תת-כותרת

היערכות מרחבית של מקרומולקולות הפרעות לפיתול האקראי

התארגנות שרשרות הפולימר בצבר Tm ו- Tg תכונות הפולימר –

נושאי השיעור

3פולימרים

1

LLDPE granules

פיתול אקראי של שרשרת הפולימר

היערכות מרחבית של מקרומולקולות

2

בפילמור המתבצע בלא זרז ובלא עיבוד, כל מולקולה ארוכת שרשרת בפולימר תהיה מפותלת בפיתול אקראי.

- צורות שונות של אותה מולקולה המתקבלות זו מזו על ידי קונפורמציותתנועה חופשית סביב קשרים יחידים.

לכל מולקולה של פולימר קונפורמציות שונות ורבות בשל יכולת סיבוב חופשית סביב כל אחד מן הקשרים בשרשרת המרכזית.

היא אחת מבין קונפורמציות אפשריות רבות. שרשרת פרוסה

ככל שהשרשרת מפותלת יותר המרחק בין שרשרת מפותלת: קצר יותר rקצוות השרשרת -

cc

cc

cc

cc

cc

cc

cc

cc

c

r

שרשרת מפותלתrחישוב אורך שרשרת פרוסה, ו-

3

חישוב אורך שרשרת פרוסה:

ככל שהשרשרת מפותלת יותר שרשרת מפותלת: קצר יותרrהמרחק בין קצוות השרשרת -

חישוב המרחק הממוצע בין קצוות שרשרת מפותלת:

)לשרשרות אורכים שונים והן מפותלות בצורות שונות(

r

r - )המרחק בין קצוות שרשרת פרוסה )הוא המרחק המרבי האפשרי n –.מספר הקשרים

cc

cc

cc

cc

cc

cc

cc

cc

c

r

של פוליאתילן בעל מסה מולרית ממוצעת של אורך השרשרת הפרוסה א. חשבו את

גר\מול.28000

בין קצוות שרשרת מפותלת של הפוליאתילן הנ"ל. המרחק הממוצע ב. מה יהיה

1שאלה

4

של פוליאתילן בעל מסה מולרית ממוצעת של אורך השרשרת הפרוסה א. חשבו את

ג"ר\מול.28000

בין קצוות שרשרת מפותלת של הפוליאתילן הנ"ל. המרחק הממוצע ב. מה יהיה

1תשובה לשאלה

5

תשובה:

א. נחשב תחילה את מספר היחידות החוזרות בכל שרשרת:

גר\מול28 היא -CH2-CH2– המסה המולרית של היחידה החוזרת:

1000 = 28000/28 מספר היחידות החוזרות בכל שרשרת:

כל יחידה חוזרת תורמת שני קשרים קוולנטים לאורך השרשרת. לכן, בשרשרת יש

2000

קשרים קוולנטיים )בממוצע( התורמים לאורך השרשרת.

r = n x l = 2000 x 1.27 = 2540 A

ב. המרחק הממוצע בין קצוות שרשרת מפותלת:

r = 20001/2 x 1.27 = 56.8 A

* בעמוד השדרה של שרשרת הפולימראזורים קשיחיםא. נוכחות

הקשורות לשרשרת הפולימרקבוצות צדדיות ב. נוכחות

)קשרים בין-מולקולריים(אינטראקציות בין השרשרות ג. קיום

חופש פיתול.שבהן אין C6H6נוצרים בעיקר בגלל נוכחות טבעות בנזן *אזורים קשיחים

צורות הכתיבה של טבעות בנזן הן:כפי שכבר למדנו,

וגם - בגלל האל-איתור בקשר אמידי )ראו בשקופית הבאה(

* בעמוד השדרה של שרשרת הפולימראזורים קשיחיםא. נוכחות

הקשורות לשרשרת הפולימרקבוצות צדדיות ב. נוכחות

)קשרים בין-מולקולריים(אינטראקציות בין השרשרות ג. קיום

חופש פיתול.שבהן אין C6H6נוצרים בעיקר בגלל נוכחות טבעות בנזן *אזורים קשיחים

צורות הכתיבה של טבעות בנזן הן:כפי שכבר למדנו,

וגם - בגלל האל-איתור בקשר אמידי )ראו בשקופית הבאה(

גורמים המשפיעים על הפרעות לפיתול האקראי של שרשרת הפולימר

6

הפרעות לפיתול יכולות לנבוע משלוש סיבות:

אזורים קשיחים בעמוד השדרה של השרשרת

א. הפרעות הנובעות ממבנה עמוד השדרה

7

לאורך עמוד השדרה של השרשרת המונעים אפשרות פיתול.אזורים קשיחים קיום

-C-]טבעת בנזןא. -C-O-CH2-CH2-O-]n

O O

. אל-איתור אינו מאפשר אל-איתורלטבעת הבנזן מבנה מישורי, קשיח, בשל קיום סיבוב חופשי סביב קשרי פחמן - פחמן. מתקבלות שרשרות מפותלות פחות בגלל

המגבלה בפיתול.

גם בו קיים קשר אמידיב. אל-איתור:

CN

O:

H

..

גורם המגבלה בפיתול כאן משני. הגורם העיקרי הוא קשרי המימן הנוצרים על ידי מימנים הקשורים ישירות לחנקן.

זניחה.המגבלה בפיתול בעקבות נוכחות קשר כפול יחיד או אל-איתור, בקשר אסטרי ,

CN

O

קבוצות צדדיות

ב. הפרעות הנובעות מקבוצות צדדיות הקשורות לשרשרת

8

נוכחות קבוצות צדדיות בשרשרת הפולימר גורמת למגבלה בחופש הפיתול של

השרשרות. יש לבחון את סוג הקבוצות הצדדיות משלושה היבטים:

א. נפחיות הקבוצה ב. קוטביות הקבוצה ג. חופש פיתול בתוך הקבוצה

יותר )ענן אלקטרונים גדול יותר(, תגדל המגבלה נפחית ככל שהקבוצה הצדדית א.

לפיתול אקראי והשרשרת תהיה בקונפרמציה פרוסה יותר.

CH3-- פוליפרופילן מכיל את הקב’ דוגמה

כפה קונפורמציה פרוסה קבוצות צד קוטביות נוכחות ב. Dתגרום לדחייה ביניהן וכך ת

יותר.

.CN- - אקרילוניטריל המכיל את הקבוצה דוגמה

מצד אחד, קבוצה זו מגבילה את הפיתול האקראי ג. חופש פיתול בתוך קבוצת הצד-

אך מצד אחר, היא גורמת להרחקת השרשרות.

CH2-CH3–- קבוצה אתילית- דוגמה

CH3 CH3 CH3CH3

CN CN CN CN

C2H5 C2H5 C2H5C2H5

לסיכום

ג. הפרעות הנובעות מאינטראקציות בין שרשרות

9

ינטראקציות בין מולקולריות )ון-דר-ולס או מימני(: Dא

ככל שהאינטראקציות הבין-מולקולריות, בייחוד קשרי מימן, חזקות יותר, הן תמנענה

יותר את הפיתול האקראי ותכתבנה קונפורמציה פרוסה יותר.

הפרעות לפיתול אקראי

שרשרות פרוסות יותר

מרחק ממוצע גדול יותר בין קצות השרשרת

כאשר הקבוצות הצדדיות הנפחיות מסודרות באותו הצד, תתקבלנה שרשרות ישרות במבנה

סליל בעל מגבלת פיתול )כמו בפוליפרופן ובפוליסטירן(.

)כאשר הקבוצות הצדדיות אינן מסודרות באותו הצד, הן תכפינה פיתול לא מסודר על

השרשרות(

לפניכם קטע מייצג של שלושה פולימרים: )בשלושתם מספר אטומים דומה בשלד

הפולימר(

.I :פוליאתר-CH2–CH2-O-CH2-CH2-O-

.II 4,4ניילון :-NH2-)CH2(4-NH-CO-)CH2(2-CO-

.III 6,6ניילון :-NH2-)CH2(6-NH-CO-)CH2(4-CO-

דרגו אותם לפי המרחק הממוצע בין קצות השרשרת. נמקו תשובתכם.

