Науковий реферат
Полімери
Зміст
I. Вступ----------------------------------------------------------- 2
II. Теоретична частина----------------------------------------- 3
1.) Що таке полімери?-------------------------------------- 3
2.) Отримання полімерів----------------------------------- 4
3.) Агрегатний стан полімерів---------------------------- 5
4.) Полімерні волокна-------------------------------------- 5
5.) Полімерні рідкі кристали, надміцні волокна------ 9
6.)Анологія полімерного ланцюга Броунівського руху 10
III. Експериментальна частина------------------------------- 12
IV. Висновки----------------------------------------------------- 20
V. Список літератури----------------------------------------- 21
VI. Додатки------------------------------------------------------- 22
Вступ
Полімери мають широке технологічне застосування, починаючи з поліетиленових пакетів, гуми, тканин, паперу. Полімери відіграють важливі ролі і в живій природі: це молекули ДНК, в яких є генетична інформація і під керуванням яких працює жива клітина; молекули білків, шкіри, волосся, нігтів і багато іншого.
Мене ця тема зацікавила тим, що полімери – це надзвичайно цікаві речовини, над якими працюють багато вчених.
Існує багато методів дослідження полімерів, наприклад, вимірювання спектру поглинання полімерної плівки, за допомогою ренгену, та інші.
У цих речовин надзвичайно цікаві фізичні властивості, наприклад, у полімерів при нагріванні виникає анізотопія, тобто вони орієнтуються.
Отже, полімери – це речовини, які часто зустрічаються і в природі, і в житті людини з дуже цікавими фізичними властивостями.
Що таке полімери ?
Полімери – це речовини, що складаються з макромолекул, тобто з довгих ланцюгів окремих мономірних молекул. Структура ланок ланцюгів змінюється від одного полімеру до іншого.
. . . CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 . . .
Хімічна структура поліетилену мал. 1.1 а
Hа мал 1 .1 а схематично показано стуктуру найпростішого полімерного ланцюга макромолекули поліетилену.
Видно,що ця макромолекула складається з груп CH2 (які називаються ланками ланцюга),з’єднаних в ланцюг ковалентними хімічними зв’язками.
Для того, щоб молекула вважалась полімерною,число ланок в ланцюгу N повинно бути велике N >>1.Молекули полімерів такі ,як на мал. 1.1 а ,які не зустрічаються в природі, а синтезуються в хімічній лабораторії або на заводі (такі полімери називаються синтетичними) ,звичайно складаються з десятків тисяч ланок: N = 10 – 10.
Природні полімерні ланцюги можуть бути і довшими.Самими довгими з відомих полімерів є макромолекули ДНК , для них число мономірних лнацюгів в ланцюгу досягає міліарда (N = 10)(Літ 3. ст. 7).Через таку велику довжину ланок молекули полімерів і називають макромолекулами.
Таким чином, головною особливістю макромолекул є ланцюгова побудова, велика довжина та гнучкість, тобто присутність великої кількості конгломерації полімерного ланцюга, пов’язаних зі зміною кутів між окремими сегментами полімерного ланцюга. Та зв’язками між головним полімерним ланцюгом та додатковим мал. 1.1б.
. . . CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 . . .
Хімічна структура полістиролу мал. 1.1б
В результаті гнучкості полімерні ланцюги заплутуються в просторі в неупорядкований клубок (мал. 1.2б).
Конформація заплутаного клубка мал. 1.2б
Якщо мономірні ланки однакові – це гомополімери, якщо ж складаються з різних типів – це гетерополімери, або ж сополімери, наприклад ДНК. Полімерні ланцюги можуть змішуватися у різні способи утворюючи розгалуджені сітки.
Отримання полімерів
Довгі полімерні ланцюги отримують в результаті синтезу з низько- молекулярних з’єднань мономерів.Два осовні способи синтезу – полімеризація та поліконденсація.
При полімеризації відбувається послідовне приєднання мономерів до полімерного ланцюга ,що зростає згідно схеми An + A = An+1.
