Сопротивление в полимерной структуре

В области материаловедения полимеры привлекли много внимания благодаря своим разнообразным свойствам и широкому применению. Среди них химическая стойкость полимеров является одним из ключевых факторов, определяющих их область использования и срок службы. Молекулярная структура полимеров, включая тип связи, длину цепи и кристалличность, значительно влияет на их химическую стойкость. ​

С точки зрения типа связи различие в стабильности различных химических связей в молекулах полимера напрямую влияет на их химическую стойкость.

Например, углерод-углеродные (C-C) связи и углерод-водородные (C-H) связи имеют высокие энергии связи, что делаетполимерыс этими связями относительно стабильными и не подверженными реакции с химическими реагентами. Как полиэтилен, его молекулярная цепь в основном состоит из C-C и C-H связей, которые могут поддерживать хорошую стабильность во многих общих химических средах. 

Напротив, полимеры, содержащие функциональные группы, такие как эфирные и амидные связи, имеют относительно низкие энергии связи. В химических средах, таких как кислоты и щелочи, реакции гидролиза склонны происходить, что приводит к разрыву молекулярной цепи полимера и снижению химической стойкости. Например, в полиэфирных полимерах эфирные связи будут быстро гидролизоваться в щелочных средах, что приведет к быстрому ухудшению свойств материала. ​

Влияние длины цепи на химическую стойкость полимера не следует игнорировать. Говоря в общем, более длинные молекулярные цепи могут обеспечить больше межмолекулярных сил, таких как силы Ван-дер-Ваальса и водородные связи. Эти межмолекулярные силы заставляют молекулярные цепи полимера запутываться и связываться более плотно, образуя физический барьер, препятствующий проникновению молекул химических реагентов.

В качестве примера, принимая поливинилхлорид, с увеличением степени полимеризации, то есть с увеличением длины молекулярной цепи, его способность противостоять эрозии химическими реагентами постепенно увеличивается. Из-за более сложной структуры запутывания между молекулами полимера с длинной цепью молекулам химических реагентов труднее диффундировать внутрь полимера, тем самым защищая молекулярную цепь от разрушения и улучшая химическую стойкость.

Однако, когда молекулярная цепь слишком длинная, это может привести к ухудшению технологических свойств полимера, что также необходимо всесторонне учитывать в практических приложениях. ​

Кристалличность является еще одним важным фактором в структуре полимера, который влияет на химическую стойкость. В кристаллической области молекулярные цепи полимера расположены регулярно и упорядоченно, а межмолекулярные силы сильнее, образуя плотную структуру.

Эта плотная структура ограничивает путь диффузии молекул химических реагентов, затрудняя их проникновение внутрь полимера. Например, изотактический полипропилен обладает более высокой степенью кристалличности и более устойчив к химическим реагентам, чем атактический полипропилен.

Для полимеров с высокой кристалличностью молекулам химических реагентов необходимо преодолевать большее сопротивление, чтобы войти в полимер и реагировать с молекулярными цепями. Однако, чем выше кристалличность, тем лучше. Слишком высокая кристалличность сделает полимер жестким и хрупким, снизит его механические свойства и прочность, а также повлияет на его фактическое использование. ​

Сшитые полимеры обычно обладают лучшей химической стойкостью, чем линейные полимеры. Это явление является результатом комбинированного воздействия вышеуказанных структурных факторов. Сшитая структура соединяет молекулярные цепи полимера друг с другом через химические связи, образуя трехмерную сетевую структуру.

Эта структура значительно ограничивает движение молекулярных цепей и усиливает межмолекулярную связь. Если молекулы химических реактивов хотят разрушить сшитые полимеры, им необходимо не только преодолеть межмолекулярные силы, но и разрушить эти сшитые химические связи, что значительно увеличивает сложность. 

Например, фенольная смола, как типичный сшитый полимер, демонстрирует отличную химическую стойкость к кислотам, щелочам и органическим растворителям и широко используется в области антикоррозионных покрытий для химического оборудования. Однако линейные молекулярные цепи полимера поддерживаются только межмолекулярными силами и относительно рыхлые. Молекулы химических реактивов с большей вероятностью проникают и реагируют с молекулярными цепями, что приводит к химическому разрушению.​

В целом, молекулярная структура полимеров, независимо от типа связи, длины цепи или кристалличности, оказывает важное влияние на химическую стойкость через их соответствующие механизмы действия. В практическом применении ученые-материаловеды могут разрабатывать и подготавливать полимерные материалы с определенной химической стойкостью, изменяя молекулярную структуру полимеров в соответствии с конкретными потребностями, чтобы удовлетворить требования использования в различных областях и способствовать тому, чтобы полимерные материалы играли более значимую роль в большем количестве областей.

Наша платформа соединяет сотни проверенных китайских поставщиков химических веществ с покупателями по всему миру, способствуя прозрачным сделкам, лучшим бизнес-возможностям и высокоценным партнерствам. Независимо от того, ищете ли вы оптовые товары, специальные химикаты или услуги по индивидуальному закупу, TDD-Global заслуживает доверия и является вашим первым выбором.