әр түрлі болса, сополимер деп аталады.

ЖМҚ молекулалық массаларына  байланысты кіші молекулалы Мг<500, олигомерлер (500<Мг<5000), үлкен молекулалы М >5000 деп шартты түрде бөлінеді.[1]

       Поликонденсация реакциялары:

       Поликонденсация реакцияларына, әдетте, қосфункциялы (бифункциялы) немесе көпфункциялы мономерлер катысады. Олар бір-бірімен әрекеттескенде, қарапайым кіші молекулалы затты (көбіне суды) бөле отырып бірігеді. Мысалы, адипин қышқылының гексаметилендиаминмен поликонденсациялануы негізінде полиамидтік материал — найлонның алынуы:

      Поликонденсация процесі сатылап жүреді: бір молекуладан кейін келесісі қосылып жалғасады. Аралық өнімдері — тұрақты қосылыстар, әрі қарай процесс барысында олардың үнемі белсенділігін арттырып отыру қажет. Ол үшін көбіне температураны жоғарылатады. Сонда әрекеттесуші заттарды біртіндеп қыздырғанда молекулалық массасы да өседі.[1]

      Полимерлену реакциясы:

       Полимерлену реакциясы еселі (қос, үш) байланыстардың есебінен немесе тұйық тізбектердің ашылу салдарынан жүзеге асады.

                                       2.2. Полимерлердің қасиеттері.

          Полимерлердің қасиеттері. Орынбасушылардың макромолекуладағы орналасу ретіне байланысты болады. Стереореттелген полимерлер тығыз орналасатын болғандықтан, олардың балқу температуралары жоғары және кристалдануға бейім болады. Олар ыстыққа төзімді, беріктігі жоғары қабыршақтар (пленка) алу және талшықтар жасау үшін өте маңызды өнім. Мысалы, инициатор ретінде бензоил пероксидін пайдаланып алынатын полистирол атактикалық (3) құрылысты болады және 80°С-та балқиды. Егер полимерлеуді (изо- С4Н9)3 А1+ТІС14 катализаторын қолданып жүргізсе, изотактикалық (1) полимер алынады. Ол 230°С-та ғана балқиды. Бұл мысалдар қазіргі кезде полимерлеу процесін бақылау мен бағыттаудың кең дамығандығын көрсетеді. Яғни, берілген қажетті қасиеттері бар, анықталған құрылысты полимерлер алу әдістері табылды. Бұл өз кезегінде бағалы техникалық қасиеттері бар пластмассалар, каучуктар, талшықтар жасауға мүмкіндік берді.

      Орташа молекулалық масса.

       Осыдан жоғары молекулалы қосылыстардың молекулалық массасы орташа статикалық шама ретінде қарастырылып, орташа молекулалық масса түсінігі енгізілген. Молекулалық масса жөніндегі жаңа түсініктің мәні химиялық қосылысты сипаттауға жеткіліксіз. Себебі полимердің массасы өзгерген сайын өзіне тән физикалық қасиеттеріне орай маңызды көрсеткіштері мәнін жоғалтады. Сондай-ақ орташа молекулалық масса бірдей болғанымен, полимергомологтар қоспасындағы әрбір полимердің сандық қатынастары да қасиеттердің әр түрлі болуына апарады. Полимергомологтар қоспасындағы жеке полимерлердің таралу мөлшерін полидисперстік дәрежесімен сипаттайды.

       Жоғары молекулалы қосылыстардың молекулалық массасы өскен сайын физикалық қасиеттерінің өзгеруіндегі тағы бір ерекшелік — оларды қыздырғанда, ерекше булану құбылысы (ұшқыштығы) байқалмайды. Одан әрі қыздыра берсе, белгілі бір температурада термиялық айырылу процесі жүреді. Жоғары молекулалы қосылыстар — мүлде ұшпайтын, газ күйіне ауыспайтын заттар.

Кіші молекулалы қосылыстар үш түрлі: газ, сұйық, қатты агрегаттық күйде бола алады, ал жоғары молекулалы қосылыстар үшін екі түрлі күй  ғана белгілі — қатты және сұйық.