2שאלה

10

לפניכם קטע מייצג של שלושה פולימרים )בשלושתם מספר אטומים דומה בשלד

הפולימר(:

.I :פוליאתר-CH2–CH2-O-CH2-CH2-O-

.II 4,4ניילון :-NH2-)CH2(4-NH-CO-)CH2(2-CO-

.III 6,6ניילון :-NH2-)CH2(6-NH-CO-)CH2(4-CO-

דרגו אותם לפי המרחק הממוצע בין קצות השרשרת. נמקו תשובתכם.

תשובה:ככל שבשרשרת הפולימר יש מגבלה גדולה יותר בפיתול האקראי, המרחק בין קצות

השרשרת גדול יותר. < פוליאתר6,6 < ניילון 4,4ניילון

קיים המספר הגדול ביותר של קשרי מימן ליחידת אורך. לכן, 4,4ההסבר – בניילון כמות האינטראקציות בין השרשרות היא הגדולה ביותר והשרשרות הן הפרוסות ביותר.

לעומת זאת, בפוליאתר אין קשרי מימן בין השרשרות, רק אינטראקציות מסוג ון-דר-ולס. אין מגבלה לפיתול האקראי, השרשרות מפותלות, והמרחק בין קצות

השרשרת הוא הקצר ביותר.

2תשובה לשאלה

11

3שאלה

12

נתונים זוגות פולימרים. בכל זוג, באיזה פולימר יהיה המרחק הממוצע בין קצות

השרשרת ארוך יותר?

.I פוליאתילן–CH2-CH2- פוליוניל כלורי , -CH2-CHCl

.IIפוליאתילן נמוך צפיפות , פוליאתילן גבה צפיפות

.III :קוולר PET:

C

O

CHN

OHN

KevlarC

O

C O

OH2C

H2C O

PET

תשובה:.I יהיה המרחק בין קצות השרשרת גדול יותר. לפולימר זה קבוצה בפוליוניל כלורי

צדדית בעלת נפח גדול יותר משל אטומי המימן. קבוצה צדדית יוצרת מגבלה בפיתול האקראי בייחוד כאשר אטומי הכלור מופנים לאותו הצד בשרשרת. השרשרות פרוסות

יותר ולכן המרחק בין הקצוות ארוך יותר..IIפולימר זה סונטז בנוכחות זרז אשר מאפשר לשרשרות בפוליאתילן גבה צפיפות .

להסתדר במבנה מסודר וגבישי יותר. יהיו בו יותר חלקי שרשרת פרוסים ולכן המרחק הממוצע בין קצות השרשת יהיה ארוך יותר.

.IIIקוולר בנוי מיחידות חוזרות שכלל אין בהן חופש פיתול. טבעות הבנזן בקוולר .הצפופות בעלות הקשרים האמידים יוצרות יחידות צפידות לחלוטין, ולכן השרשרות

אשר סביבן חופש פיתול. CH2 יש קבוצות מעטות PETפרוסות לחלוטין. לעומת זאת, ב-השרשרות מפותלות יותר.

3תשובה לשאלה

13

בכל זוג, באיזה פולימר יהיה המרחק הממוצע בין קצות השרשרת ארוך יותר?

.I פוליאתילן–CH2-CH2- פוליוניל כלורי , -CH2-CHCl

.IIפוליאתילן נמוך צפיפות , פוליאתילן גבה צפיפות

.III :קוולר PET: C

O

CHN

OHN

Kevlar

C

O

C O

OH2C

H2C O

PET

הוא פולימר אשר לשרשרות שלו אין חופש CF2=CF2טפלון המורכב מן המונומר

פיתול.

הסבירו מדוע.

4שאלה

14

הוא פולימר אשר לשרשרות שלו אין חופש CF2=CF2טפלון המורכב מן המונומר

פיתול.

הסבירו מדוע.

תשובה:

האטומים הקשורים לשלד הפחמני של השרשרות הם אטומי פלואור.כלבפולימר זה,

אטומים אלו גדולים לעומת המימן, ולכן יוצרים מגבלה גדולה בפיתול האקראי.

