这个过程就像用面条卷的绳子去拉地上的卡车一样 。卡车和地面的摩擦力很大,面条很弱 , 结果就是面条扯断了,卡车纹丝不动 。断了的面条继续扯,早晚扯成小面块,它们不再是面条了 。
开脑洞:把高聚物变成气态的方法在此提供两种思路:从小到大和从大到小 。
从大到小先用良溶剂(比如二氯甲烷)把橡胶充分溶胀 , 高聚物里的分子链会和溶剂形成氢键或者范德华力作用,这样有利于屏蔽掉高聚物分子间的范德华力 。溶剂是小分子,分子间相互作用较弱,容易带着高分子一起分离 。
不过一般溶胀还不够把橡胶足够稀释 , 一小滴溶液可能有上万个分子链,取出烘干的话还是固体 。可以使用高速离心法,让分子链沉下去,上层的会稀一些 。此时想办法把分子链“拎”出来就行,比如用原子力显微镜或者光镊系统 。
另一种从大到小的思路是借鉴石墨烯的制备方法,人类首次获得石墨烯是通过拿胶带反复粘石墨,把片层状的石墨烯剥离下来 。
我们也可以试试拿胶带粘橡胶,不过最好还是“稀释”一下之后再操作 。
从小到大先把一定数量的高聚物单体精确称量 , 精准加入引发剂,完美地控制反应条件,让这一堆高聚物单体只生成一根分子链,多舱室反应,把这些反应后的分子链挨个收集起来就行 。
这部分看个乐呵一下就行,深究起来几乎没有实现的可能 。
补充说明“范德华力”和“分子间作用力”的定义仍存在不小的争议 。
一是由于范德华力的提出并非理论推导,而是来自于实验现象的归纳总结 。
二是中学阶段直接把范德华力叫做分子间作用力,但是如果只看“分子间作用力”几个字,实际上分子间的作用远不止如此简单,还有氢键,卤键 , 芳环堆叠等 。
考虑到范德华力是一种更普适的力,尤其是色散力 , 几乎一切分子和原子间都有色散力的存在 。所以中学阶段可能习惯把范德华力叫分子间作用力 。
本文使用的范德华力定义来自于International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC)的goldbook,这个公认度较高 , 排除了很多字面上理解的“分子间作用力” 。
没有计算的物理不是真的物理,之前提到的那一堆范德华力是不是真的比共价键大最好还要算一算:
简化起见,我们选聚乙烯(PE)作为研究对象,它结构简单,分子间没有氢键等干扰项,只考虑范德华力作为所有分子间作用力较为合理 。
PE分子链上主链是C-C单键,键能大概347kJ/mol,单个结构单元的取向力,诱导力和色散力分别为:12-21kJ/mol,6-12kJ/mol和0.8-8.4kJ/mol 。
考虑到色散力才是非极性高分子链间的主要矛盾,而且相比取向力和诱导力 , 色散力最小 。本着给高分子找事儿的心态,不如假设PE分子间的相互作用全由色散力提供 。
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