       Полимерлерді қыздырғанда болатын өзгерістер олардың құрылым ерекшеліктеріне де байланысты болады. Қыздырғанда байқалатын өзгерістеріне байланысты полимерлік материалдар термопласты және термореактивті деп бөлінеді.Полимерлер көпшілік жағдайда ерімейді. Алайла түзу құрылымды полимерлерді кейбір ерекшеліктерінде аздап болса да ерітуге болады.

Бұл ерітінділер өте тұтқыр болады. Ал кеңістіктік полимерлер ерімейді. Кейбіреулері, мысалы, резеңке  еріткіштерде тек қана ісінеді. Тармақты полимерлердің химиялық құрамы, молекулалық  массалары бірдей болғанымен, сызықтық полимерлерге қарағанда ерігіштігі жоғары болады. Оның себебі, сызықтық полимерлерде байланыстардың екі түрлі типі (химиялық валенттік байланыстар және молекулааралық химиялық байланыстар) өзара әсерлесу нәтижесінде энергетикалық сипаттамасының әр түрлі болуы, еру мен балқу  мүмкіндігін анықтайды. Торлы құрылымды  полимерлердің макромолекулалары  арасында берік химиялық байланыс болатындықтан, еріткіштерде ерімейді, тек ісінеді.

       Полимердің беріктігі.

        Полимердің келесі маңызды қасиеті — олар механикалық берік келеді, әсіресе кеңістіктік құрылымды полимерлер ерекше берік болады. Беріктік қасиет полимерлердің тармақталу дәрежесі мен типіне байланысты. Тіпті молекулааралық байланыстар үлкейген сайын заттың қаттылығы да арта түседі, серпімділік модулі артып, салыстырмалы деформациялығы азаяды. Торлы құрылымды (кеңістіктік) полимердің қасиеттері алмаз тәрізді кристалл заттардың қасиеттеріне жақындайды. Сонымен полимерлердің беріктігіне әсер ететін факторлар қатарына молекулалық массасы, табиғаты, макро-молекулалардың бағдарлануы, құрылымдарының сипаты, тізбектерінің тігілу дәрежесі және т.б. жатады.

        Қандай да бір заттың балқуы, буға айналуы немесе еріп кетуі үшін қыздыру арқылы немесе еріткіштің әсерімен оның молекулалары арасындағы өзара тартылыс күшін жеңу керек. Кіші молекулалы заттардың молекулалары арасындағы өзара тартылыс күші оншалықты мықты болмайды. Сондықтан олардың молекулаларын бір-бірінен ажыратып бөлу қиынға соқпайды. Ал үлкен молекулалы заттардың молекулаларының өзара әсері анағұрлым күшті, өйткені олар толып жатқан бунақтары арқылы бірін-бірі тартып тұрады. Сондықтан ондай молекулалы затты буға айналдыру немесе балқыту үшін едәуір қыздыру керек. Сонда кейбір заттардың молекулаларындағы атомдар арасындағы байланыстар үзіле бастап, зат айырылады. Ондай макромолекулаларды еріткіш молекулаларының әсері арқылы ыдырату мүмкін емес.

        Сызықтық құрылымды полимер мен кеңістіктік құрылымды полимерлердің қасиеттеріндегі айырмашылық каучук пен резеңке қасиеттерінен айқын байқалады. Сызықтық құрылымды молекулалардан құралған, вулканизацияланбаған каучук сұйық көмір-сутектерде ериді және механикалық беріктігі онша жоғары болмайды. Ондай каучукты созып тартса, үзіліп кетеді. Ал сызықтық молекулалардың арасы күкірт атомдары арқылы қосылған вулканизацияланған каучук (резеңке) еріткіштерде ерімей, тек ісінеді және бұлар едәуір берік болады.

       Полимердің электр өткізгіштігі

        Полимердің электр өткізгіштігі, әдетте, өте нашар. Олардың электрлік қасиетіне оған электр өрісін бергенде көрсететін қасиеттері сияқты диэлектриктер, жартылай өткізгіштер және электр өткізгіштер болып бөлінеді.