Для цього необхідно,щоб молекула мономера містила хоча б один подвійний або потрійний зв’язок.Поскільки полімеризація складається просто в перерозподілі валентних зв’язків між молекулами речовини (один подвійний зв’язок перетворюється в два одиничних),вона не супроводжу-ється виділенням побічних продуктів, проходить без зміни елементарного складу(складу атомів, які входять в систему ,що полімеризується).
Виникають істотні питання:при яких умовах починається процес росту ланцюга і коли цей прцес закінчується? Виявляється ,що сама по собі реакція полімеризації не буде проходити.Необхідно витратити енергію для створення із мономера активного центра(ініциатора полімеризації). Таким активним центром може бути вільний радикал або іон. Створення активних центрів може прходити під впливом теплової енергії,світла,радіактивного опромінення, при введенні в систему ініциаторів – речовин,які
легко створюють вільні радикали(наприклад перекис водню).Після створення активного центру ,реакція полімеризації проходить самотійно.
Агрегатний стан полімерів
Полімер може бути в одному із чотирьох станів: частково – кристалічному, склоподібному, високоеластичному та в’язкорідкому.
В якому саме – це залежить від сили і характеру взаємодії ланок.
Всі чотири можливих стани полімерних речовин дуже важливі з погляду практики.
Гуми використовуються в високоеластичному стані.А пластмаси – це полімерні речовини ,які в період формування виробів знаходяться в в’язкорідкому або високоеластичному стані, а під час експлуатації в склоподібному або частково – кристалічному стані.Існує ще один клас полімерних речовин – волокна.Для нас він не меньш важливий хоча б тому , що з волокон виготовляють майже весь одяг для людини. ( літ.1 ст.26)
Полімерні волокна
Що ж це таке і якому агрегатному стану відповідають полімерні волокна?
Фізичний стан ,в якому мають знаходитись полімерні волокна при їх використанні,визначабться їх практичним призначенням. Ясно ,що волокна повинні бути досить міцними і не повинні помітно розтягуватись під дією звичайних продольних напружень,які виникабть в волокні при його експлуатації.Це зразу виключає з розгляду для волокон високоеластичний та в’язкорідкий стани.Що стосується двох інших станів полімерів,то волокна можуть бути як частково – кристалічними (целюлозні волокна, найлон, лавсан) так і склоподібними (нітрон ,орлон).Проте структура волокон в цих станах має важливу особливість.
Якщо б полімерні ланцюги в частково – кристалічних волокнах були розташовані ,як показано на мал 2.1 в ,а в склоподібних волокнах - як показано на мал 2.1 а ,то такі волокна були б дуже низької якості. Їх міцність була б невелика ,деформованість ,навпаки,була б значною.
мал 2.1 а структура полімерної рідини
мал 2.1 в структура часково – кристалічного полімерного тіла
Дослідження структури частково – кристалічних природних волокон показали ,що кристали в них розміщені не хаотично ,як на мал 2.1 в ,а в більшості випадків параллельно осі волокна (мал 2.3а).
мал 2.3а структура орінтованих часково – кристалічних полімернх тіл
Точно таку ж переважну орієнтацію полімерних ланок вздовж осі волокна намагаються створити і в хімічних волокнах – як в частково – кристалічних, так і в тих ,що знаходяться в аморфному стані(мал 2.3б).
