Полимеры представляют собой макромолекулы, состоящие из повторяющихся звеньев — мономеров. Свойства полимеров определяются их химической структурой, молекулярной массой, степенью кристалличности и морфологией. Основные характеристики можно разделить на физические, механические, термические, химические и оптические свойства.
Плотность полимеров зависит от их структурной упорядоченности. Аморфные полимеры имеют меньшую плотность по сравнению с кристаллическими, так как кристаллическая упаковка способствует более плотной упаковке цепей.
Растворимость полимеров определяется полярностью цепей и взаимодействием с растворителем. Полярные полимеры, такие как полиэтиленгликоль, хорошо растворимы в полярных растворителях, а неполярные, например полиэтилен, — в неполярных.
Степень кристалличности оказывает влияние на прозрачность, прочность и термическую устойчивость. Аморфные полимеры обычно прозрачны, тогда как высококристаллические полимеры имеют матовую или непрозрачную структуру.
Прочность определяется взаимодействием между макромолекулами и длиной цепей. Полимеры с длинными цепями и сильными межмолекулярными связями, например нейлон-6, обладают высокой прочностью на разрыв.
Упругость и эластичность зависят от подвижности макромолекул. Эластомеры, такие как каучук, демонстрируют способность к значительной деформации при малой нагрузке и возвращение к исходной форме после снятия нагрузки.
Твердость и жесткость определяются как химической структурой, так и кристаллической организацией. Аморфные полимеры обычно мягче кристаллических, а наличие ароматических колец в цепях повышает жесткость.
Ударная вязкость отражает способность полимера поглощать энергию при ударе. Добавление пластификаторов увеличивает ударную вязкость, снижая хрупкость материала.
Температура плавления (Tпл) характерна для кристаллических полимеров. Она повышается с увеличением молекулярной массы и степени кристалличности.
Стеклование (Tг) наблюдается у аморфных полимеров. Ниже температуры стеклования материал твёрдый и хрупкий, выше — гибкий и пластичный.
Теплостойкость и термоустойчивость зависят от химической структуры цепей. Полимеры с ароматическими или полициклическими структурами устойчивы к высоким температурам и термическому разложению.
Химическая инертность определяется устойчивостью к воздействию кислот, щелочей, растворителей и окислителей. Например, полиэтилен химически устойчив к большинству органических растворителей.
Реакционная способность зависит от функциональных групп в цепи. Полиэфиры, полиамиды и полимеры с двойными связями могут участвовать в гидролизе, сшивке и других химических реакциях.
Стабильность к ультрафиолету и свету важна для долговечности материалов. Добавление стабилизаторов предотвращает фотодеструкцию цепей.
Прозрачность и прозрачность на определённые длины волн определяется структурой полимера и степенью кристалличности. Аморфные полимеры чаще прозрачны, кристаллические — мутные.
Показатель преломления зависит от поляризуемости макромолекул и их ориентации. Полимеры с ароматическими кольцами обладают более высоким показателем преломления.
Флуоресценция и фотолюминесценция могут наблюдаться у полимеров с хромофорными группами. Эти свойства используются в оптической технике и сенсорных материалах.
Адгезия и смачиваемость важны для клеевых и покрывных материалов. Полярные поверхности полимеров лучше взаимодействуют с полярными жидкостями.
Электропроводность и диэлектрические свойства зависят от наличия проводящих или полярных групп в цепях. Полимеры с ионными или π-электронными системами могут проводить ток.
Мембранные свойства связаны с селективной проницаемостью для молекул и ионов, что важно для фильтрации и разделения веществ.
Свойства полимеров являются результатом сложного взаимодействия химической структуры, молекулярной массы, морфологии и внешних условий. Они определяют область применения полимерных материалов в промышленности, медицине, электронике и быту.