Химия и физика полимеров. Сутягин В.М - 137 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

137
ГЛАВА 12
ГИБКОСТЬ ЦЕПИ ПОЛИМЕРОВ
Важнейшим свойством макромолекул является гибкость.
Гибкость макромолекул – это способность полимерных цепей изменить
свою конфигурацию или конформацию, т. е. способность изменять свою
форму. Она реализуется за счет возможности вращения вокруг связей,
образующих основную цепь макромолекул. Однако такое вращение
чаще всего не является свободным и тормозится взаимодействием
боковых заместителей, связанных с атомами, которые осуществляют
вращение. Ниже будет рассмотрена природа гибкости.
12.1. Природа гибкости макромолекул
Мысленно представим себе изолированную молекулу
полиэтилена. Известно, что угол связи С–С в ней строго фиксирован и
составляет величину 109
о
28’. Поэтому гибкость цепных макромолекул
может проявляться не за счет изменения валентных углов между
связями главной цепи макромолекулы. Тогда за счет чего же реализуется
гибкость макромолекул? Чтобы ответить на этот вопрос, удобнее
рассмотреть цепь, построенную из чередующихся атомов углерода,
соединенных простыми σ-связями. Эти связи осуществляются парами
sp
3
-гибридных электронов. Энергия простой σ-связи определяется
только интенсивностью перекрывания электронных облаков, а сама эта
σ-связь допускает возможность свободного вращения соединяемых
атомов вокруг оси связи, так как при этом интенсивность перекрывания
электронных облаков и, следовательно, энергия связи не изменяются.
На рис. 6 показано изменение формы макромолекулы
карбоцепного полимера при вращении вокруг связи между i и (i+1)
атомами углерода. Как видно из этого рисунка, поворот вокруг связи,
соединяющей i и (i+1) атомы цепи, приведет к значительному
изменению взаимного расположения различных участков
макромолекулы, и чем больше угол поворота ϕ, тем значительнее
изменяется форма макромолекулы.
Потенциальная энергия молекулы полимера при повороте одной
ее части относительно другой вследствие внутримолекулярного
взаимодействия ближнего и дальнего порядка изменяется (рис. 7).

Страницы