Войти
Точка разветвления в полимере Полимерная архитектура в наука о полимерах относится к способ разветвления приводит к отклонению от строго линейной полимерной цепи. Ветвление может происходить случайным образом, или реакции могут быть спроектированы так, чтобы нацеливаться на конкретные архитектуры. Это важная микроструктурная особенность. Архитектура полимера влияет на многие из его физических свойств, включая вязкость раствора, вязкость расплава, растворимость в различных растворителях, температуру стеклования и размер отдельных полимерных спиралей в растворе.
Различные архитектуры полимеров. Разветвления могут образовываться, когда растущий конец молекулы полимера достигает либо (а) обратно на себя, либо (б) на другую полимерную цепь, оба из которые за счет отщепления водорода могут создавать сайт роста средней цепи.
Разветвление можно количественно оценить с помощью индекса разветвления.
Эффект, связанный с разветвлением, представляет собой химическое сшивание - образование ковалентных связей между цепи. Сшивание имеет тенденцию к увеличению T g и увеличению прочности и ударной вязкости. Среди других применений этот процесс используется для упрочнения каучуков в процессе, известном как вулканизация, который основан на сшивании серой. Например, автомобильные шины имеют высокую степень сшивки, чтобы уменьшить утечку воздуха из шины и повысить их долговечность. С другой стороны, резина ластика не имеет сшивки, чтобы резина отслаивалась и не повреждалась бумага. Полимеризация чистой серы при более высоких температурах также объясняет, почему сера становится более вязкой при повышенных температурах в расплавленном состоянии.
Молекула полимера с высокой степенью сшивания называется полимерной сеткой. Достаточно высокое отношение сшивки к цепи может привести к образованию так называемой бесконечной сети или геля, в котором каждая цепь соединена по крайней мере с одной другой.
С постоянное развитие «живой полимеризации», синтез полимеров с определенной архитектурой становится все более и более простым. Архитектуры, такие как звездчатые полимеры, гребенчатые полимеры, щеточные полимеры, дендронизированные полимеры, дендримеры и кольцевые полимеры, являются возможный. Полимеры со сложной архитектурой можно синтезировать либо с использованием специально подобранных исходных соединений, либо сначала синтезируя линейные цепи, которые претерпевают дальнейшие реакции, чтобы соединиться вместе. Узловатые полимеры состоят из множества звеньев внутримолекулярной циклизации внутри одной полимерной цепи.
В целом, чем выше степень разветвленности, тем более компактна полимерная цепь. Разветвление также влияет на запутанность цепей, способность цепей скользить друг мимо друга, что, в свою очередь, влияет на основные физические свойства. Разветвления с длинными цепями могут увеличивать прочность, ударную вязкость и температуру стеклования ( (Tg) полимера из-за увеличения количества переплетений на цепь. С другой стороны, случайная и короткая длина цепи между ответвлениями может снизить прочность полимера из-за нарушения способности цепей взаимодействовать друг с другом или кристаллизоваться.
Пример влияния разветвления на физические свойства можно найти в полиэтилене. Полиэтилен высокой плотности (HDPE) имеет очень низкую степень разветвления, относительно жесткий и используется в таких применениях, как пуленепробиваемые жилеты. Полиэтилен низкой плотности (LDPE), с другой стороны, имеет значительное количество как длинных, так и коротких ветвей, является относительно гибким и используется в таких приложениях, как пластиковые пленки.
Дендример и дендрон Дендримеры представляют собой особый случай разветвленного полимера, где каждое мономерное звено также является точкой разветвления. Это имеет тенденцию к уменьшению запутывания и кристаллизации межмолекулярных цепей. Родственная архитектура, дендритный полимер, не является полностью разветвленным, но обладает свойствами, аналогичными дендримерам, из-за их высокой степени разветвления.
На степень разветвления, которое происходит во время полимеризации, может влиять функциональность используемых мономеров. Например, при свободнорадикальной полимеризации стирола добавление дивинилбензола, функциональность которого равна 2, приведет к образованию разветвленного полимера.