в них переважно орієнтовані вздвж осі волокна.Чим вище степінь анізотропії,тим вище модуль Юнга для поздовжних деформацій і тим міцнішим буде волокно. В воло
(наприклад із бавовни та шерсті) про формування такої сруктури попіклувалась сама природа. Дійсно ці частково – кристалічні волоспочатку сильно анізотропні ,як на мал 2.3а. А як же хімічні волокна? Виникають питання
забезпечити необхідну степінь анізотропії ? Для цього переводять полімерякого хочуть приготувати волокно в в’язко - рідкий стан.Проте отриманне таким чином волокно не є достатньо орієнтованним.Його структура відповідвє мал 2.1 а та 2.1 в. Щоб отримати структури мал 2.3а та мал 2.3б , до твердого волокна застосовують витяжку при те
яка перевищує температуру аморфних областей. На мал. 2.4 показана характерна залежність ро
відносного видовження волокна ▲l / l для волокон з частково – криса-лічних полімерів. При малих зна
(оборотні: після зняття навантаження волокно повертається до попередньстану).Проте ,коли напруження ,збільшуючись ,досягає значення σ0 (мал.2.4) ,деформація починає збільшуватись без зміни прикладеної нанавіть при її невеликому зменьшенні. На волокні утворюється так наз. „шийк
весь зразок (мал.2.5). Таким чином ,волокно може розтягнутись в декілька разів. Деформації ,які виникають в волокні після утворення „шийки” є незворотні. σ
мал. 2.4 Залежність напруги від віносної деформації▲l / l для неорінтованого частково – кристалічного волокна.
З молекулярної точки зору утворення „шийки”(мал.2. 5. ) значить, що навантаження, прикладене до волокна, є настільки сильним, що руйнується частково-кристалічна структура з ізотропною орієнтацією кристалів, мал.
2.1.в.
мал. 2. 5. Процесс утворення шийки при розтягненні волокна.
В зоні „шийки” полімерна структура орієнтується, внаслідок чого ланцюг орієнтується так, як показано на малюнку 2. 3. а, тобто волокно стає анізотопним, тобто, більш міцним.
Також, більша міцність пов’язана з тим, що збільшується кристалічність, тобто, частина об’му, яку займають кристали в частково-кристалічному волокні. (літ.1 ст.36)
Полімерні рідкі кристали, надміцні волокна
Полімер може перебувати в стані, в якому він буде міцнішим за сталь, цей стан – рідкокристалічний.
Рідкокристалічний стан – це підклас в’язко-текучого стану.
Рідкий кристал – анізотопна полімерна рідина, при чому анізотопія виникає без будь-яких зовнішніх чинників, наприклад, розтягуванні волокна(мал 2. 6)
Анізотопія виникає із-за того, що інакше неможливо розмістити ізотопним чином систему частин витягнутої форми достатньої густини.
Це можна пояснити на прикладі сірників:
1. Розмістимо хаотично сірники на певній площі.
2. Зменьшуєм площу, на якій розміщені сірники, при цьому ми досягаємо, здавалось би, мінімальної площі, на якій розміщені сірники:
3. Але можлива ще менша площа, на якій розміщені сірники:
мал 2.6 Дослід з сірниками на площині
Самовільно виникаючий при великих концентраціях розчину молекул витянутої форми анізотопний стан називається рідкокристалічним.
Починаючи з деякої степіні асиметрії молекул (відношення довжини до діаметру) рідкокристалічний стан буде діяти і в розплаві витянутих молекул.
Термін рідкий кристал виник тому ,що властівості речовини в рідкокристалічному стані є проміжними між властивосями рідини і кристалічного твердого тіла. Як і в рідинах, в рідких кристалах відсутній
дальній порядок в розміщенні молекул.Так само ,як і рідини більшість
рідких кристалів є текучими речовинами.В той же час, як і кристалічні тверді тіла, рідкі кристали анізотропні – їх молекули анізотропним чином розподілені згідно орієнтаціям.
З мал. 2.6 видно ,що утворення рідкокрисалічного стану найбільш притаманне тим речовинам, молекули яких мають витягнуту форму.
Причому чим більша степінь асиметрії молекул, тим меньша повинна бути концентрація розчину,який відповідає самовільній орієнтації.
Ясно, що в розчинах макромолекул з жорстким ланцюгом рідкокристалічний стан повинен створюватись досить легко і в широкій області концентрацій.Дійсно, ступінь асиметрії таких молекул, так як на великих масштабах вони заплутуються в клубки, визначається відношенням довжини максимальнї ділянки ланцюга ,який ще можна
(приблизно) вважати прямолінійним до характерного діаметра ланцюга d.
