Кристалличность полимеров означает что

Участок I отвечает области стеклообразного состояния, для которого характерны незначительные обратимые деформации (1-10%). Полимерные стекла отличаются повышенной прочностью от низкомолекулярных стеклообразных тел. Полимеры в стеклообразном состоянии применяются в производстве пластмасс.

В вязкотекучем состоянии (участок III) полимер ведет себя как вязкая жидкость, которая под действием силы проявляет необратимую деформацию (деформацию течения). Это состояние реализуется обычно при повышенных температурах (расплавы) и используется для переработки полимеров в изделия.

Термомеханическая кривая изменяется для сшитых и кристаллических полимеров. Для первых исчезает область вязкотекучего, для вторых – область высокоэластического состояния.

Стеклообразные полимеры –

твердые аморфные полимеры, не успевшие при охлаждении закристаллизоваться, но потерявшие текучесть. Они мало изменяют свою форму даже при больших механических нагрузках. Деформации связаны с небольшим изменением расстояний между атомами и валентных углов основной цепи. После устранения действия нагрузок они способны восстанавливать свою первоначальную форму.

Стеклование – процесс перехода легкоподвижной жидкости в твердое состояние без изменения фазы, т.е. с сохранением ближнего порядка. Стеклование полимеров связывают с релаксацией, т.е. перемещением сегментов макромолекул, содержащих 5-20 атомов основной цепи (в зависимости от ее гибкости). С понижением температуры энергия активации перемещения сегментов быстро возрастает, что связано с уменьшением свободного объема полимера. При стекловании свободный объем достигает минимальной величины, и движение сегментов прекращается. Свободный объем полимера V_св определяется выражением: V_св = V – V_з,

Существует несколько теорий стеклования. В теории Гиббса и Димарзио (Ди Марцио) процесс стеклования полимера рассматривается как равновесное, термодинамически устойчивое состояние, несмотря на отсутствие кристаллической решетки при некоторой достаточно низкой температуре, когда релаксационные процессы идут чрезвычайно медленно.

Источник

Тестовые задания в курсе органической химии

Разделы: Химия

Оптимальным можно считать только такое обучение, которое способствует самообучению, овладению приемами самостоятельного приобретения знаний и их применения.

Результативность процесса обучения во многом зависит от тщательности разработки методики контроля знаний. Контроль знаний необходим при всякой системе обучения и любой организации учебного процесса. Это средство управления учебной деятельностью учащихся.

В курсе органической химии для проверки уровня знаний учащихся, степени усвоения ими изученного материала я использую метод тестирования. Тестовые задания включают наиболее существенные вопросы темы. Каждый ученик получает отпечатанный вариант тестов, на тестирование отводится до 30 мин. Применение ЭВМ заметно сокращает время выполнения заданий.

Приведу примеры тестовых заданий по теме “Синтетические высокомолекулярные вещества и полимерные материалы на их основе”, содержание которой можно разделить на несколько разделов: “Общие понятия химии ВМС”, “Пластмассы”, “Синтетические волокна”, “Синтетические каучуки”. Я использую тесты как на обобщающем уроке по теме, так и на промежуточных уроках данной темы с целью текущего контроля знаний и умений учащихся.

Общие понятия химии ВМС

а) участок цепи макромолекулы
б) низкомолекулярное вещество, из которого синтезируют полимер
в) многократно повторяющаяся в макромолекуле группа атомов

2. Структурное звено – это

а) многократно повторяющаяся в макромолекуле группа атомов
б) молекула вещества, из которого синтезируют полимер
в) часть макромолекулы полимера

3. Для полимеров, полученных реакцией полимеризации, мономер и структурное звено имеют

а) одинаковое строение
б) одинаковые состав и строение
в) одинаковый состав

4. Кристалличность полимеров означает, что

а) макромолекулы полимеров имеют форму кристаллов
б) такие полимеры – твердые вещества
в) макромолекулы полимера расположены упорядоченно

5. Молекулярная масса полимера – это

а) средняя величина, поскольку массы отдельных молекул различны
б) приближенная величина
в) постоянная величина

6. Линейные полимеры при нагревании

а) сразу подвергаются химическому разложению
б) сначала размягчаются, образуют вязкотекучую жидкость, затем разлагаются
в) сначала размягчаются, образуют вязкотекучую жидкость, затем переходят в газообразное состояние

7. Растворяются полимеры

а) линейного строения
б) пространственного (сетчатого) строения
в) линейного и разветвленного строения

8. Полимеры не имеют определенной точки плавления, потому что

а) степень полимеризации полимера колеблется в определенном интервале, а значит, сила, способная нарушить взаимодействие между этими макромолекулами, переменна
б) макромолекулы полимера неодинаковы по ширине
в) невозможно точно определить точку плавления

