بنية البوليمرات  Texture of polymers

ان البنية الهندسية (texture) للسلاسل البوليمرية تعتمد على نوع الاواصر التي تربط الذرات في السلسلة البوليمرية ولعل وجود الايزوميرات الفراغية (stereo isomers) أي وجود تراكيب السيس (ciss) والترانس (trans) ، في السلاسل البوليمرية هو أبسط مثال على ذلك، وقد تأخذ السلاسل البوليمرية وضعيات هندسية (conformations) مختلفة بسبب الدوران حول الآصرة المنفردة وخاصة عندما يكون البوليمر على هيئة محلول او منصهر. إن إمكانية حدوث الحركة الموضوعية لبعض أجزاء السلاسل البوليمرية وظهور الوضعيات الهندسية المختلفة للسلاسل البوليمرية تحدد طبيعة خواص البوليمر الفيزيائية والميكانيكية كمرونة المطاط وصلادة بعض البوليمرات الاخرى، وما تقسية المطاط (الفلكنة Vulcanisation) لغرض زيادة صلادته وتقليل مرونته إلا مثالاً لتقييد حرية حركة السلاسل البوليمرية.

ان الحركة الموضعية (local motion) للسلاسل البوليمرية تعتمد اعتماداً كلياً على درجة الحرارة. فلو تصورنا مثلاً منصهر لبوليمر معين، في المنصهر تكون السلاسل البوليمرية حرة الحركة، ولهذا السبب يكون المنصهر بهيئة سائل لزج قابل للحركة والتنقل (mobile) . ويستفاد من هذه الخاصية  في تصنيع البوليمرات وذلك بتحويلها إلى منصهر بتأثير التسخين المنتظم ومن ثم ضغط المنصهر إلى قوالب معينة. فعند تبريد منصهر البوليمر يأخذ البوليمر شكل القالب وتدعى هذه الطريقة من التصنيف بالقولبة (molding). وعند خفض درجة حرارة المنصهر تتقيد حرية الحركة الانتقالية للسلاسل البوليمرية وتصبح مقتصرة على الحركة الموضعية للسلاسل كحركة بعض المجاميع المعوضة وحركة نهايات السلاسل البوليمرية. ويرافق هذه التحولات تغيرات كبيرة في صفات البوليمر الفيزيائية والميكانيكية فيتحول البوليمر من منصهر لزج إلى منصهر صلب قوي وتدعى درجة الحرارة التي يحصل عندها هذا التغير بدرجة الانتقال الزجاجي (glass transition temperture) وعندما تنخفض درجة الحرارة دون درجة الانتقال الزجاجي (Tg) فتتقيد الحركة الموضوعية لأجزاء السلسل البوليمرية والمجاميع المعوضة فيتحول البوليمر إلى مادة صلدة هشة. اما عندما يكون البوليمر فوق درجة انتقاله الزجاجي فيمتاز بالمرونة.

مثال توضيحي

يمكن ملاحظة هذه التغيرات مع المطاط مثلاً، فلو أخذنا المطاط البيوتيلي مثلاً، الذي تبلغ درجة انتقاله الزجاجية حوالي (Tg = -50 C) ففي درجة حرارة الغرفة (25C) يكون مرناً مطاطياً لأن هذه الدرجة الحرارية هي فوق درجة انتقاله الزجاجية، ولكن عند تبريده بواسطة النيتروجين المسال غلى (- 100 C) فيتحول المطاط إلى مادة هشة (brittle) سهل التكسر ويفقد صفاته المطاطية كلياً.

إضافة إلى الحالة الزجاجية (glassy States) التي تمر بها البوليمرات فإن بعض البوليمرات تعاني (crystallization) عند تبريد منصهر البوليمر وخاصة عندما يكون التبريد بطيئاً، إلا أن ظاهرة التبلور في البوليمرات مقتصرة فقط على بعض الأصناف من البوليمرات ، إذ هنالك متطلبات معينة لحدوث التبلور كالإنتظام الفراغي للوحدة المتكررة، وخطية السلاسل البوليمرية (linearity) وطبيعة المجاميع المعوضة الموجودة على سلسلة البوليمر. ان التبلور في البوليمرات يكون على هيئة مناطق متبلورة

(Crystalline regions) موزعة بين المناطق غير المتبلوة (amorphous) ولا يأخذ التبلور أشكالاً هندسية ثابتة كما هو ملاحظ مع بلورات المركبات العضوية وغير العضوية البسيطة.