Для жорстколанцюгових полімерів відношення l/d може бути достатньо великим. Наприклад для ароматичних поліамідів , воно може досягати декількох сотень.А це озачає, що навіть коли об’ємна доля ароматичного полімера в розчині досягає декількох відсотків, такий розчин повинен бути рідкокристалічним – макромолекулярні ланцюги в такому розчині
повинні бути переважно орієнтовані вздовж напряму самовільної орієнтації.
Повернемся тепер до проблеми отримання надміцних волокон. Істот-
ним є використовувати значну анізотропію, яка виникає в рідкокриста-лічному розчині, і формувати волокно безпосередньо з такого розчину.
При цьому зразу ж після формування, додаткової витяжки та видалення розчинника ми повинні отримати сильно орієнтоване волокно,
степінь орієнтації, якого суттєво перевищує ту, яку можна отримати тільки за допомогою орієнтаціонної витяжки.Практично таким чином з
рідкокристалічного розчину ароматичних поліамідів вдається отримати волокна міцність яких така ж , як і у сталі. Такі волокна були отримані 20
років тому. Зараз вони широко застосовуються в різних галузях промисловості. (літ.1 ст.38)
Аналогія полімерного ланцюга броунівському руху
Щоб краще зрозуміти властивості полімерів необхідно описати їх на основі простих моделей, наприклад, моделі броунівського руху.
ft;">Ми розглянем способи математичного опису самої простої моделі полімера – моделі ідеального полімерного клубка.
Сам Броунівський рух був відкритий англійським ботаніком Робертом
Броуеном в 1827 році.Він спостерігав в мікроскоп хаотичні „танці” розчи-нених у воді часточок квіткового пилку.
Остаточне розуміння природи броунівського руху було досягнуто в 1905 -1096 роках в роботах Альберта Ейнштейна і польського фізика
Маріана Смолуховського. Ейнштейн і Смолуховський показали ,що броунівський рух є невідворотним наслідком хаотичного теплового руху молекул і його можна розуміти ,як хаотичний рух самих броунівських частинок.Броунівська частина рухається із –за ударів оточуючих молекул рідини або газу, тому броунівська траекторія є послідовністтю багатьох маленьких поворотів, дуже часто розташованих один до одного.
В цьому сенсі, шлях частинки аналогічний конформації полімерного ланцюга.
Ясно, що роздивитись окремий злам траекторії броунівської частинки
від удару однієї молекули неможливо ні в який мікроскоп. Але теорія Ейнштейна–Смолуховського показала, що лінію, яка є послідовністтю
хаотичних зламів можно відрізнити від звичайної більш – менш гладкої кривої, навіть коли не бачиш самих зламів.
Точно так само конформація полімерного ланцюга в клубку принципово відрізняється від більш чи меньш витягнутої в якомусь напрямку.
Поясним різницю між витягнутою та зламно – заплутаною траекторією.
Для броунівської частинки різниця наступна:
- при русі вздовж прямої R = v(t1 - t 2); (4.1)
- при броунівському русі згідно
Ейнштейна – Смолуховського R = l1/2
[v(t1 - t 2)]1/2
. (4.2)
Де R – відстань між точками, в яких рухома частинка находилась в моменти часу t1 і t 2 (t1 > t 2), v – середня швидкість руху в формулі (4.1);
В формулі (4.2) l - характерний параметр розмірності довжини
(l = mkT)/(3πηr); R – середньквадратичне зміщення R2
= [(R
2
– R
1
)
2
], де
R
1
і R
2
–
радіуси – вектори, які характиризують положення частинки в моменти t1 і t 2, а [ ] означають середнє по багатьом броунівським траекторіям.
В застосуванні до полімерного ланцюга аналог формули Ейнштейна – Смолуховського (4.2) наступний: нехай L – довжина контура ланцюга.
