Макромолекула — очень крупная молекула, состоящая из большого числа повторяющихся или закономерно соединённых структурных фрагментов. Такие молекулы характерны для полимеров, белков, полисахаридов и нуклеиновых кислот.
В полимерах макромолекула образуется в результате последовательного соединения исходных компонентов в длинные цепи или пространственные структуры.
Как устроена макромолекула полиуретана
Полиуретаны образуются при реакции изоцианатных групп с соединениями, содержащими активный водород, прежде всего с полиолами.
В результате формируются полимерные цепи, содержащие уретановые связи. В зависимости от состава исходных компонентов структура может быть:
- линейной;
- разветвлённой;
- сшитой в трёхмерную сетку.
Для пенополиуретана характерна именно пространственная полимерная структура, которая одновременно образует стенки и перегородки ячеек пены.
От чего зависит строение макромолекулы ППУ
На структуру полиуретана влияют:
- функциональность полиолов и изоцианатов;
- молекулярная масса полиольных компонентов;
- изоцианатный индекс;
- степень сшивки;
- наличие удлинителей цепи;
- тип катализаторов;
- условия протекания реакции.
Изменяя рецептуру, можно получать ППУ с разной жёсткостью, эластичностью, прочностью, плотностью.
Что такое конформация
Конформация макромолекулы — пространственное расположение её участков, которое может изменяться без разрыва химических связей.
Полимерная цепь не всегда остаётся полностью вытянутой. Она может изгибаться, сворачиваться и менять взаимное положение отдельных фрагментов за счёт вращения вокруг химических связей.
Конформация зависит от:
- температуры;
- строения цепи;
- взаимодействия между её участками;
- степени сшивки;
- внешней нагрузки;
- окружающей среды.
Почему конформация важна для свойств ППУ
Подвижность полимерных цепей влияет на механическое поведение материала.
В более гибких и слабо сшитых структурах сегменты макромолекул легче изменяют положение, поэтому материал проявляет большую эластичность. При высокой степени сшивки подвижность цепей ограничена, что обычно повышает жёсткость и стабильность формы.
Поэтому различия в строении и конформационной подвижности макромолекул помогают объяснить, почему из сходных исходных компонентов можно получать как эластичные, так и жёсткие пенополиуретаны.
История термина
Понятие макромолекулы стало основой современной химии полимеров в первой половине XX века. Большой вклад в развитие представлений о длинноцепочечных молекулах внёс Герман Штаудингер, который показал, что полимеры представляют собой крупные молекулы с ковалентно связанными атомами, а не просто агрегаты небольших частиц.
