Wengi wanavutiwa na swali la muundo wa polima unazo. Jibu lake litatolewa katika makala hii. Sifa za polima (hapa - P) kwa ujumla hugawanywa katika madarasa kadhaa kulingana na kiwango ambacho mali inafafanuliwa, na pia kwa msingi wake wa kimwili. Ubora wa msingi zaidi wa dutu hizi ni utambulisho wa monoma zao za msingi (M). Seti ya pili ya sifa, inayojulikana kama microstructure, kimsingi inaashiria mpangilio wa hizi Bi katika P kwa kipimo cha Z moja. Sifa hizi za kimsingi za kimuundo zina jukumu kubwa katika kubainisha mali nyingi za kimwili za dutu hizi, ambazo zinaonyesha jinsi P hufanya kama nyenzo ya macroscopic. Sifa za kemikali katika nanoscale hueleza jinsi minyororo inavyoingiliana kupitia nguvu mbalimbali za kimwili. Kwa kipimo kikubwa, zinaonyesha jinsi P msingi inavyoingiliana na kemikali na viyeyusho vingine.
kitambulisho
Utambulisho wa viungo vinavyojirudia vinavyounda P ni yake ya kwanza nasifa muhimu zaidi. Nomenclature ya dutu hizi kwa kawaida inategemea aina ya masalia ya monoma ambayo huunda P. Polima ambazo zina aina moja tu ya kitengo cha kurudia hujulikana kama homo-P. Wakati huo huo, Ps zilizo na aina mbili au zaidi za vitengo vya kurudia hujulikana kama copolymers. Terpolima zina aina tatu za vitengo vinavyojirudia.
Polistyrene, kwa mfano, inajumuisha tu mabaki ya styrene M na kwa hivyo inaainishwa kama Homo-P. Acetate ya vinyl ya ethylene, kwa upande mwingine, ina zaidi ya aina moja ya kitengo cha kurudia na hivyo ni copolymer. Baadhi ya P za kibiolojia zinaundwa na mabaki mengi tofauti lakini yanayohusiana kimuundo; kwa mfano, polinukleotidi kama vile DNA huundwa na aina nne za visehemu vidogo vya nyukleotidi.
Molekuli ya polima iliyo na vijisehemu vidogo vinavyoweza ioni hujulikana kama polyelectrolyte au ionoma.
Muundo mdogo
Muundo mdogo wa polima (wakati mwingine huitwa usanidi) unahusiana na mpangilio halisi wa mabaki ya M kwenye mnyororo mkuu. Hizi ni vipengele vya muundo wa P ambavyo vinahitaji kuvunjwa kwa dhamana ya ushirikiano ili kubadilika. Muundo una ushawishi mkubwa kwa sifa nyingine za P. Kwa mfano, sampuli mbili za mpira asilia zinaweza kuonyesha uimara tofauti hata kama molekuli zao zina monoma sawa.
Muundo na sifa za polima
Hoja hii ni muhimu sana kufafanua. Kipengele muhimu cha microstructural cha muundo wa polymer ni usanifu wake na sura, ambayo ni kuhusiana na jinsi ganisehemu za tawi husababisha kupotoka kutoka kwa mnyororo rahisi wa mstari. Molekuli yenye matawi ya dutu hii ina mnyororo mkuu wenye minyororo ya upande mmoja au zaidi au matawi mengine. Aina za P zenye matawi ni pamoja na nyota Ps, kuchana Ps, Ps brashi, Ps zilizowekwa dendronized, ngazi Ps, na dendrimers. Pia kuna polima zenye sura mbili ambazo zinajumuisha vitengo vya kurudia tambarare vya juu. Mbinu mbalimbali zinaweza kutumika kuunganisha P-nyenzo na aina mbalimbali za vifaa, kama vile upolimishaji hai.
Sifa Nyingine
Muundo na muundo wa polima katika sayansi ya polima unahusiana na jinsi matawi yanavyosababisha mkengeuko kutoka kwa mnyororo wa P-laini. Uwekaji tawi unaweza kutokea kwa nasibu, au miitikio inaweza kuundwa ili kulenga usanifu mahususi. Hii ni kipengele muhimu cha microstructural. Usanifu wa polima huathiri mali zake nyingi za kimwili, ikiwa ni pamoja na ufumbuzi na mnato wa kuyeyuka, umumunyifu katika nyimbo mbalimbali, joto la mpito la kioo, na ukubwa wa P-coils ya mtu binafsi katika suluhisho. Hii ni muhimu kwa kusoma vipengele vilivyomo na muundo wa polima.
