Trong mục này khảo sát sự sắp xếp tương đối giữa các mạch trong khối vật liệu polyme. Trước tiên hãy nói về hình dạng mạch.a. Hình dạng mạch d] Hình 8.5. Cấu trúc của polyme: a. mạch thẳng, b. mạch nhánh,c. mạch lưới, d. mạch không gian [các nút tròn là các me]. Polyme thẳng[linear polymer]Là loại polyme trong đó các me liên kết với nhau thành một mạch duy nhất. Những mạch này rất mềm dẻo, có thể hình dung như những sợi dài [hình 8.5a], nằm cùng chiều sát bên nhau nên có khối lượng riêng lớn hơn. Liên kết giữa các mạch thẳng là loại Van der Waals đóng vai trò quan trọng. Các polyme thông dụng có cấu trúc mạch thẳng là PE, PVC, PS, PMMA, chúng thường là nguyên liệu chính để chế tạo polyme với các kiểu mạch khác.Polyme nhánh[branched polymer]Là loại có những mạch ngắn hơn [gọi là mạch nhánh] nối vào mạch chính [hình 8.5b]. Các mạch ngắn [nhánh] được xem như một phần của phân tử, hình thành từ phản ứng phụ trong quá trình tổng hợp polyme. Vì vướng các mạch nhánh, các mạch chính không thể nằm sát bên nhau, do vậy có khối lượng riêng nhỏ hơn.Polyme lưới [crosslinked polymer]Các mạch cạnh nhau trong polyme này được nối với nhau bằng liên kết đồng hóa trị ở một số vị trí trên mạch, nên mạch có dạng lưới [hình 8.5c]. Thông thường quá trình tạo mạch lưới được thực hiện bằng cách cho thêm các nguyên tử hoặc phân tử có thể tạo nên liên kết đồng hóa trị với mạch chính, như cao su có loại mạch này nhờ lưu hóa [mục 8.3.4b].Polyme mạch không gian[network polymer]Các me ba chức năng có ba liên kết đồng hóa trị hoạt, hình thành nên lưới không gian ba chiều [hình 8.5d] thay thế cho khung mạch thẳng tạo nên bởi các me hai chức năng. Polyme gồm bởi các me ba chức năng được gọi là polyme không gian. Các polyme có nối ngang ở dạng lưới cao cũng được liệt vào mạch không gian. Các polyme không gian có tính chất cơ, nhiệt đặc biệt, điển hình là nhựa êpoxy và bakêlit.Cần nhấn mạnh rằng thông thường một polyme không chỉcó một loại cấu trúc. Ví dụ, polyme mạch thẳng có thể có một ít mạch nhánh và mạch lưới.c. Hình thái cấu tạo [sự phân bố nhóm thế trên mạch]Như đã biết trong phân tử polyme, ngoài nguyên tử hyđrô ra còn có những nguyên tử khác [như F, Cl] và những nhóm nguyên tử [như CH3, C6H5] liên kết với nguyên tử cacbon mà người ta gọi chung là nhóm thế R. Sự phân bố điều hòa và đối xứng của những nhóm này có ảnh hưởng quan trọng đến tính chất.Hình 8.6. Me [a] và các dạng "đầu nối đuôi" [b], "đầu nối đầu " [c] Hình 8.7. Các dạng đồng phân không gian:a. R ởcùng một bên [izotactic],b. R ởcả hai bên[syndiotactic].c. R ngẫu nhiên [atactic] Khi tất cả các nhóm thế R đều nằm về cùng một bên của mạch như ở hình a, polyme được gọi là izotactic. Khi các nhóm R nằm cách đều về cảhai bên của mạch polyme như ở hình b, polyme được gọi là syndiotactic. Còn khi các nhóm R nằm hoàn toàn ngẫu nhiên như ở hình c, polyme được gọi là atactic.Không thể dễ dàng chuyển đổi các dạng đồng phân không gian trên cho nhau bằng cách quay đơn giản các nhóm R. Thực tế sự định vị các nhóm thế R này như thế nào xảy ra khi tổng hợp, nhưng bao giờ cũng tạo ra nhiều loại trong đó có một loại ưu tiên.Đồng phân hình học chỉ xảy ra trong các me có liên kết đôi. Ví dụ me của izopren [cao su] có thể có hai cấu trúc tùy thuộc vào nhóm thếCH3 và nguyên tử H nằm về một bên hay hai bên của mạch như ở hình 8.8. Tuy có cùng thành phần như cao su tự nhiên nhưng do hình thái cấu tạo khác nên gutta percha có tính chất khác rõ rệt. Do có liên kết đôi rất cứng nên không thể chuyển đổi các dạng đồng phân hình học cho nhau bằng cách quay đơn giản.Hình 8.8. Các dạng đồng phân hình học của izopren:a. cấu trúc cis [cao su tự nhiên], b. cấu trúc trans [gutta percha]. Hình 8.9. Sơ đồ mạch của các polyme đồng trùng hợp:a. ngẫu nhiên,b. xen kẽ,c. khối,d. ghép |