Ясно ,що ця величина для полімера заданої хімічної природи прямо пропорційна числу ланок в ланцюгу. Довжина L – це аналог v(t1 - t 2) –
Довжини шляху, пройденого вздовж контуру траекторії. Із-за
зламно – заплутаної просторової конформації середньквадратична відстань R між кінцями ланцюга R2
= [(R
2
– R
1
)
2
] сильно відрізняється
від L і не пропорційна L.Величина R отримується із формули (4.2)
заміною v(t1 - t 2) на L, тому
R = l1/2
L1/2
= (lL) 1/2
. (4.3). (літ.1 ст.66)
Експериментальна частина
Я провів дослідження на спектрально-обчислювальному комплексі КСВУ-23 та оптичному мікроскопі на базі інституту фізики з полімерною плівкою ді-n-гексилсилану (мал. 2.) під керівництвом свого наукового керівника, професора, доктора фізико-математичних наук Остапенко Ніни Іванівни. Але спочатку про сам полімер.
Полі(ді-n-гексилсилан) (ПДГС) є одним з найбільш досліджених кремній-органічних полімерів. Основний полімерний ланцюг цього полімеру складається з атомів кремнію, а бічні групи містять органічні молекули С6
Н13
Мал.1 Структурна формула кремінево -органічного полімера ПДГС
Для ПДГС характерний фазовий перехід типу порядок-безлад : при температурі нижче за температуру фазового переходу (Т~42 С) він переходить з розупорядкованої фази у впорядковану фазу. Впорядкована фаза пов'язана зі зміною в орієнтації бічних груп і з впорядкуванням полімерного ланцюга. Останнє характеризується конформаційними змінами в основному полімерному ланцюзі, коли серед багатьох можликих зв’язків між атомами кремнію залишається лише один. Впорядкування полімерного ланцюга викликає істотну зміну в спектрі поглинання плівки ПДГС, а саме, зсув смуги поглинання в довгохвильову сторону на ~ 50 нм (Мал.2, крива 1, де смуга в області 313 нм відноситься до розупорядкованої фази, а смуга з максимумом 365 нм -до впорядкованої фази). Такий істотний зсув спектру поглинання свідчить про значну чутливість полімеру до конформаційних змін його фрагментів і про впорядкованості його структури.
Висока рухливість носіїв заряду визначає використання кремній-органічних полімерів для транспорту носіїв заряду в органічних електролюмінесцентних пристроях. Орієнтація цих полімерів істотно збільшує їх фотопровідні властивості, що стимулює дослідження процесів орієнтації і організації в цих системах, які виникають при переході полімера в рідко-кристалічну фазу.
В даній роботі досліджуються зміни конформації і орієнтації плівок ПДГС, що виникають при переході з впорядкованої конформації в розупорядковану конформацію з утворенням рідко-кристалічної фази при нагріванні полімера вище за температуру фазового переходу. Слід зауважити, що методи оптичної спектроскопії, в порівнянні з традиційними структурними методами, дозволяють більш однозначно і набагато простіше аналізувати такі якісні характеристики як виникнення рідко-кристалічної фази в полімері і її еволюцію при зміні температури і параметрів системи.
Методи дослідження
Плівки ПДГС одержані за допомогою поливу розчину полімеру в толуолі на підкладки з кварцу, що розташовуються на центрофузі. При обертанні розчин рівномірно розтікається по піддкладці з утворенням плівки при висиханні рлозчинника. Автором цієї роботи під керівництвом наукового керівника були виміряні спектри поглинання плівок ПДГС на спектрально-обчислювальному комплексі КСВУ-23 та поверхня плівок за допомогою оптичного мікроскопа. Схема спектрального прилада КСВУ-23 дана на Мал. 3.
Спектральний обчислювальний універсальний комплекс КСВУ-23призначени для дослідження спектрів поглинання і люмінесценції в діапазоні від 200 до 1200нм.
Оптична схема спектрального комплекса (Мал. 3) включає в себе схеми освітлювальної системи , монохроматора, кюветного відділення і блока фотоприймача.
Освітлювальна система складається з змінних джерел випромінювання і дзеркального конденсатора. В якості джерела випромінювання використовується дейтерієва лампа і лампа накалу, що дозволяє перекривати всю область.
