Полимеры
В отличие от низкомолекулярных соединений полимеры не бывают по лностью кристаллическими. В них лишь существуют области, обладающие различной степенью упорядоченности, размеры которых намного превышают размеры отдельных макромолекул.
Под надмолекулярной структурой полимеров (НМС) понимают способ упаковки макромолекул в некоторых пространственно-выделяемых элементах, их форму, размеры и характер взаимосвязи.
Надмолекулярная структура является характерной особенностью высокомолекулярных соединений, во многом определяющей их технологические и эксплуатационные свойства. Например, со степенью кристалличности, под которой понимают долю регулярно построенной фазы, связаны физико-механические, теплофизические - практически все свойства, предопределяющие методы переработки, назначение и срок эксплуатации полимера.
Следует подчеркнуть многочисленность и иерархическую сложность надмолекулярных образований, уровни которых можно классифицировать по трем признакам - геометрическим, кинетическим и термодинамическим.
По кинетическим, связанным с подвижностью структурных элементов, и термодинамическим, определяющим устойчивость, признакам надмолекулярные структуры делят на стабильные и нестабильные при литье пластмасс. Термодинамически стабильные структуры носят постоянный или дискретный характер, в отличие от термодинамически нестабильных - флуктуационных. Многообразие надмолекулярных структур по геометрическим или размерным параметрам можно выстроить в следующий ряд
- кристаллографическая ячейка - 1-10 А;
- монокристаллы - 100-500 А;
- полукристаллы - 1000 А;
- поликристаллы - мкр - мм.
Простейшим элементом любой кристаллической решетки является элементарная кристаллографическая ячейка, характеризующаяся углами и периодами решетки.
Термин "монокристалл" используют для описания трехмерно регулярного макроскопического кристалла, все части которого относятся к одной и той же микроскопической трансляционной решетке.
Можно выделить две характеристики морфологии кристалла, под которой понимают их форму и структуру: габитус (внешний вид) и трахт кристалла, т.е. его форму как комбинацию простых. Эти характеристики кристаллов в основном определяются условиями кристаллизации полимеров.
В кристалле принято выделять в соответствии с законом Браве-Фриделя главные грани, то есть те, которым отвечают наибольшие параметры кристаллической решетки при литье пластмасс.
Монокристалл отличается от двойникового кристалла, который имеет общими не все, а только некоторые элементы (направления), и в котором решетка претерпевает резкое изменение на одной или нескольких четко выраженных плоскостях (плоскости двойникования).
Поликристаллические образцы состоят из монокристаллов и кристаллов-двойников, которые не имеют общих элементов направления, кроме случайных.
Конформацию полимерной цепи на уровне размеров кристаллитов называют макроконформацией в отличие от микро-конформации, определяющей относительное пространственное положение атомов в цепи.