Введение. Данное методическое пособие предназначено для обучения студентов в рамках специальности 071000

Данное методическое пособие предназначено для обучения студентов в рамках специальности 071000. Его основное содержание составляют базовые знания, при этом особое внимание уделено тем из них, которые раскрывают физическую природу уникальных свойств полимеров. Данный материал, наряду с фундаментальностью, доступностью и иллюстративностью изложения, позволит студенту сформировать полную и ясную картину о физической природе и особенностях полимерного состояния вещества, не прибегая к разрозненным сведениям из отдельных учебных пособий.

Наука о полимерах стала развиваться как самостоятельная область знания к началу Второй мировой войны и сформировалась как единое целое в 50-х годах XX столетия. Она тесно связана с физикой, физической, коллоидной и органической химией и конечно ее значение для материаловедения и развития технического прогресса в целом трудно переоценить. Можно без преувеличения сказать, что физика полимеров – одна из наиболее развивающихся областей науки. Крупнейшие отрасли промышленности: резиновой, пластических масс, химических волокон, пленок, лаков и клеев, электроизоляционных материалов – перерабатывают и применяют полимеры. Развитие практически любой отрасли народного хозяйства сегодня невозможно без применения полимеров.

Широкое использование и высокие темпы роста производства полимеров обусловлены, в первую очередь, разнообразием их физических, химических и механических свойств. Для направленного изменения свойств, т.е. для установления связи состав – структура – свойства, необходимо владеть знаниями о структуре полимеров и способах ее регулирования. Решение этой задачи требует серьезного анализа и обобщения обширной информации в области физики полимеров, накопленной за последние годы.

Термин «полимерные материалы» является обобщающим. Он объединяет три обширных группы синтетических пластиков, а именно: полимеры;пластмассы и их морфологическую разновидность — полимерные композиционные материалы (ПКМ) или как их еще называют армированные пластики. Общее для перечисленных групп то, что их обязательной частью является полимерная составляющая, которая и определяет основные термодеформационные и технологические свойства материала.

Полимеры – это вещества, молекулы (макромолекулы) которых состоят из большого числа повторяющихся групп атомов (звеньев).

Звенья представляют собой низкомолекулярные вещества, мономеры, молекулы которых способны в определенных условиях к последовательному соединению друг с другом в результате химической реакции синтеза. Таким образом, между собой звенья соединены в цепи химическими связями.

Макромолекулой принято называть молекулу полимера, молекулярная масса (ММ) которой определяется степенью полимеризации мономеров, то есть числом (n) мономерных звеньев с молекулярной массой М в единичной цепи

n·М = ММ. (1)

В зависимости от значений М и nмолекулярная масса полимеров может изменяться в весьма широких пределах от 3·10² до 2·10⁶ единиц.

Принято следующее, в определенной мере условное, разделение полимеров по величине молекулярной массы:

Олигомеры — это полимеры с ММ < 5·10³.

Полимеры имеют молекулярную массу 5·10³ ≤ММ ≤ 5·10⁵. К этой группе принадлежит абсолютное большинство разновидностей полимеров.

Сверхвысокомолекулярные полимеры имеют ММ > 5·10⁵.