ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Кристаллические полимеры из "Неорганические полимеры" Теперь перейдем к кристаллическим полимерам, к их поведению в зависимости от температуры. [c.78] Мы уже знаем, что кристаллизоваться может только тот полимер, который имеет регулярно построенные и гибкие цепи. Кроме того, гибкость цепей проявляется лишь при нагреве выше температуры стеклования и, следовательно, только при этих условиях полимер будет кристаллизоваться. [c.78] В кристаллическом полимере макромолекулы плотно упакованы и им трудно проявлять свою гибкость. Такие полимеры обычно твердые, жесткие материалы с высоким модулем упругости и малой деформируемостью. Однако Тст сохраняет свой смысл и для кристаллических полимеров. Для них она является температурой хрупкости, ниже которой кристаллические пластики хрупко разрушаются уже при малой деформации, как, напри-ме,р, очень хрупкие цепные кристаллические полимеры — селен и теллур. [c.78] Термомеханические кривые аморфных и кристалли ческих полимеров имеют неодинаковый вид (рис. 20). В кристаллическом полимерном веществе всегда имеется целый набор кристаллических образований — пластины, фибриллы, сферолиты, устойчивость которых весьма различна. Поэтому у полимерных кристаллов, в отличие от низкомолекулярных веществ, нет резко выраженной точки плавления. Их точка плавления составляет несколько, а иногда даже десятки градусов. [c.79] Таким образом, ценные свойства кристаллических материалов реализуются в интервале Тст- Тцл, а аморфных— Тхр- Тст- Кристаллизация, следовательно, обычно не расширяет рабочий интервал пластика, а сдвигает его в более высокотемпературную область, и мы имеем дело с более прочными и термостабильными. веществами. [c.80] Хрупкие силикатные стекла и металлургические шлаки, представляющие собой жесткоцепные линейные и разветвленные неорганические полимеры, можно заставить кристаллизоваться с образованием очень прочных кристаллических стекол. Кристаллизация происходит при температуре выше Тст (400—1300°) и в присутствии зародышей кристаллизации. Способ разработан в СССР (И. И. Китайгородский) и в США (компания Дау Корнинг ). У нас кристаллические стекла называются ситаллами, в Америке — стеклокерамикой или пи-рокерамом. Ситаллы мало расширяются при нагревании, выдерживают температуру до 1300°, резкие перепады (до 1000°) и отличаются высокой химической стойкостью. По механическим свойствам они превосходят сталь, уступая ей лишь в ударной вязкости. Дешевые ситаллы — прекрасные заменители мрамора, декоративных панелей, износостойких плит, заменяющих асфальт они служат конструкционными материалами в промышленном строительстве, в химическом машиностроении и т. д. [c.80] В других случаях, наоборот, требуется не повышать, а понижать склонность полимерных веществ к кристаллизации. Например, расплав полимерной серы-каучука очень вязкий из него можно вытягивать волокна, способные растягиваться на 1000%. Но полимер неустойчив уже при медленном охлаждении он кристаллизуется и распадается на циклические молекулы За. Однако, если макромолекулы полимера сшить, то полученная из него резина или пластик серы не кристаллизуются при температуре выше Тст и сохраняют стабильность долгие годы. Для. вулканизации серы-каучука используют фосфор и мышьяк, которые способны сшивать макромолекулы серы. [c.80] Термомеханические кривые полимерных серы и селена и их многочисленных сополимеров не отличаются от кривых обычных органических и неорганических каучуков. При растяжении неорганические каучуки серы, селена и полифосфонитрилхлорида кристаллизуются. [c.81] Термомеханические исследования позволили выяснить полимерную природу и строение многих неорганических соединений. Показано, например, что аморфный борный ангидрид построен из полимерных цепей (ВгОз) и может находиться во всех трех физических состояниях. Площадка высокоэластичности у него невелика, а Тст близка к 300°. Сильное межмолекулярное взаимодействие и жесткость цепей многих