למעשה, לאטומי הפחמן כלל אין חופש פיתול. השרשרות פרוסות בלא קיפולים כי

אטומי הפלואור נושאים מטען חלקי שלילי, ולכן פועלים ביניהם כוחות דחייה שאינם

מאפשרים קיפול.

-CF2-CF2-CF2-CF2-

4תשובה לשאלה

15

מאפיינים של הפולימר:

התארגנות שרשרות הפולימר בצבר

16

א. אורך השרשרות אינו זהה.ב. פיתול אקראי של השרשרות וקונפורמציות רבות ושונות.

ג. לפעמים השרשרות מסועפות )תלוי בתנאי הפילמור(.

הפולימר משול לספגטי במים, השרשרות מחליפות קונפורמציות באטיות, בנוזל -מפותלות ומסובכות. הנוזל צמיג. הזרימה היא של קטעי שרשרת.

החומר מסודר במבנה גבישי באזורים מסוימים ובצורה אמורפית באזורים -במוצק אחרים.

– מבנה חסר סדר מוגדר.מבנה אמורפי

– גבישי על מבנה חזרה אגב וסימטרית, אחידה בצורה מאורגנים החומר חלקיקי יחידות מבנה קבועות.

גבישי זו אזור ליד זו ומונחות מקופלות השרשרות ,בין חזקים קשרים יש זה בחלק מסודרת. בצורה

השרשרות, אזורים אלו מייצבים את הצבר.

אמורפי שרשרות אזור ,סדר, בלא מפותלות בין חלשים קשרים

השרשרות.

התארגנות המקרומולקולות בצבר

התארגנות מקרומולקולות בצבר

17

Xניתנת לבדיקה בעזרת קרינת

בקטעים האמורפים אין סדר, אין מחזוריות.

מבנה גבישי יתקבל כאשר יש אפשרות לחלקי שרשרת להסתדר במבנה מסודר

מחזורי.

האזורים הגבישיים מסודרים רק לעתים רחוקות במבנה מחזורי של שרשרות

ישרות )כמו צינורות(. כל האחרים יוצרים מבנה של למלות או מיצלות.

המולקולולת מתקפלות בסדירות סביב גרעיני גיבוש. הקטעים המחזוריים מקורם

בשרשרות שונות.

הגורם העיקרי ליצירת אזורים גבישיים היא הסדירות המרחבית של

יתר הגורמים משניים!!!. השרשרות

סדירות מרחבית של מקרומולקולות והתארגנות בצבר.

18

הגורם העיקרי ליצירת אזורים גבישיים היא הסדירות המרחבית של השרשרות.

סדירות מרחבית קיימת כאשר בשרשרת יש חזרה מחזורית של יחידות מבנה

קבועות.

, -CF2-CF2-, טפלון -CH2-CH2-פולימרים בעלי סדירות גבוהה הם פולי-אתילן

וקוולר. הם יכולים להגיע לשיעור -CH2-CHCH3-פוליפרופן כשהמתמיר באותו צד

גבישיות גבוה במיוחד.

פולימרים בעלי סדירות נמוכה הם, לדוגמה, פוליונילים בהן קבוצות הצד אינן

מסודרות בכיוון אחד, קופולימרים, ופולימרים בעלי קבוצות צדדיות גדולות

המרחיקות שרשרות. )כמו פרספקס ופוליסטירן שסונטזו רדיקלית עם יזם(

C

O

CHN

OHN

Kevlar

המלדיביים, באיים "איתה" מסעדת ונשמרת הים לפני מתחת הנמצאת אקרילית, זכוכית ציפוי ידי על שלמה

פרספקס )וויקיפדיה(.

פרספקס

קוולר

גורמים המשפיעים על שיעור )%( הגבישיות

19

הסדירות מאפשרת אריזה צפופה, כאשר סדירות מרחבית של השרשרות -

היחידות החוזרות הן בעלות סימטרייה וחוזרות בסדירות.