Көптеген полюсті және полюссіз полимерлер диэлектриктерге  жатады. Диэлектриктерге өте ұсақталған электр өткізгіш толтырғыштар (техникалық көміртек-графит, ұсақталған металдар) енгізілсе, электр өткізгіш материалдар  алынады.

        Жартылай өткізгіштерге қосарланған байланысы бар және заряд тасымалы бар кешенді жүйелер жатады.

        Полимерлердің электрлік қасиеттеріне электр өткізгіштік, электрлік беріктілік, диэлектрлік шығын, диэлектрлік өтімділік, электр-реттік эффект, термополюссіздену жатады. Осындай қасиеттеріне байланысты полимер материалдар техниканың маңызды салаларында қолданылады.

        Полимерлердің жылу өткізгіштігі

        Полимерлердің жылу өткізгіштігі нашар. Жылуөткізгіштік дегеніміз — жылудың полимердің жылырақ бөлігінен суығырақ жеріне тасымалдануынан температураның теңесу процесі. Полимерлердің қолдану аясын кеңейте түсуге мүмкіндік беретін қасиеттерінің қатарына жеңілдігін, химиялық тұрақтылығын, әсемдігін және т.б. жатқызуға болады. Қазіргі кезеңде жобаланған қасиеттері бар синтездік полимер материалдар алу үшін ғылыми негізделген өңдеу тәсілдері қажет, яғни полимерлердің беріктігін арттыратын, морттығын төмендететін, созылғыштығын жоғарылататын молекуланың қолайлы құрылымын қалыптастыру тәсілдері қажет. Полимерлердің қызмет ету мерзімін арттыру үшін оларға жылу төзімділігін, динамикалық беріктігін және т.б. негізгі қасиеттерін арттыратын арнайы қоспалар қосады.  Полимерлердің маңызы зор. Сондықтан оларды өндіру мен тиімді пайдалану — халық шаруашылығын дамытудағы негізгі бағыттардың бірі.

Құрылым буындары бірдей, бірақ  ұзындықтары әр түрлі (яғни, полимерлену  дәрежесі әр түрлі) макромолекулалар полимергомологтпар деп аталады.

Полимергомологтар қоспасындағы жеке полимердің таралу мөлшері полидисперстік дәрежесі деп аталады.  ЖМҚ екі түрлі — қатты және сұйық күйде болады. Полимерлердің қасиеттері тұрақты болмайды, дегенмен маңызды еипаттаушы қасиеттеріне орташа молекулалық массасы, температураға әсері, беріктігі, еріткіштерге әсері, электрөткізгіштігі, т.б. жатады.

                                      2.4. Кристалдық күй

         Зат кристалдық күйге  бөлшектер белгілі бір ретпен орналасқан  кезде  ауысады.  Макромолекуланың  түйіні, сегменті  бір-бірімен және молекула  аралық байланыста  болады.  Егер молекула ішілік  қатынастың  интенсивтілігі молекула  аралықтан жоғары болса,  онда макромолекулалар  тығыз глобулаға айналады (белоктарға тән қасиет). 

       Егер  молекула аралық  қатынас күшті  болса, онда макромолекулалар  тығыз полимерлык тізбек құруға  бейім болады.  Көрші бөліктердегі  тәртіп  ара қашықтықта орын  алады.  Жақын тәртіп  молекулалардың  флуктуациясының нәтижесінде орын алады. Макромолекулалар қашық орналасса,  полимерлік тізбек кристалдануға бейім болады.     

Кристалданған полимер. а) реальный полимер;  ә)  эквиваленттік  модель; 

L) аморфты фазаның ортастатистикалық созылуы; L_XP ) кристалдық фазаның ортастатистикалық созылуы;

       Кристалдық полимерлерді балқыту кезінде   тізбекті координациялық өзгерістер байқалады.  Қатты күйдегі полимерлердің   структурасы,  тек осы тізбекпен анықталып,  паракристалдық модификацияға  жатады.  Тізбекті аумаққа барлық макромолекула жатпайды.  Полимерлік тізбек  жоғары  жинақылықта  аморфты аумақта өтеді. Төменгмолеклалық заттарға қарағанда, кристалдық және аморфты фаза  айқын бөлініп,  полимерлерде мұндай бөлік жоқ. Кристалдық аумақ  аморфтық массада  статистикалық  таралған. Жұмсақтықтың артуымен  полимерлердің кристалдануы жоғарылайды.