9. Широкое применение полимеров обусловлено сочетанием

а) легкости, химической стойкости и высокой механической прочности
б) растворимости, легкости, термостойкости
в) пластичности, термостойкости, растворимости

10 Полимеризация – это

а) процесс соединения крупных молекул в еще более крупные
б) процесс образования высокомолекулярных соединений из низкомолекулярных без выделения побочных продуктов
в) процесс образования высокомолекулярных соединений из углекислого газа и воды

а) соединение большой молекулярной массы
б) продукт реакции полимеризации
в) высокомолекулярное соединение, состоящее из многократно повторяющихся групп атомов

2. Степень полимеризации – это

а) среднее число структурных звеньев в молекуле полимера
б) число молекул мономера
в) число, атомов водорода в молекуле

3. Для полимеров, полученных в результате реакции полимеризации, мономер и структурное звено различаются

а) составом
б) количеством атомов водорода
в) строением

4. Аморфное состояние полимера характеризуется

а) вязкостью
б) отсутствием упорядоченности макромолекул
в) изменением молекулярной массы

5. Молекулярная масса полимера – средняя величина, потому что

а) макромолекулы полимера имеют разную длину цепи и, следовательно, разную молекулярную массу
б) различные методы исследования позволяют определять молекулярную массу с разной точностью
в) невозможно точно измерить молекулярную массу

6. При нагревании сетчатых полимеров происходит

а) размягчение полимера, переход в вязкотекучее состояние, а затем разложение
б) переход полимера из твердого состояния в жидкое
в) разложение молекул полимера без перехода в вязкотекучее состояние

7. Пространственные полимеры нерастворимы, потому что

а) имеют очень большую молекулярную массу
б) их макромолекулы расположены неупорядоченно
в) макромолекулы соединены большим числом химических связей

8. Полимеры нельзя перегнать, так как

а) невозможно создать температуру, достаточную для перехода полимеров в газообразное состояние
б) при температуре, необходимой для перегонки полимера, происходит его химическое разложение
в) полимеры не переходят в жидкое состояние

9. Наиболее прочны полимеры

а) разветвленные
б) линейные
в) пространственные

10. На первой стадии реакции полимеризации происходит

а) зарождение цепи
б) образование макромолекулы
в) образование димера

1. Все волокна подразделяются на

а) природные и синтетические
б) природные и химические
в) животные и растительные

2.Отичие между искусственными и синтетическими волокнами в том, что

а) сырье для получения искусственных волокон – природный полимер, для получения синтетических волокон-синтетический полимер
б) сырье для получения искусственных волокон – искусственно полученный полимер
в) искусственные волокна получают механической обработкой природных полимеров, а синтетические при химической обработке природных полимеров

а) по реакции полимеризации
б) по реакции поликонденсации с выделением хлороводорода
в) по реакции поликонденсации с выделением воды

4. При производстве тканей для одежды лавсан используют преимущественно в смеси с другими волокнами, потому что

а) лавсан неизносостоек, необходимо добавлять более прочное волокно
б) лавсан негигроскопичен, поэтому необходимо добавлять волокно, обеспечивающее гигиеничность изделия
в) ткани из чистого лавсана сильно мнутся

5. Исходным веществом для получения капрона является

а) Е капролактам
б) Е-аминокапроновая кислота
в) капроновая кислота

6. Волокно капрон обладает следующими свойствами

а) устойчивость к истиранию, действию кислот и щелочей, теплостойкость
б) износостойкость, малая устойчивость к действию кислот, небольшая теплостойкость
в) износостойкость, растворимость в воде, теплостойкость

7. При получении волокна лавсан и капрон расплавленную смолу продавливают черезфильеры для того, чтобы

а) ориентировать макромолекулы вдоль оси волокна
б) получить тонкую нить
в) отделить друг от друга макромолекулы

1. Химические волокна подразделяются на

а) искусственные и синтетические
б) ацетатные и синтетические
в) лавсан и капрон

2. Исходными веществами для получения волокна лавсан являются

а) этилен и терефталевая кислота
б) терефталевая кислота и диэтиловый эфир
в) терефталевая кислота и этиленгликоль

3. Волокно лавсан характеризуется следующими свойствами

а) большая прочность, износостойкость, свето- и термостойкость, устойчивость к действию концентрированных кислот и щелочей.
б) большая прочность, износостойкость, свето- и термостойкость, устойчивость к действию кислот и щелочей средней концентрации
в) износостойкость, свето- и термостойкость, кислотостойкость, электропроводность

4. Волокно лавсан относится к

а) полиэфирным волокнам
б) полиамидным волокнам
в) искусственным волокнам

5. Волокно капрон получают по реакции

а) полимеризации
б) обмена
в) поликонденсации

6. Недостатками капрона являются

а) малая износостойкость и прочность
б) малая кислото – и теплостойкость
в) водонепроницаемость и малая теплостойкость

7. В производстве волокон лавсан и капрон их вытягивают на вращающихся с разной скоростью барабанах для того, чтобы

а) увеличить ориентацию макромолекул, степень кристалличности полимера и, следовательно, прочность
б) распрямить макромолекулы полимера и получить как можно более тонкую нить
в) получить макромолекулы полимера близкие по молекулярной массе, т.е. получить как можно более однородный полимер

Ответы (“Общие понятия химии ВМС”)

Вариант 1: 1-б; 2-а; 3-в; 4-в; 5-а; 6-б; 7-в; 8-а; 9-а; 10-б.