בשרשרת, כמו טבעות בנזן.נוכחות קבוצות קשיחות בעמוד השדרה

מסה מולרית גבוהה, והתפלגות מסה מסה מולרית והתפלגות מסה מולרית -

קטנה יעלו את שיעור הגבישיות. )פחות קבוצות קצה בעלות חופש תנועה(

)ניילון לעומת פוליאסטר( - רק אם יתר הגורמים חוזק קשרים בין שרשרתיים

דומים!

- קצב אטי – גבישיות רבה יותר.קצב קירור הפולימר

)אפשר להגדיל את שיעור הגבישיות על ידי מתיחה, ניפוח וכדומה( שיטות עיבוד

שיעור גבישיות - מבטא את מידת ארגון החומר

מידת הגבישיות תלויה ביכולת של השרשרות להסתדר באריזה צפופה.

בלבד.Tg הם אמורפיים, ובעלי 20%פולימרים בעלי שיעור גבישיות מתחת ל-

בלבד. Tm, הם גבישיים, ובעלי70%פולימרים בעלי שיעור גבישיות גבוהים, מעל

הם מתרככים מהר ואין נקודת מעבר ברורה ממוצק Tg כי מעל Tmקשה להגדיר בעבורם * לנוזל.

70%

20%

בלבד Tmהפולימרים הגבישיים בעלי

Tg -ו Tmמוגדרים

ת בלבד. Tgהפולימרים האמורפיים בעלי *שיו

בי ג

וזח

א

20

Tg -ו Tmשל פולימרים

21

הור

טר פ

מט

מוצק זגוגי

מוצק פלסטי

נוזל

Tm

Tg

החומר רך ופלסטי. ישאפשרות לשינוי בפיתול לשרשרות

באזורים האמורפיים בלבד

החומר קשה, קפוא, פריך ושביר. הקונפורמציות קפואות

Tg , טמפרטורה זגוגית היא טמפרטורת מעבר, אשר מתחתיה מתקיים מוצק

או פולימר אמורפימתחת לטמפרטורה זו אין לשרשרות זגוגי, קפוא, שביר.

אנרגיה תרמית מספיקה כדי להתגבר על הגורמים המגבילים את לאזורים אמורפים

חופש הפיתול. לשרשרות אין יכולת לעבור מקונפורמציה אחת לאחרת.

Tmהיא טמפרטורה שמעליה החומר במצב של נוזל. - טמפרטורת היתוך

אנרגיה תרמית לאזורים גבישיים או פולימר גבישימתחתיה אין לשרשרות של

מספיקה כדי להתגבר על אנרגיית הסריג ולהפוך לנוזל.

מתקיים מוצק פלסטי, גמיש. Tm ל- Tgבין

סיכום ביניים - מושגים

22

- מוצק במבנה מסודר )אחידות וסימטריה של סידור מוצק במבנה גבישי

האטומים או היונים(

- מוצק במבנה שאינו מסודר. מתקבל כאשר ההתמצקות מוצק במבנה אמורפי

מהירה או כאשר החלקיקים אינם סימטריים, לכן אינם ניתנים לאריזה

מסודרת(. דוגמה: זכוכית.

- מוצק במצב אמורפי. חלקיקי המוצק אינם מסודרים אבל “קפואים”. מצב זגוגי

נוזל מוצק.

- מוצק במצב אמורפי “לא קפוא”. החומר רך וגמיש.מצב פלסטי

- טמפרטורת המעבר ממצב זגוגי למצב פלסטי.טמפרטורה זגוגית

- טמפרטורת המעבר ממוצק לנוזל.טמפרטורת היתוך

לאזורים אמורפיים Tg אף שהם קשורים למאפיינים אחרים בצבר Tgל- Tmיש קשר בין

לאזורים גבישיים(. Tmו-

:Tm ו- Tgהגורמים המשפיעים על

של הפולימר כמו טבעות בנזן. נוכחות קטעים קשיחים בעמוד השדרה •

קטעים קשיחים בעמוד השדרה של הפולימר מפריעים לפיתול אקראי, משפרים יכולת

.Tm וב- Tg ב- לעלייהאריזה ומעלים את אחוז הגבישיות. לכן יגרמו

. . קבוצות צדדיות נפחיות2

למגבלה בפיתול האקראי ולכן מצד אחד, קבוצות צדדיות נפחיות גורמת, ! שימו

הקבוצות הצדדיות הגדולות, שיש מצד אחר, השרשרות פרוסות יותר ונארזות טוב יותר.

