Оптимальная ориентация полимера

Рис. 6 – Сравнение кривых напряжение-деформация при различных условиях процесса растяжения

Для оптимальной ориентации полимера подбирают температуру и скорость вытяжки так, чтобы ориентация шла преимущественно без образования шейки, при минимальных напряжениях. Это достигается максимальным приближением температуры к Т_с или Т_пл или даже нагреванием чуть выше температуры размягчения.

Полимерные волокна

Ориентация особенно широко используется в процессе формирования химических волокон.

Полимерные волокна – это полимерный материал (нить), построенный из одноосно-ориентированных макромолекул и характеризующийся очень высоким отношением длины к поперечным размерам.Основное требование к волокнообразующим полимерам: наличие полярных групп и/или способность к кристаллизации.

При этом происходит ориентация цепей и надмолекулярных структур и в материале обнаруживается анизотропия (неоднородность) механических свойств: в направлении ориентации разрывное напряжение больше, а относительное удлинение меньше, чем в перпендикулярном направлении. Это явление характерно для любых полимеров и объясняется тем, что предварительно распрямленные цепи обладают меньшей гибкостью, и, следовательно, меньшей способностью распрямляться.

Рис. 7 – Сравнение прочности волокон в различных направлениях

Очень прочны ориентированные полиамидные и полиэфирные волокна. Еще прочнее волокна из полипропилена и поливинилового спирта, так как эти полимеры при ориентации могут плотно упаковываться. Очень плотная упаковка и большое межцепное взаимодействие наблюдаются у ароматических полимеров, не имеющих заместителей. Такие полимеры служат для получения волокон, прочность которых сравнима с прочностью некоторых марок стали.

Рис. 8 – Основной принцип получения волокон

Существенное значение частота «сшивки» макромолекул волокнообразующих полимеров имеет при придании текстильным материалам свойств несминаемости и малой усадочности.

Для производства волокон в качестве сырья, как правило, используют полимеры, обладающие значительной молекулярной массой — более 15 000, и достаточно узким молекулярно-массовым распределением. Волокна, в зависимости от типа, могут обладать высокой прочностью, значительной величиной относительного удлинения, эластичностью, быстрым восстановлением и малыми остаточными деформациями после снятия нагрузки, устойчивостью к многократным и знакопеременным нагрузкам. Поэтому, кроме текстильного назначения, они используются в качестве армирующих элементов при изготовлении композитов.

В последние годы наблюдался устойчивый рост числа достижений в области разработки новых синтетических полимерных волокон, в частности, параарамидных (Кевлар, Тварон, Армос), полиэтиленовых, термостойких полиимидных волокон, а также волокон на основе различных карбо- или гетероциклических полимеров с различными нано- и микроразмерными частицами, например, серебра и других металлов и т. д.

Список литературы

1. Высокомолекулярные соединения. Словарь терминов, понятий и определений/ Аржаков М.С. 2016 г., 174 с.

2. Высокомолекулярные соединения: учеб. пособие / О.Г. Циркина, В.В. Васильев, М.В. Клюев, В.Р. Ополовников. – Иваново: ИГТА, 2008. – 84 с.

3. Высокомолекулярные соединения / Лысенко Е.А.

4. «Физико-химия высокомолекулярных соединений» / Е.В. Тудрий, И.В. Галкина, А.А. Собанов,, В.И. Галкин. – Казань: Казан. ун-т, 2015. – 45с.

5. Основные свойства полимеров: учебное пособие / В. М. Сутягин, О. С. Кукурина., В. Г. Бондалетов; Национальный исследовательский Томский политехнический университет. − Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2010. – 96 с.

6. Ориентированные полимерные пленки / С.В. Власов, А.В. Марков