Поворотне дзеркало 2, яке вводиться в світловий пучок і виводиться з нього, почергово направляється на сферичне дзеркало 4 світло від джерела 1 і 3. Сферичне дзеркало 4 і поворотне дзеркало 8 проектується зі збільшенням 1,8 зображення джерела світла на вхідну щілину 6 монохроматора. Для зрізання високих порядків дифракції використовують блок змінних фільтрів 5.
В комплекті кожного монохроматора маємо лінзову конденсорну систему для освітлення вхідної щілини різними джерелами випромінювання. Змінна щільова лінза 7 монохроматора служить для узгодження світлових розмірів оптичних елементів конденсора і монохроматора.
Монохроматор включає: вхідну і вихідну щідини, набір дзереал для фокусування світла на дифракційну решітку та дифракційну решітку, що Мал. 3 Оптична схема приладу КСВУ-23.
розкладає біле світло в спектр. 9 - це кюветне відділення, де є спеціальне
устаткування для кріплення плівок та розчинів полімерів. 10- це фотоелектронний помножувач. 11- персональний компютер, що фіксує всі дані експеримента і дозволяє їх аналізувати.
Нагрів зразків вище температури фазового переходу проводився в стандартній пічці. Далі зразок, нагрітий до потрібної температури, охолоджувався до кімнатної температури і реєструвався його спектр поглинання при кімнатній температурі. Оптична текстура плівок ПДГС при нагріванні від кімнатної температури до 100 С досліджувалась за допомогою поляризаційного оптичного мікроскопа, який містив в собі контролюючий нагрів зразків.
Експериментальні результати.
На мал. 2 (криві 2-5) представлені спектри поглинання зразка ПДГС, нагрітого в інтервалі 70- 100 С і охолодженого після кожного нагрівання до кімнатної температури, а також спектр ненагрітого зразка (крива1) Видно, що в цьому випадку в спектрі нагрітого зразка виникають нові смуги (відмічені на малюнку) в порівнянні зі спектром ненагрітого зразка.
Мал.2.
Спектри поглинання початкової плівки ПДГС (Т=20 С) (1), а також після її нагрівання до 70 С (2), 80 С (3), 90 С (4) і 100 С (5) з подальшим охолодженням після кожного нагрівання.
З дослідження дифракції рентгенівських променів плівок ПДГС відомо про спонтанне утворення рідко-кристалічної фази в цих плівках при їх нагріванні вище температури фазового переходу. Показано, що полімерні ланцюги орієнтуються в цьому випадку у вигляді циліндрів в гексагональній градці (Мал. 4.). (літ.2 ст 2657)
Мал.4.
Структура плівок ПДГС, що виникає при температурах, вище за температуру фазового переходу.
Можна припустити, що при підвищенні температури за рахунок внутрішньомолекулярного розупорядкування бічних груп стають можливими рухи полімерних ланцюгів, що приводять до збільшення міжмолекулярної взаємодії між сусідніми полімерними ланцюгами. Це може приводити до збільшення орієнтації і упаковки сусідніх полімерних ланцюгів і до їх впорядкування у вигляді циліндрів в гексагональній градці (Мал 4 ).
Таким чином, нагрівання полімерної плівки вище за температуру фазового переходу повинно ініціювати спонтанний перехід полімеру в рідко-кристалічну фазу. Виникнення рідко-кристалічної фази відбувається, коли полімер знаходиться в розупорядкованій конформації, тому утворення цієї фази можна спостерігати по появі нових особливостей на поверхні полімеру саме при температурах вищих за температури фазового переходу. Дійсно, існування рідко-крсталічної фази в ПДГС при його нагріванні вище температури фазового переходу підтверджується появою на поверхні плівки оптичної текстури в інтервалі температур (50-100 С) (Мал. 5). Ця текстура характерна для класичної рідко-кристалічної циліндричної мезофази. В нашому випадку циліндри утворюються при орієнтації полімерних ланцюгів.
Мал.5.