Matawi
Matawi yanaweza kuunda wakati ncha inayokua ya molekuli ya polima inaposhikanisha (a) nyuma yenyewe au (b) kwa uzi mwingine wa P, ambayo yote, kupitia uondoaji wa hidrojeni, yanaweza kuunda eneo la ukuaji la katikati. mnyororo.
Athari ya tawi - uunganishaji wa kemikali -malezi ya vifungo vya covalent kati ya minyororo. Crosslinking huelekea kuongeza Tg na kuongeza nguvu na ukakamavu. Miongoni mwa matumizi mengine, mchakato huu hutumiwa kuimarisha raba katika mchakato unaojulikana kama vulcanization, ambayo inategemea kuunganisha sulfuri. Matairi ya gari, kwa mfano, yana nguvu ya juu na kuunganisha msalaba ili kupunguza uvujaji wa hewa na kuongeza uimara wao. Mpira, kwa upande mwingine, haujaunganishwa, ambayo inaruhusu mpira kuondokana na kuzuia uharibifu wa karatasi. Upolimishaji wa salfa tupu katika viwango vya juu vya joto pia hufafanua ni kwa nini inakuwa na mnato zaidi katika halijoto ya juu katika hali ya kuyeyuka.
Gridi
Molekuli ya polima iliyounganishwa sana inaitwa P-network. Uwiano wa juu wa kutosha wa kiungo-mseto (C) unaweza kusababisha uundaji wa kinachojulikana kama mtandao usio na kikomo au jeli, ambapo kila tawi kama hilo limeunganishwa kwa angalau moja.
Kwa maendeleo endelevu ya upolimishaji hai, usanisi wa dutu hizi zenye usanifu maalum unakuwa rahisi. Usanifu kama vile nyota, kuchana, brashi, dendronized, dendrimers na polima za pete zinawezekana. Michanganyiko hii ya kemikali iliyo na usanifu changamano inaweza kuunganishwa ama kwa kutumia misombo ya kuanzia iliyochaguliwa maalum, au kwanza kwa kuunganisha minyororo ya mstari ambayo hupitia athari zaidi ili kuunganishwa. Knotted Ps inajumuisha mzunguko mwingi wa intramolecularviungo katika P-chain moja (PC).
Matawi
Kwa ujumla, kadiri kiwango cha tawi kilivyo juu, ndivyo mnyororo wa polima unavyoshikana zaidi. Pia huathiri msongamano wa mnyororo, uwezo wa kuteleza kupita kila mmoja, ambayo kwa upande wake huathiri mali nyingi za mwili. Misururu mirefu ya minyororo inaweza kuboresha uimara wa polima, uimara, na halijoto ya mpito ya glasi (Tg) kutokana na ongezeko la idadi ya vifungo kwenye kiwanja. Kwa upande mwingine, thamani ya nasibu na fupi ya Z inaweza kupunguza uimara wa nyenzo kutokana na ukiukaji wa uwezo wa minyororo kuingiliana au kuangazia, ambayo ni kutokana na muundo wa molekuli za polima.
Mfano wa athari ya tawi kwenye sifa halisi inaweza kupatikana katika polyethilini. Polyethilini ya wiani wa juu (HDPE) ina kiwango cha chini sana cha matawi, ni kiasi cha rigid na hutumiwa katika utengenezaji wa, kwa mfano, vests ya risasi. Kwa upande mwingine, polyethilini yenye msongamano wa chini (LDPE) ina kiasi kikubwa cha nyuzi ndefu na fupi, inanyumbulika kiasi, na inatumika katika matumizi kama vile filamu za plastiki. Muundo wa kemikali wa polima hupendelea matumizi kama hayo.
Dendrimers
Dendrimers ni muundo maalum wa polima yenye matawi, ambapo kila kitengo cha monomeriki pia ni sehemu ya tawi. Hii inaelekea kupunguza msongamano wa mnyororo wa kiingilizi na ufuwele. Usanifu unaohusiana, polima ya dendritic, haina matawi kikamilifu lakini ina sifa sawa na dendrimers.kutokana na kiwango chao cha juu cha matawi.