Вариант 2: 1-в; 2-а; 3-в; 4-б; 5-а; 6-в; 7-в; 8-б; 9-в;10-а.

Ответы (“Синтетические волокна”)

Вариант 1: 1-б; 2-а; 3-в; 4-б; 5-а; 6-б; 7-а.

Вариант 2: 1-а; 2-в; 3-б; 4-а; 5-в; 6-б; 7-а.

При тестовом контроле обеспечиваются равные для всех обучаемых условия проверки, т. е. повышается объективность проверки знаний. Наконец, этот метод вносит разнообразие в учебную работу, повышает интерес к предмету.

С помощью таких и аналогичным образом составленных тестов учитель может оперативно получать информацию об уровне сформированности знаний учащихся. Учащиеся же, выполняя тестовые задания, еще раз систематизируют и обобщают учебный материал.

Источник

Кристаллическое состояние полимеров

Характеризуется тем, что звенья макромолекул образуют структуры с трехмерным дальним порядком. Размер этих структур не превышает несколько микон; обычно их называют кристаллитами.

В отличие от низкомолекулярных веществ, полимеры никогда не кристаллизуются нацело, в них наряду с кристаллитами сохраняются аморфные области (с неупорядоченной структурой). Поэтому полимеры в кристаллическом состоянии называются аморфно-кристаллическими или частично кристаллическими.

Объемное содержание кристаллических областей в образце называется степенью кристалличности. Ее определяют количественно различными структурно-чувствительными методами, наиболее распространенные из которых – измерение плотности, дифракционный рентгеновский метод, ИК спектроскопия, ЯМР.

Для большинства полимеров степень кристалличности колеблется от 20 до 80% в зависимости от строения макромолекул и условий кристаллизации. Морфология кристаллитов и тип их агрегации определяются способом кристаллизации. Так, при кристаллизации из разбавленных растворов в низкомолярных растворителях (концентрация

0,01%) кристаллиты представляют собой одиночное правильно ограненные пластины (ламели), которые образуются путем складывания макромолекулы «на себя». При этом ось макромолекулы оказывается перпендикулярной плоскости пластины, а на поверхности пластины локализуются петли. Из-за наличия участков, в которых собраны петли складывающихся макромолекул и потому отсутствует кристаллический порядок, степень кристалличности даже у отдельных полимерных монокристаллов всегда меньше 100% (у полиэтилена, например, 80-90%).

Морфология полимерных монокристаллов отражает симметрию их кристаллических решеток, а толщина сильно зависит от температуры кристаллизации и может различаться в нссколько раз. При кристаллизации из расплава кристаллиты агрегируются в различные надмолeкулярные образования, чаще всего в сферолиты, в которых ламели радиально расходятся из общих центров. Наблюдаются сферолиты диаметром от нескольких микон до нескольких сантиметров. Предполагается, что в кристаллитах блочных образцов часть макромолекулы имеет складчатую конформацию, а другая часть проходит из кристаллита в кристаллит, связывая их друг с другом. Эти «проходные» цепи и области складывания образуют аморфную часть сферолитов.

Если кристаллическое состояние полимера образуется из ориентирования расплава или вследствие пластической деформации изотропных кристаллических полимеров, кристаллиты ориентируются в пространстве, образуя текстуру.

У кристаллического состояния полимера наиболее распространена аксиальная текстура, когда одна из трех кристаллографических осей во всех кристаллитах имеет одно и то же направление, называется осью текстуры.

Основным надмолекулярным образованием ориентированных кристаллических полимеров является фибрилла (размеры в поперечном направлении около 10 нм, в продольном 100 нм и более). Кристаллиты располагаются вдоль оси фибриллы и разделены аморфными прослойками.

