21.6 : تصنيف البوليمرات: التبلور

على عكس الجزيئات الأيونية أو التساهمية الصغيرة، لا تشكل البوليمرات مواد صلبة بلورية بسبب قيود الانتشار في هياكلها طويلة السلسلة. ومع ذلك، تحتوي البوليمرات على مجالات بلورية مجهرية مفصولة بمجالات غير متبلورة.

المجالات البلورية هي المناطق التي يتم فيها محاذاة سلاسل البوليمر بطريقة منظمة ويتم تجميعها معًا عن طريق قوى بين الجزيئات. على سبيل المثال، ترتبط السلاسل الموجودة في المجالات البلورية للبولي إيثيلين والنايلون ببعضها البعض عن طريق تفاعلات فان دير فال والروابط الهيدروجينية، على التوالي.

المجالات غير المتبلورة هي المناطق التي تكون فيها السلاسل موجهة بشكل عشوائي ومعبأة بشكل غير محكم، مما يؤدي إلى تفاعلات ضعيفة بين الجزيئات. إن وجود بدائل متفرعة أو كبيرة في سلسلة البوليمر يزيد من احتمالية تكوين مجالات غير متبلورة. يمكن أن تؤدي سلاسل البوليمر شديدة الاضطراب إلى بوليمر غير بلوري؛ على سبيل المثال، بولي (ميثاكريلات الميثيل).

الشكل 1: المجال البلوري (المستطيل) والمجال غير المتبلور (البيضاوي) للبوليمر.

تمنح المجالات البلورية المتانة للبوليمر، بينما تمنح المجالات غير المتبلورة المرونة. يتم تصنيع البولي (إيثيلين تيريفثاليت) أو PET بدرجات مختلفة تتراوح فيها نسبة المجالات البلورية من 0% إلى حوالي 55%. يتم استخدام مادة PET الأقل بلورة لصنع الزجاجات البلاستيكية. يتم استخدام PET عالي التبلور كألياف نسيج.

تختلف الخواص الحرارية للبوليمرات شديدة التبلور والبوليمرات غير البلورية. عند درجة حرارة التزجج، يتحول كلا البوليمرين من مادة صلبة قاسية إلى مادة مرنة. عند زيادة التسخين، تظهر البوليمرات البلورية فقط درجة حرارة انتقالية حادة للانصهار - حيث يتحول البوليمر إلى سائل. لا تمتلك البوليمرات غير البلورية درجة حرارة انتقالية محددة للانصهار (درجة حرارة الانصهار البلورية). لا تذوب البوليمرات المترابطة ولكنها تتحلل مباشرة عند درجات الحرارة القصوى.