неорганических полимеров объясняют то, что они существуют при обычной температуре в виде кристаллических веществ или хрупких стекол и приобретают высокоэластические свойства лишь вблизи температуры размягчения. [c.81] Полимерные тела — окись алюминия, силикагель, цемент — способны к ионному обмену. Этим свойством обладают и цепные неорганические полиэлектролиты — высокомолекулярные кислоты, соли и основания, в частности цепные и слоистые силикаты, алюмосиликаты, полифосфаты и поликислоты. Полиэлектролиты диссог циируют в воде на полиме рный многозарядный анион и атомные катионы последние обычно находятся вблизи полианиона и могут быть заменены другими катионами. Многовалентные катионы несут больший заряд, чем одновалентные, и поэтому прочнее удерживаются полианионом, вытесняя более подвижные ионы с меньшим зарядом (ионный обмен). На явлении ионного обмена полиэлектролитов основан, например, способ смягчения воды с помощью полифосфатов натрия и калия, которые связывают находящиеся в жесткой воде ионы кальция. Это явление помогло объяснить, каким образом удерживает почва хорошо растворимые в воде удобрения, почему даже после проливного дождя в почве сохраняются ионы калия и аммония, столь необходимые для питания растений. Еще сто лет назад был открыт следующий феномен. Через глиняный сосуд с отверстием на дне, заполненный землею, пропускали раствор — хлористый калий, а в вытекающей из сосуда воде оказался хлористый натрий. Теперь нам понятно, что ионы калия вытесняют из ионообменника, в данном случае почвы, ионы натрия, а сами прочно удерживаются многозарядными полианионами. Вода не в состоянии удалить ионы калия из почвы, но это можно сделать, пропуская через почву раствор хлористого натрия. [c.82] Интересно, что в качестве источников энергии полимерные вещества также играют ведущую роль. Топливо — это органические и неорганические полимеры каменный и древесный уголь, кокс, древесина, углеводы, гидриды бора и алюминия. Топливом для организма человека и животного служат органические полимеры —полисахариды (крахмал), а строительным материалом — белки. Перенос и аккумулирование энергии в организме осуществляются с помощью аденозинт1рифосфата, построенного из коротких неорганических пирофосфатных цепных макромолекул. [c.83] Совершенно не исключено, что где-нибудь в Галактике, на других планетах с иными температурными условиями и другой атмосферой могут существовать живые организмы, построенные из неорганических или элементоорганических полимеров. Ведь даже на Земле имеются микроорганизмы, питающиеся нефтью, железом, кислотами и газообразными углеводородами им совсем не нужен кислород, атмосфера Земли для них ядовита. Бактерии, как теперь выясняется, могут жить на дне океанов без кислорода и под давлением в тысячи атмосфер, в атомных реакторах, где, казалось бы, радиация испепеляет все живое. [c.83] Мир полимеров очень широк и очень разнообразен, но он един, так как объединен глубоким сходством макромолекул и наличием в них ковалентных связей между атомами элементов. Существует мнение, что к полимерным веществам относятся только те, которые построены из цепных или из слабо сшитых гибких макромолекул, сохраняющих свою индивидуальность. Но такого рода ограничение, по-видимому, неправильно, так как гибкость есть свойство, а не признак цепной макромолекулы, поскольку она проявляется только при определенных температуре и нагрузке и при определенной продолжительности действия температуры и нагрузки. [c.84] Исключительно твердые, термостабильные и нерастворимые полимерные тела заполняют оробел между солями и металлами, что соответствует постепенному переходу от ионной к ковалентной, а затем к металлической связи. Цепные неорганические полимеры — стекла, каучуки, вязкие жидкости — совершенно подобны своим органическим собратьям. [c.84] Прежде чем обратиться к отдельным представителям неорганических полимеров, мы кратко рассмотрим основные способы их получения. [c.84] Вернуться к основной статье