בהן חופש פיתול, מרחיקות את השרשרות זו מזו ומונעות את האינטראקציות בין

השרשרות. כדי

. Tm ו- Tgיש לבחון את נתוני לדעת איזה גורם משפיע יותר,

יוצרות מגבלות בפיתול האקראי ומחזקות את הקשרים . אינטראקציות בין שרשרות3

בין

. קשרי מימן בין שלדי השרשרות א שרשרות. סוג האינטראקציות האפשריות:

בפוליאמידים.

.Tm וב- Tg ב- לעלייה. קשרי ון-דר-ולס בין קבוצות צדדיות קוטביות. לכן יגרמו ב

Tm ו- Tgהגורמים המשפיעים על

23

Tm ל- Tgהשוואה בין

קשורה לפולימר גבישי או לאזורים •הגבישיים.

חל שינוי במצב צבירה, Tmב- •פולימר מוצק הופך לנוזל.

. בחוזק הקשרים א: תלויה•. בשינוי בהבין-שרשרתיים.

.Smבאנטרופיית ההיתוך

במעבר ממוצק לנוזל נקלטת אנרגיה •אך הטמפרטורה נשארת קבועה.

קשורה לפולימר אמורפי או •לאזורים האמורפים.

לא חל שינוי במצב צבירה, Tgב- •החומר הופך מזגוגי לרך ונמתח.

תלויה במידת הפיתול של קטעי •שרשרת, בגורמים מגבילי פיתול.

במעבר ממצב זגוגי למצב פלסטי •נקלטת אנרגיה והטמפרטורה

עולה עלייה רציפה, אך חל שינוי בשיפוע העליה.

24

Tmטמפרטורת היתוך Tgטמפרטורה זגוגית

שלהם. הסבירו את ההבדלים ביניהם.Tgנתונים שני פולימרים וערכי

5שאלה

25

Tg )0C(הפולימר

70פוליאתילן טרפתאלט

-45פוליאתילן אדיפט

C

O

C O

OH2C

H2C O

C

OH2C C O

OH2C

H2C O

H2C

H2C

H2C

שלהם. הסבירו את ההבדלים ביניהם.Tgנתונים שני פולימרים וערכי

תשובה:

הטבעות הבנזניות בעמוד השדרה של הפולימר הראשון יוצרות קטעים קשיחים

של הפולימר. Tgהמגבילים את הפיתול האקראי של השרשרות וגורמות לעלייה ב-

5תשובה לשאלה

26

Tg )0C(הפולימר

70(PET)פוליאתילן טרפתאלט

-45פוליאתילן אדיפט

C

O

C O

OH2C

H2C O

C

OH2C C O

OH2C

H2C O

H2C

H2C

H2C

Tgנתונים שני פולימרים וערכי שלהם. הסבירו את ההבדלים

ביניהם.

6שאלה

27

Tg )0C(הפולימר

-18פוליפרופן

פוליסטירן90

H2C CH

CH3

H2C CH

Tgנתונים שני פולימרים וערכי שלהם. הסבירו את ההבדלים

ביניהם.

תשובה:לפוליסטירן קבוצה צדדית גדולה מאוד, המגבילה את הפיתול האקראי של של

השרשרות.בפוליפרופן הקבוצה הצדדית קטנה יותר, ולכן מגבילה פחות את הפיתול האקראי

של השרשרות.