Оптична текстура плівки PDHS після його тривалого нагрівання від 20 С до 100 С (x65, в схрещених поляризаторах).
При зниженні температури плівки до кімнатної температури, полімер ПДГС переходить в упорядковану конформацію, тому в полімері повинні виникати дефектні стани, пов'язані із залишковими явищами при перетворенні полімеру з рідко-кристалічної фази, що знаходиться в розупорядкованій конформації, в упорядковану конформацію. Смуги з максимумом 343, 356, 374 нм в області розупоряднованої конформації мабуть пов'язані з переходами в такі дефектні стани. Ці дефектні стани, мабуть, пов'язані з утворенням близько розташованих агрегатів в полімері за рахунок міжмолекулярної взаємодії сусідніх полімерних ланцюгів.
При утворенні рідко-кристалічної фази полімерні ланцюги орієнтуються один відносно одного і це повинно приводити до збільшення середньої довжини сегментів полімерного ланцюга. Отже, при охолодженні полімерної плівки ПДГС після попереднього відпалу вище за температуру фазового переходу до кімнатної температури повинна збільшуватися довжина сегментів полімерного ланцюга. Це в свою чергу повинно привести до зсуву смуги поглинання упорядкованої конформації в довгохвильову сторону. В спектрі поглинання плівки, охолодженої до кімнатної температури після попереднього нагріваня, дійсно виникає більш довгохвильова смуга з максимумом 375 нм, положення якої і інтенсивність залежать від температури відпалу (Мал.2, криві 2-5).
Висновки
Методами оптичної спектроскопії досліджено виникнення рідкокристалічної фази в плівках кремнієво-органічного полімеру ПДГС, яке ініційоване нагріванням плівок вище температури фазового переходу в інтервалі температур 50-100 С.
Виникнення рідкокристалічної фази в полімерних плівках після термообробки підтверджується появою класичної рідкокристалічної текстури на поверхні плівок при температурі вище температури фазового переходу.
З утворенням рідко-кристалічної фази пов'язано і виникнення дефектних смуг в спектрах поглинання відпалених зразків, охолоджених до кімнатних температур. Дефектними станами, напевне, є агрегатні структури, які утворюються в результаті міжмолекулярної взаємодії сусідніх полімерних ланцюгів.
З орієнтацією полімерних ланцюгів, що виникає при утворенні рідко-кристалічної фази, пов'язано зсув смуги поглинання в спектрах відпалених плівок в довгохвильову сторону.
Висновки
Отже, полімери – це надзвичайно цікаві речовини, які складаються з макромолекул, хаотично заплутаних у клубки. Вони можуть перебувати в одному з чотирьох агрегатних станів: в’язкорідкому, склоподібному, високоеластичному та рідкокристалічному.
Стан, в якому при великій концентрації витягнутих макромолекул полімерів, вони орієнтуються називається рідкокристалічним, така орієнтація є незворотною, так само, як під час процесу утворення шийки.
Полімерна плівка (ді-n-гексисилан), нанесена на кварцову підкладинку і орієнтована за допомогою нагрівання, може зберігатись більше 3 років майже без порушення орієнтації.
Спектр поглинання полімера дуже сильно залежить від ступені орієнтованості полімера ( за допомогою нагрівання полімерної плівки) мал.2.
В полімері ПДГС при нагріванні його вище температури фазового переходу (50-100c) виникає рідко-кристалічний стан мал.5.
Також це доведено за допомогою дифракції рентгенівських променів, це явище відбувається із-за розупорядкування бічних груп та посилення взаємозв’язків між макромолекулами полімерів.
Список літератури
1. „
Фізика в світі полімерів”. Бібліотека „Квант” , випуск 74, 1989р.
А. Ю. Гросберг, А. Р. Хохлов.
2. Lovinger A.J., Schilling F.C., Bovey F.A., Zeigler J.M.
„Macromolecules”. 1986р. Том 19. Ст. 2657.
3. Уотсон Дж. „Подвійна спіраль” Мир 1969р.