Кристаллическое и аморфное состояние полимеров

Большинство полимеров обычно находится в аморфном состоянии. Способностью кристаллизироваться обладают лишь стереорегулярные полимеры.

Процесс кристаллизации полимера протекает в несколько стадий:

1. Возникают пачки – группы упорядоченно расположенных молекул;

2. Из пачек образуются фибриллы (агрегаты пачек продолговатой формы) и сферолиты – игольчатые образования, расходящиеся из одного центра.

3. Наконец, из фибрилл и сферолитов образуются единичные кристаллы.

Кристаллические полимеры состоят из большого числа кристаллов, между которыми находятся с неупорядоченной структурой (аморфные области).

Поэтому такие полимеры характеризуются степенью кристалличности.

Например, степень кристалличности полиэтилена достигает 80%. Кристаллическое строение имеет полимер карбин. Свойства кристаллических и аморфных полимеров существенно различаются. Так, аморфные полимеры характеризуются областью температур размягчения, то есть областью постепенного перехода из твердого состояния в жидкое, а кристаллические полимеры – температурой плавления.

Некоторые полимеры образуют жидкие кристаллы.

Аморфные полимеры могут находиться в стеклообразном, высокоэластичном и вязкотекучем состояниях. При низкой температуре полимер находится в стеклообразном состоянии, в которой полимер ведет себя как упругое твердое тело. В этом состоянии отсутствует движение, как всей молекулы, так и отдельных звеньев, а проявляются лишь колебания атомов около положения равновесия.

При повышении температуры полимер переходит в высокоэластичное состояние, свойственное только высокомолекулярным соединениям. Вещество в высокоэластичном состоянии способно к значительным обратимым деформациям, что обусловлено подвижностью звеньев и соответственно гибкостью молекул.

При дальнейшем повышении температуры полимер переходит в вязкотекучее состояние. Вещество в вязкотекучем состоянии течет как вязкая жидкость, причем деформация полимера является необратимой (пластической). Вязкотекучее состояние характеризуется подвижностью, как отдельных звеньев, так и всей макромолекулы. При течении полимера происходит распрямление макромолекул и их сближение, приводящее к усилению межмолекулярного взаимодействия, в результате которого полимер становится жестким и течение его прекращается. Это явление, характерное только для аморфных полимеров, получило название механического стеклования.