6תשובה לשאלה

28

Tg )0C(הפולימר

-18פוליפרופן

פוליסטירן90

H2C CH

CH3

H2C CH

7שאלה

29

H2CHC

CH3

H2CHC

C2H5

Tg = -180C Tg = -250C

Tm = 1650C Tm = 1250C

של שני הפולימרים הבאים:Tm ו- Tgהסבירו את נתוני ה

(I( )II)

של שני הפולימרים הבאים:Tm ו- Tgהסבירו את נתוני ה

(I( )II)

תשובה:

קבוצה צדדית גדולה יותר עם חופש פיתול בתוך Iלפולימר Tg - הסבר להבדל ב-

עצמה. קבוצת זו יותר משהיא נפחית היא מרחיקה את השרשרות זו מזו ולכן חוזק

קטן יותר והמגבלה לפיתול האקראי באזורים Iהקשרים הבין שרשרתיים בפולימר

האמורפיים קטנה יותר.

קבוצה צדדית גדולה יותר עם חופש פיתול בתוך I- לפולימר Tmההסבר להבדל ב-

עצמה. קבוצת זו יותר משהיא נפחית היא מרחיקה את השרשרות זו מזו ולכן חוזק

קטן יותר. חלקי השרשרת Iהקשרים הבין שרשרתיים באזורים הגבישיים בפולימר

נארזים פחות טוב באזורים הגבישיים.

7תשובה לשאלה

30

H2CHC

CH3

H2CHC

C2H5

Tg = -180C Tg = -250C

Tm = 1650C Tm = 1250C

של שלושת Tgהסבירו את ההבדל ב-

הפולימרים המופיעים בטבלה הבאה:

8שאלה

31

Tg )0C(הפולימר

-18פוליפרופן

80(PVC)פולי וניל כלור

100פולי אקרילוניטריל

H2C CH

CH3

H2C CH

Cl

H2C CH

C N

של שלושת Tgהסבירו את ההבדל ב-

הפולימרים המופיעים בטבלה הבאה:

תשובה:

בשלושת הפולימרים יש קבוצה צדדית. ככל שהקבוצות הצדדיות קוטביות יותר,

האינטראקציות בין השרשרות של הפולימר מתחזקות, המגבלה לפיתול האקראי גדלה

עולה.Tgו-

8תשובה לשאלה

32

Tg )0C(הפולימר

-18פוליפרופן

80(PVC)פולי וניל כלור

100פולי אקרילוניטריל

H2C CH

CH3

H2C CH

Cl

H2C CH

C N

גבוהים יותר, לפוליאמיד או לפולי אסטר בעל יחידה חוזרת באורך Tm ו- Tgלמי יהיו דומה?

9שאלה

33

גבוהים יותר, לפוליאמיד או לפולי אסטר בעל יחידה חוזרת באורך Tm ו- Tgלמי יהיו

דומה?

תשובה:

גבוהים יותר בגלל האינטראקציות החזקות יותר בין Tm ו- Tgלפוליאמיד יהיו

השרשרות. בקשר האמידי יש מימן "חשוף" המחובר לחנקן, אשר יכול ליצור קשר מימני

עם זוג אלקטרונים לא-קושר שעל החמצן במולקולת פוליאמיד שכנה. בפוליאסטר אין

אפשרות ליצירת קשרי מימן. האינטראקציות החזקות יותר גורמות למגבלה בפיתול

.Tm גבוה יותר, וכן לאריזה טובה יותר של השרשרות, שתגרום לעלייה ב- Tgולכן ל

9תשובה לשאלה

34

במרבית הפולימרים, המקרומולקולות מצויות בקונפורמציה מפותלת אקראית

יש שלושה גורמים המגבילים את הפיתול האקראי:

אזורים קשיחים בעמוד השדרה של הפולימר

קבוצות צדדיות

אינטראקציות בין השרשרות

פולימרים המאורגנים בצבר יכילו לרוב אזורים גבישיים ואזורים אמורפיים

בטמפרטורה הזגוגית חלים שינויים באזורים האמורפיים )מעליה יש לשרשרות חופש

בפיתול, והפולימר מתרכך(

בטמפרטורת ההיתוך חלים שינויים באזורים הגבישיים. מעל טמפרטורה זו הפולימר

נוזלי.

מושגים חשובים: קונפורמציה, פיתול אקראי, מבנה גבישי, מבנה אמורפי, טמפרטורה זגוגית,

מצב זגוגי, טמפרטורת היתוך

סיכום

35