       Полимерді балқыту кезінде  жақын жинақылық сақталып,  тығыздық 3-5%-ға төмендейді.  Жинақы фазада негізгі структуралық   элементі  кристаллографиялық

ұяшық. 

        Кристаллизацияның   термодинамикалық  шарты:

        Энтальпия  мен энтропияның өзгерісі кристалдануы  жуықтау. Кристаллизация  нәтижесінде  полимерлер созылып,  макромолекулалар  аумағы жинақталып,  энтропия  төмендейді. Кристаллизация кезінде   жылу эффектісі орын алып, мәні  ⌂Н< 0 (таблица).

                                                                                                                   кесте

         Талшық түзуші полимерлердің  кристалдық фазаларының балқу

                                              энтальпиясы.

       Ортастистикалық   қатынас кристалдық және аумақтық аумақтарда  олардың кристалдануымен айқындалады.

        Кристаллизациялану кинетикасы. Полимерлердің кристалдануы  екі стадиядада жүзеге  асады:  ішінде жаңа фазаның пайда болуы,  кристалдық фазаның өсуі.  Изометриялық кристалданудың кинетикасын  Колмогоров-Аврами  теңдеуімен өрнектеліп,  екі стадиялық процессте болады.

        V- кристалдық фазаның көлемі;

        К_к- кристаллизация жылдамдығының константасы;

        П- параметр, кристалдық бөлшектердің  өсу формасының параметрі;

                                                                                                            Кесте

                   Материалдардың  түзілуінің  механизмдерінің параметрі

        Полимердің  көлемінің  өзгеруі  мына  қатынаспен анықталады:

Мұндағы , h₀ ,h_t, h -  деңгейдің өзгеруі;

        Кристалдық  структураның өсуі , кристаллизацияның  кинетикасы  брутто-процесс сияқты  өрнектеліп, стадияны бөлсе, кристалдық фаза өспейді. 

                            Полиэтиленнің кристалдану кинетикасы.

        ә) тіке өлшем; ә) кинетикалық  қисықтың анаморфозасы; 

                        2.1. Кристалдық  полимерлердің физикалық қасиеті

     Сыртқы шарттардың құрылысына байланысты  полимерлер аморфты және кристалдық күйде бола алады.  Аморфты  күй макромолекулалардың  ретсіз орналасуымен сипатталдады.

      Кристалдық  полимерлер  стереорегулярлы полимерлерде  ғана болады.  Төмен молекулалы  заттардың ретті кристалдық  күйінен айырмашылығы зор. Кристалдық полимерлерге  макромолекулалардың  ретті орналасуының  бір бөлігі ғана тән, себебі кристаллизациялану процесіне  макромолекулалардың ұзын тізбекті   құрылысы бөгет болады.

      Полимерлердің  кристалдығы түсінігінен  тізбекті  макромолекулалардың  белгілі  бір  аумақта  ретті орнадасуы  түсіндіріледі. 

      Кристалдық  және аморфты аумақтармен   бір макромолекула өте алады. 

           Кристалдық  аумақта  фибриллярлы  құрылыс  қатты тізбекті  иілгіш                   полимерлерге тән.

       Кристалдық  полимерде  әрдайым аморфты  аумақ болады,  тек оның кристалдану  дәрежесі  туралы айтуга болады.  Кристалдану дәрежесі  сыртқы  әсерге  байланысты өзгереді.   Мысалы,  полимер үлгісінің созылуының  бірлескен макромолекуланың қатысы болады,  олардың параллельді орналасуы, полимердің кристалдығы  артады. Полимерлердің бұл қасиеті талшықтарды созған кезде беріктігі арт

        Аморфты  полимерлерде  температураға байланысты  үш физикалық  (деформациялық)  күй белгілі:  шынытәрізді,  жоғары эластикалық,  иілгіш.  Полимерлердің практикалық қолданылуы  температураға байланысты.