Объявления о покупке и продаже оборудования можно посмотреть на

Обсудить достоинства марок полимеров и их свойства можно на

Зарегистрировать свою компанию в Каталоге предприятий

Источник

Кристалличность полимеров означает что

Чтобы понять все эти слова о кристаллических и аморфных твердых телах, следовало бы пойти домой. Пойти домой? Но зачем? А затем, чтобы вы могли заглянуть в свой ящик с носками. Видите ли, некоторые люди очень аккуратны и опрятны. Когда они убирают свои носки в ящик, они всегда складывают их очень аккуратно, вот так:

Дпугих людей вовсе не беспокоит, как выглядят их ящики с носками. Такие люди просто бросают свои носки в ящик, так что те образуют одну большую запутанную массу. У таких людей ящики с носками выглядят вот так:

Полимеры ведут себя точно так же, как и носки. Иногда они выстроены акуратным, упорядоченным образом, как ящик с носками на верхнем рисунке. В этом случае мы называем такой полимер кристаллическим. В других случаях порядок отсутствует, и полимерные цепочки образуют просто большую запутанную массу, как носки на рисунке внизу. Если случается так, то мы называем такой полимер аморфным.

На этой странице речь у нас пойдет о кристаллических полимерах, аккуратных и упорядоченных.

Так и какие же структуры любят образовывать полимеры?

Они любят все вытягиваться в струнку и складываться как аккуратный штабель новых досок во дворе пилорамы.

Но не всегда у них получается вытягиваться столь ровно. На самом деле лишь очень немногим полимерам удается вытягиваться абсолютно ровно, и к таким полимерам относятся полиэтилен сверхвысокой молекулярной массы и арамиды типа Кевлара и Номекса. Большинство полимеров могут вытягиваться только на небольших расстояниях, после чего они складываются сами с собой. Вы может это видеть на картинке.

Для полиэтилена длина цепочек может достигать 100 Ангстрем, прежде чем они снова начинают складываться.

Но они не только складываются таким образом. Полимеры образуют пачки таких сложенных цепочек. Вот такая пачка, еще называемая ламеллой, на рисунке внизу.

Разумеется, будучи в нерешительности, цепочки полимеров часто решают, что они хотят вернуться в ламеллу после некоторого блуждания снаружи нее. Если это случается, мы получаем следующую картинку.

Аморфность и Кристалличность

Как вы видите, ламеллы растут как спицы велосипедного колеса из центрального ядра. (Иногда мы, большие ученые, любим называть ламеллы ламеллярными фибриллами.) На самом деле они растут в трех измерениях, поэтому в действительности они выглядят скорее как сферы, а не как колеса. Эта полная сфера называется сферолитом. В кристаллическом образце много миллиардов сферолитов.

Между кристаллическими ламеллами существуют области, в которых упорядоченность макромолекул отсутствует. Эти разупорядоченные области и есть аморфные области, о которых мы говорили выше.

Как вы видите, ни один полимер не является полностью кристаллическим. Если вы делаете пластмассу, то это хорошо. Кристалличность делает материал прочным, но хрупким. Аморфные области придают полимерному материалу вязкость, то есть способность гнуться, не ломаясь при этом.

Многие полимеры представляют собой чередование кристаллических и аморфных областей, но некоторые являются в высокой степени кристаллическими, а другие в высокой степени аморфными. Вот некоторые из полимеров, которые склонны к крайностям:

Почему?

Кристалличность и структура макромолекулы.

Как вы видите в приведенном выше списке, существуют два вида полистирола: атактический и синдиотактический. Один из них высококристалличен, другой в высокой степени аморфен.

Синдиотактический полистирол очень упорядочен, его фенильные группы прикреплены, чередуясь, по разные стороны основной цепи. Это означает, что он будет весьма легко упаковываться в кристаллы.

Но в атактическом полистироле такого порядка нет. Фенильные группы располагаются как им угодно с любой стороны основной цепи. В отсутствие порядка макромолекулы не могут столь хорошо упаковываться. Поэтому атактический полистирол очень аморфен.

Другие атактические полимеры, такие как поли(метилметакрилат) и поли(хлорвинил) также аморфны. И, как вы можете ожидать, стереорегулярные полимеры, такие как полипропилен и поли(тетрафторэтилен) обладают высокой степенью кристалличности.

Другим хорошим примером является полиэтилен. Он может быть как кристаллическим, так и аморфным. Линейный полиэтилен почти на 100% кристалличен. Но разветвленная разновидность полиэтилена просто не может упаковываться так же хорошо, как и линейная, поэтому она в высокой степени аморфна.

Кристалличность и межмолекулярные силы

Другим примером являются полиэфиры. Давайте посмотрим на полиэфир, который мы называем поли(этилентерефталат).

Полярные группы сложного эфира обеспечивают прочность кристалла. В дополнение к этому, ароматические кольца любят упорядоченно складываться друг с другом, что делает кристалл еще прочнее.

Какова Степень Кристалличности?

(Рисунки сферолитов даны по книге: Odian, George; Principles of Polymerization, 3rd ed., John Wiley & Sons, New York, 1991, p.27.)

Источник