ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Связь между ориентацией полимера и свойствами волокон из "Физико-химические основы производства искусственных и синтетических волокон" При рассмотрении ориентационной вытяжки волокон чаще всего указывается на то, что этот процесс предназначен для повышения механической прочности волокна (на разрыв при одноосном растяжении). Действительно, ориентированные и неориентированные полимеры резко различаются по прочности, и обычно принято считать, что за счет ориентации можно повысить прочность изделия в 5—10 раз. Так, например, для вискозных волокон, близких по структуре к изотропным, прочность составляет величину около 10 гс/текс, прочность максимально ориентированных волокон, по литературным данным, равна 100 гс/текс. Прочность неориентированных капроновых волокон при низких температурах (т. е. в условиях, когда не сказывается текучесть неориентированного волокна) 25 кгс/ммР, а ориентированных — свыше 150 кгс/мм . [c.206] Однако не всегда следует стремиться к достижению предельно высо-1а1Х прочностей. Так, многие виды текстильных волокон с прочностью менее 20 гс/текс с успехом применяются для изготовления тканей, причем такая прочность является удовлетворительной и при длительной эксплуатации. [c.206] Повышенная прочность в увлажненном состоянии имеет большое значение при выпуске высокомодульных волокон, выдерживающих большое число стирок ткани. [c.207] Таким образом, когда речь идет об ориентационной вытяжке свежесформованного волокна следует иметь в виду ие только задачу повышения прочности, но и изменение других свойств волокна. [c.207] При описании любых свойств реальных материалов (в том числе и механических свойств химических волокон) необходимо выделить определенные параметры, характеризующие структуру материала, и построить модели этой структуры. [c.207] Существующие гипотезы о структуре химических волокон будут подробно изложены в отдельной главе. При рассмотрении связи прочности с ориентацией полимера в волокнах можно ограничиться общими представлениями об их структуре. [c.207] Предельные модели строения полимера (волокна) — модель идеального кристалла и модель беспорядочно перепутанных макромолекул (типа войлока ) — практически неосуществимы. Идеальные кристаллы в твердых телах не образуются даже у простейших по строению молекул, а в кристаллизующихся полимерах размеры монокристаллов не превышают сотеп микрометров, причем дефектность таких кристаллов достаточно высока. Что касается беспорядочного расположения отдельных макромолекул (для аморфных полимеров), то такая структура не согласуется с высокими плотностями полимеров, причем плотности мало изменяются при ориентации, если при этом не происходит фазовых превращений. [c.207] Среднестатистическая величина упорядоченности, определенная, на-пример, как средний угол разориентации макромолекул относительно оси волокна, может совпадать для двух сопоставляемых моделей, но функция будет, естественно, различной. [c.208] При чередовании упорядоченных и неупорядоченных областей общая картина процесса ориентации может быть представлена как последовательное повышение степени упорядоченности в аморфных областях. [c.208] Журков полагает что прочность, обусловленная наиболее слабыми участками полимера, будет возрастать по мере уменьшения угла разориентации в аморфных областях. Авторы предполагают, что прочность волокна является функцией N os 9, где N — число сегментов в аморфной фазе, 0 — угол между осью волокна и осью сегмента цепи. [c.208] Рассчитанная таким образом прочность волокна при различных степенях ориентации, представляет собой быстро нарастающую по мере ориентации величину, верхний предел которой стремится к прочности идеального кристалла . Действительно, для отдельных видов волокон путем тщательно проведенной ориентационной вытяжки удалось получить очень высокие значения прочности, однако экспериментальная проверка описываемой модели еще не закончена. [c.208] Вторая модель позволяет предложить другое объяснение зависимости прочности от степени ориентации. Поскольку в этой модели нет систематического чередования упорядоченных и аморфных участков, изменение прочности с.ледует отнести не к перестройке слабых участков , а к изменению соотношения между количеством разрушаемых при разрыве основных (химических) связей в цепных молекулах и количеством распадающихся при этом межмолекулярных связей, причем это соотношение естественно должно зависеть от среднего угла ориентации микрообластей. Проведенные расчеты указывают на быстрое нарастание прочности по мере приближения к малым углам разориентации. [c.208] Суммируя краткие замечания о зависимости между прочностью и ориентацией, следует отметить, что, независимо от типа модели, избранной в качестве отправной структуры, доказана необходимость доведения ориентации до очень высоких величин для получения большого прироста прочности. Но это связано с созданием высоких напряжений в формующемся волокне и технически трудно реализуется. Основные технологические разработки последнего времени посвящены изучению условий достижени максимально возможной степени ориентации при максимально допустимых напряжениях формующейся нити. В этой связи полезно рассмотреть механизм процесса ориентации полимера при одноосном растяжении. [c.208] Вернуться к основной статье