Wymienić i omówić krótko znane oddziaływania międzycząsteczkowe. Omówić, dlaczego w polimerach siły wtórne odgrywają tak znaczącą rolę.

• siły pierwotne (wiązania chemiczne) wiążące za sobą atomy w makrocząsteczce:

• wiązania kowalencyjne (oddziaływania na odległość 0,09-0,2 nm; energia dysocjacji > 201 kJ/mol)

• wiązania koordynacyjne

• wiązania jonowe

• wtórne siły wiążące (oddziaływania fizyczne) między makrocząsteczkami:

• siły van der Waalsa (energia dysocjacji 0,5-2 kJ/mol w polimerach niepolarnych,
  2-20 kJ/mol w polimerach zawierających wiązania wodorowe) - siły przyciągające lub odpychające działające między makrocząsteczkami lub między grupami wewnątrz tych cząsteczek powstające w wyniku:

• oddziaływań dipol-dipol (siły Keesoma) - między makrocząsteczkami polarnymi o asymetrycznym rozkładzie elektronów (oddziaływania są bardzo małe w porównaniu z substancjami małocząsteczkowymi)

• sił indukcyjnych (siły Debye'a)

• wewnętrzne - niewielkie siły powstają wskutek oddziaływania końca jednego dipola na makrocząsteczkę wykazującą skłonności do polaryzacji (zawierającą wiązania podwójne lub pierścienie aromatyczne);
  zasięg 35-50 nm)

• zewnętrzne - powstają wskutek działania zewnętrznego pola elektrycznego na chmurę elektronową otaczającą poszczególne atomy makrocząsteczek; wytwarza się wówczas indukowany moment dipolowy powodujący przyciąganie się do siebie makrocząsteczek

• sił dyspersyjnych (siły Londona) - są wynikiem zaburzenia gęstości ładunku w rozkładzie elektronów w jednej makrocząsteczce, co powoduje powstanie chwilowego dipolu, który indukuje następny dipol w innej makrocząsteczce.
  Siły dyspersyjne są bardzo słabe, niezależne od temperatury, wyraźnie występują w makrocząsteczkach polarnych, zwiększają się ze wzrostem makrocząsteczki; są odpowiedzialne za adhezję i kohezję polimerów nie zawierających grup polarnych; są odpowiedzialne za trwałość układów dyspersyjnych, aglomeracje i podobne procesy)

• oddziaływania donorowo-akceptorowe - pomiędzy składnikiem zawierającym układ p-elektronowy i wykazującym niewielką energię jonizacji, a drugim składnikiem układu o dużym powinowactwie do elektronu (np. kationem metalu przejściowego)

• wiązania wodorowe - pomiędzy wodorem z grupy protonodonorowej (np. ‒COOH, ‒OH, ‒NH₂) i protonoakceptorem posiadającym wolną parę elektronową (np. O, N, S)
  najsilniejsze spośród wszystkich sił wtórnych

Oddziaływania między makrocząsteczkami opisuje się zwykle sumą wszystkich sił międzycząsteczkowych wzdłuż łańcucha. Pojedyncze oddziaływania wtórne są dużo słabsze niż wiązania chemiczne, ale ze względu na duże rozmiary makrocząsteczek sumaryczna energia oddziaływań przypadająca na jedną cząsteczkę przekracza energię poszczególnych wiązań - dlatego nie można przeprowadzić polimeru w gaz.

Opisać relaksacje molekularne polimerów (podstawowe rodzaje i nomenklatura)

Procesy relaksacyjne (relaksacje) to procesy prowadzące do przywrócenia lub ustalenia równowagi trwałej danej własności materiału:

• mechaniczne (relaksacja czyli zmniejszenie naprężeń, lub deformacji)

• elektryczne (ustalenie się polaryzacji)

• magnetyczne (ustalenie się magnetyzacji, powrót układów spinów do stanu równowagi termicznej - NMR, EPR)

Procesy relaksacji mechanicznej przejawiają się zwykle we wszystkich właściwościach, stąd metody ich badania są komplementarne i zestawienie ich wyników pozwala zidentyfikować molekularny mechanizm relaksacji (jaka grupa wykonuje jaki ruch).

Najważniejszym procesem relaksacyjnym w polimerach amorficznych jest relaksacja związana ruchami segmentalnymi powyżej przejścia szklistego (zwana relaksacją α). Zakres ruchów bardzo się zwiększa (nie skokowo), gdy cały łańcuch może się ruszać, więc efekt zwykle najsilniejszy.

Inne procesy obejmują ruchy mniejszych fragmentów makrocząsteczek (grup bocznych, ruchy „korbowe” fragmentów łańcucha głównego) i w kolejności malejących temperatur oznaczane są jako β, γ, δ itd.

W wyższych temperaturach (niższych częstotliwościach) niż relaksacja α w niektórych materiałach dodatkowe relaksacje: „normal mode” - związany z płynięciem; relaksacja związana z topnieniem fazy krystalicznej dla polimerów częściowo krystalicznych; lub z przejściami z mezofazy do cieczy izotropowej dla ciekłych kryształów.

Coraz częściej odstępuje się od konwencjonalnej metody oznaczania relaksacji i wprowadza się metodę opisową.

Co to jest mapa aktywacyjna i jak ją przygotowujemy?

Bardzo dobrym sposobem na porównanie wyników dynamicznych jest przedstawienie ich na zbiorczym wykresie aktywacyjnym logt = f (1000/T).