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塑料極性與非極性

由于注塑加工聚合物材料不是以孤立的大分子鏈存在,而是很多分子鏈的聚集體,因此,還必須考慮分子間的作用力對分子鏈柔性的影響,很可能單個分子鏈所具有的柔順性因分子間很強的作用力的存在,使分子運動受阻而變得剛硬,反過來,分子間距因支鏈存在而拉大,使分子間作用力減弱,分子鏈有更多的轉(zhuǎn)動空間,則分子鏈顯得比較柔順,低密度聚乙烯即為一例。
 
所謂電負性,簡單來說,是原子吸引共價鍵中電子對的力量。元素原子核周圍的電子越多,電負性越大。顯然,兩元素之間電負性差值越大,兩元素結(jié)合的極性越強。分子的極性或鍵的極性的大小,通常是用偶極矩來表示的。每一個化學鍵固定的偶極矩,稱為鍵矩,鍵矩的矢量和就是分子的偶極矩。
 
一條分子鏈來說,單鍵的鍵合原子上總要帶有其他原子或取代基團,當他們由于內(nèi)旋轉(zhuǎn)的緣故在距離上接近時,總要相互產(chǎn)生干擾和力的排斥,尤其是取代基的屬性影響更甚。況且,一條主鏈也不一定完全由比較柔順的C-C鍵或C-O鍵組成,而可能鍵接有別的結(jié)構(gòu)成分,比如比較剛硬的環(huán)狀結(jié)構(gòu)的基團,則使內(nèi)旋轉(zhuǎn)單鍵比例相對減少,分子鏈轉(zhuǎn)動受束縛。因此,分子鏈柔順性的大小受許多結(jié)構(gòu)因素的制約。
二條
對稱結(jié)構(gòu)的大分子,所有偶極矩可以相互抵消,呈現(xiàn)出中性,聚四氟乙烯屬于非極性塑料就是這個道理。而極性分子的結(jié)構(gòu)特點則是具有不對稱性。就聚合物的偶極矩而言,則不僅與分子的偶極矩有關(guān),而且與分子的聚集狀態(tài)和分子間的作用力有關(guān)。聚合物極性的大小,不僅可以用來判斷材料的剛性、耐熱性和電性能,而且在判斷材料的抗溶劑性和抗?jié)B透性時也有指導意義。與此相關(guān)聯(lián)的其他許多性能,如印刷性、粘接性、表面可潤濕性等都可以由聚合物材料的極性作出判斷。
 
高分子鏈中含有許多單鍵,單鍵與雙鍵、叁鍵相比,除了鍵能較弱之外,還有一個特點是,與單鍵相連的兩個原子可以相對繞鍵軸以一定的鍵角旋轉(zhuǎn)而不改變電子云的分布,原子在空間的位置和排布方式將由于單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)而不斷變換。單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)的這一特性,是在一定溫度下所表現(xiàn)出來的一種特有的分子運動的方式。
 
共價鍵中,如果電子對不是平均為兩原子所共有,而是偏屬于其中的某一原子時,即成為極性鍵。實際上很多注塑加工共價鍵具有極性,即鍵的一端帶有少量負電荷,而另一端則稍帶正電荷。極性鍵因其電子對偏離的程度不同,而具有不同程度的極性。極性鍵極性的強弱及方向,取決于形成鍵的兩個原子各自的電負性。
 
大分子鏈具有卷曲起來并不斷改變其形狀的能力。這一特性稱之為高分子鏈的柔性或柔順性。顯然,大分子鏈的柔性來自于鏈的長鏈結(jié)構(gòu)和單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)特性。對某一特定的大分子來說,鏈越長,內(nèi)旋轉(zhuǎn)越容易,其分子鏈就越柔順。但是,單鍵不受阻力,完全自由的內(nèi)旋轉(zhuǎn)實際上是不可能的。
 
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