1-mavzu: polimerlarning zanjirli tuzilishi, turlari va xossalari. Konfiguratsiya, konformatsiya, egiluvchanlik

Polimerlarning faza-agregat va relaksatsion holatlari.
Agregat holatlar deyilganda, jismlarni tashqi ta’sirlar (mexanik, issiqlik va boshqalar) tufayli o’z shaklini saqlashi yoki o’zgartirishi tushuniladi. Past molekulyar birikmalar uchun ularni bir-biridan joylashishi bo’yicha, zichligi va harakati bilan ajratib turadigan uchta agregat, ya’ni gaz, suyuq va qattiq holatlar mavjuddir. Polimerlar tuzilishining o’ziga xosligi va molekulalaroro o’zaro ta’sirlashish energiyasining nihoyatda yuqori bo’lganligi sababli, ularni gaz holatiga o’tkazib bo’lmaydi. Shuning uchun ham polimerlarda faqat suyuq va qattiq agregat holatlargina mavjuddir.
Polimerlarning qattiq agregat holati makromole-kulalarni yuqori darajada zich joylashishi va ular o’rtasida nihoyatda qisqa masafalar bo’lishi bilan xarakterlanadi. Unda makromolekulalar ilgarilanma va aylanma harakat qilish imkonitiga ega bo’lmaydi va faqat tebranma harakat qiladi. Bunday tebranma harakat chastotasi 10¹²-10¹³ Gst atrofida bo’ladi. Makromolekulalar tashqi kuchlar ta’sirida o’z shaklining o’zgarishiga qattiq qarshilik ko’rsatadi va elastiklik namoyon qiladi.
Polimerlar suyuq agregat holatida makromolekulalar erkinroq harakat qilish imkoniyatiga ega bo’lib, tashki ta’sirlar ostida tebranma harakatdan tashqari ilgarilanma harakat ham qiladi. Bunday harakat tufayli o’z shaklini osongina o’zgartiradi, ammo makromolekulalararo ta’sir-lashish yuqori darajada saqlanib qoladi.
Polimerlarning suyuq va qattiq agregat holatlarda bo’lishi ularni ma’lum bir mukammal tizimlar sifatida namoyon bo’lishini ta’minlaydi. Bunday tizimlarga agregat holatlaridan tashqari fazaviy va relaksastion holatlar ham xos bo’ladi. Ular quyidagicha ta’riflanadi:
-tizim - tashqi muhitdan fikran ajratilgan va o’zaro ta’sirlashishda bo’lgan jism yoki jismlar guruhi;
-gomogen tizim - bu ma’lum hajmda o’zining xossalari bilan bir biridan ajratib turuvchi chegaraga ega bo’lmagan polimerlar yoki polimer zarralar tizimidir;
-geterogen tizim -bu ma’lum hajmda sirtiy ajralishga ega bo’lgan polimerlar yoki polimer zarralar tizimidir;
-bir jinsli tizim - hajmining barcha qismida bir xil tarkibli (kimyoviy bir jins) va bir xil xossali (fizikaviy bir jins) polimerlar tizimidir;
-bir jinslimas tizim -bir jinsli tizimning teskarisi bo’lib, agarda uning xossalarini o’zgarishi sirtqi ajralishlarsiz amalga oshsa, u gomogen tizim ham bo’lishi mumkin;
-faza - bu tizimning barcha gomogen, ya’ni tarkibi, kimyoviy va fizikaviy xossalari bir xil, hamda modda miqdoriga bog’liq bo’lmagan polimerlar yoki polimer qismlarining to’plamidir;
Polimerning u yoki bu fazaviy holatga tegishli ekanligi, uning ichki holati, ya’ni molekulalarning bir-biriga nisbatan joylashishi va strukturasi bilan aniqlanadi. Bunda, muayyan termodinamik sharoitda muvozanat holati polimerning aniq bir fazaviy holati - amorf yoki kristall holati bilan belgilanadi. Polimerlarda fazaviy va agregat holatlar odatda bir biriga mos kelmaydi. Masalan, amorf polimerlar suyuq fazaviy holatida agregat holati bo’yicha ham qattiq (shishasimon, yuqori oquvchan), ham suyuq (qovushoq oquvchan) bo’lishi mumkin. Bunda struktura elementlarining tartiblanishi ikki tushuncha, ya’ni yaqin va uzoq tartiblar bilan xarakterlanadi.
Uzoq tartib deb atom, atom guruhlari yoki makromolekulalarning joylashishi shunday qat’ian tashkil bo’lishi kerakki, unda birlik struktura elementining o’lchamidan nihoyatda katta (yuz va ming barobar) masofalarda ham umumiylik saqlanishi lozim. Bunday geometrik shaklga erkin ichki energiyaning minimum miqdori to’g’ri kelishi, ya’ni samarali molekulyar harakatning namoyon bo’lmasligi strukturaviy elementlarning fazoda tartibli joylashishini yoki kristall fazasini hosil qiladi. Bu fazoda uch o’lchamli uzoq tartibli geometrik shaklni ifoda etadi.
Agar issiqlik harakati tufayli molekulalarning tartibli joylashishi noqulay bo’lsa, polimer amorf, ya’ni shaklsiz holatda bo’ladi. Bunda makromolekulalar juda yaqin masofalardagina umumiylikni namoyon qiladi va bu yaqin tartibli struktura deyiladi. Yaqin tartibli struktura asosan amorf polimerlarga tegishlidir.
Polimer sistemasini deformatsiya qilish uni muvozonat holatidan nomuvozanat holatiga o’tkazadi. Bunda sistemani tashkil etuvchi elementlar issiqlik harakati oqibatida o’zining dastlabki holatiga qaytishga, ya’ni tashqi deformastion kuchlanish ta’sirini susaytirishga yoki bo’shashtirishga intiladi. Bu o’tish, ya’ni nomuvozanat holatdan muvozanat holatga qaytish ma’lum vaqt davomida amalga oshadi va relaksatsiya (relax inglizcha bo’shashtirish) deyiladi. Oddiy hollarda ma’lum bir fizik parametrning vaqt davomida susayishi sistemani muvozanat holatdan og’ishini ko’rsatadi (II.5.1-rasmga qarang). Bu o’zgarish eksponensial tavsifga ega bo’lib, analitik ko’rinishda ifodalanadi.