Kiwango cha utata wa muundo kinachotokea wakati wa upolimishaji kinaweza kutegemea utendakazi wa monoma zinazotumika. Kwa mfano, katika upolimishaji wa bure wa styrene, kuongeza ya divinylbenzene, ambayo ina utendaji wa 2, itasababisha kuundwa kwa matawi P.
vipolima vya uhandisi
Polima zilizobuniwa ni pamoja na nyenzo asilia kama vile raba, sintetiki, plastiki na elastoma. Ni malighafi muhimu sana kwa sababu miundo yao inaweza kubadilishwa na kubadilishwa ili kutoa nyenzo:
- pamoja na anuwai ya sifa za kiufundi;
- katika anuwai ya rangi;
- yenye sifa tofauti za uwazi.
Muundo wa molekuli ya polima
Polima inaundwa na molekuli nyingi rahisi ambazo hurudia vitengo vya muundo vinavyoitwa monoma (M). Molekuli moja ya dutu hii inaweza kujumuisha mamia hadi mamilioni ya M na kuwa na muundo wa mstari, matawi au mtandao. Vifungo vya mshikamano hushikilia atomi pamoja na viunga vya pili kisha vinashikilia vikundi vya minyororo ya polima pamoja ili kuunda polima. Kopolima ni aina za dutu hii, inayojumuisha aina mbili au zaidi tofauti za M.
Polima ni nyenzo ya kikaboni, na msingi wa aina yoyote ya dutu kama hii ni msururu wa atomi za kaboni. Atomi ya kaboni ina elektroni nne kwenye ganda lake la nje. Kila moja ya elektroni hizi za valence zinaweza kuunda covalentkifungo na atomi nyingine ya kaboni au chembe ya kigeni. Ufunguo wa kuelewa muundo wa polima ni kwamba atomi mbili za kaboni zinaweza kuwa na vifungo vitatu kwa pamoja na bado kushikamana na atomi zingine. Vipengele vinavyopatikana zaidi katika kiwanja hiki cha kemikali na nambari zao za valence ni: H, F, Cl, Bf na I na elektroni 1 ya valence; O na S na elektroni 2 za valence; n yenye elektroni 3 za valence na C na Si yenye elektroni 4 za valence.
Mfano wa polyethilini
Uwezo wa molekuli kuunda minyororo mirefu ni muhimu katika kutengeneza polima. Fikiria nyenzo za polyethilini, ambayo hufanywa kutoka gesi ya ethane, C2H6. Gesi ya Ethane ina atomi mbili za kaboni kwenye mnyororo, na kila moja ina elektroni mbili za valence na nyingine. Ikiwa molekuli mbili za ethane zimeunganishwa pamoja, moja ya vifungo vya kaboni katika kila molekuli inaweza kuvunjwa, na molekuli mbili zinaweza kuunganishwa na kifungo cha kaboni-kaboni. Baada ya mita mbili kuunganishwa, elektroni mbili za bure za valence hubakia kila mwisho wa mnyororo ili kuunganisha mita nyingine au P-strands. Mchakato huo unaweza kuendelea kuunganisha mita zaidi na polima pamoja hadi utakaposimamishwa kwa kuongezwa kwa kemikali nyingine (terminator) inayojaza dhamana inayopatikana katika kila mwisho wa molekuli. Hii inaitwa polima ya mstari na ndio mhimili wa ujenzi wa misombo ya thermoplastic.
Msururu wa polima mara nyingi huonyeshwa katika vipimo viwili, lakini ikumbukwe kuwa wana muundo wa polima wenye dhima tatu. Kila kiungo kiko kwenye pembe ya 109° hadiinayofuata, na kwa hivyo uti wa mgongo wa kaboni unapita kwenye nafasi kama mnyororo uliosokotwa wa TinkerToys. Wakati voltage inatumika, minyororo hii hunyoosha, na urefu wa P unaweza kuwa maelfu ya mara zaidi kuliko katika miundo ya fuwele. Hizi ndizo sifa za kimuundo za polima.
