Волокно надмолекулярная структура

Описать виды неплотностей упаковки структурных элементов в природных целлюлозных волокнах на всех уровнях надмолекулярной структуры. [c.390]

Происходящие при разложении гидратцеллюлозного волокна процессы сопровождаются потерей массы с усадкой. Из кривых дифференциальных потерь массы в зависимости от температуры нагрева (рис. 9-65) видно, что максимальные скорости разложения находятся в интервале 200-350 С и зависят от структуры ГЦ волокна [9-137] и вида пропитки. Определенное влияние на разложение оказывают надмолекулярная структура, распре- [c.619]

Надмолекулярная структура полиэфирного волокна, как мы уже отмечали является фибриллярной (рис. 5.45). С помощью электронного микроскопа было обнаружено, что в полиэфирном волокне основными элементами надмолекулярной структуры являются фибриллы диаметром около [c.134]

Гетерогенные процессы у полисахаридов отличаются от гетерогенных реакций НМС. На характер гетерогенных процессов у полисахаридов, как и других полимеров, влияет их надмолекулярная структура, а у полисахаридов в древесине также ультраструктура клеточной стенки и анатомическое строение древесины. Все эти детали структуры определяют доступность полисахарида для химического реагента. Результаты гетерогенного процесса будут зависеть поэтому не только от скорости самой химической реакции, но и от скорости диффузии реагента в глубь клеточной стенки древесины или в глубь волокна технической целлюлозы. Класси- [c.281]

Первичными элементами надмолекулярной структуры, образующимися за счет водородных связей, являются фибриллы, из которых строятся слои клеточной стенки, и, наконец, вся стенка в целом. Кроме того, поверхности изолированных древесных клеток (волокон), не подвергавшихся сушке, способны связываться водородными связями друг с другом. Механические свойства целлюлозы и бумажного листа определяются межволоконными связями, которые возникают в результате образования Н-связей между макромолекулами на поверхностях волокон [82, 150]. Поверхностные свойства волокон и, прежде всего, число ОН-групп, способных образовать межволоконные связи, определяющие прочность листа, зависят от метода выделения целлюлозы [27, 140]. Исследования взаимодействия различных жидкостей с целлюлозными волокнами показали, что, кроме Н-связей, на прочностные свойства бумажного листа влияют и другие виды межмолекулярного взаимодействия [169]. [c.64]

При формовании вискозных волокон в наиболее часто применяемой кислотно-солевой ванне, содержащей ионы 2п или некоторых других поливалентных металлов, образуется структурно-не-однородное волокно, поперечный срез которого показан на рис. 7.41. Внешняя часть поперечного среза окаймлена мембраной, толщина которой не превышает 1—2 мкм. Под мембраной лежит оболочка, площадь которой составляет 20—60% от площади поперечного среза. Внутренняя часть — ядро. По оценке Михайлова [115], прочность оболочки в 3,5 раза выше, чем прочность ядра. Высокие физико-механические характеристики оболочки обусловлены рядом особенностей ее надмолекулярной структуры, которая характеризуется как мелкокристаллическая. Оболочка набухает в воде на 40% меньше, чем ядро. При добавлении красителей в первую очередь накрашивается ядро [116]. Некоторые красители только избирательно окрашивают ядро ряд красителей удерживается оболочкой значительно сильнее, чем ядром [117, 118]. На этой способности основано большинство методов идентификации ядра и оболочки [119]. [c.215]

До недавнего времени наибольшее внимание уделяли ориентации материала на молекулярном уровне. Однако механизм ориентации включает в себя также изменения в кристаллической структуре и превращения надмолекулярных структур. Эти процессы играют важную роль при вытяжке волокна [170, с. 1877 656, с. 2305] или при одноосной, а также двухосной деформации пленочных материалов [171, с. 312 172, с. 350]. [c.60]

В присутствии волокон подвижность макромолекул связующего по сравнению с подвижностью их в ненаполненном связующем может снижаться, так как волокна влияют на образование надмолекулярных структур в связующем. Этот процесс, очевидно, затрагивает не только макромолекулы, находящиеся непосредственно у поверхности волокон, но и распространяется в объем связующего, так как известно [12], что конформации всех молекул, входящих в надмолекулярные структуры полимеров, изменяются согласованно. Это может привести к тому, что при ограничении подвижности макромолекул связующего с увеличением количества волокон в материале изменятся температуры стеклования и текучести связующего и соответственно повысится температура начала деформации и нулевой прочности нетканого материала. [c.283]

Свойства волокон и их взаимодействие с красителями зависят не только от химического строения макромолекул, образующих волокнистые материалы, но и от расположения этих макромолекул в волокне — тонкой или надмолекулярной структуры волокон. Это понятие включает представления о степени упорядоченности расположения макромолекул полимера, наличии в волокне кристаллических и аморфных структур, соотношении между ними, возникновении и локализации сложных макромолекулярных ассоциатов — микрофибрилл, фибрилл и других более сложных надмолекулярных образований. [c.8]

Вследствие неоднородности микрофибрилл и других более крупных элементов надмолекулярной структуры волокнообразующих полимеров текстильные волокна характеризуются наличием кристаллических и аморфных областей. Кристаллические области характеризуются высокой степенью упорядоченности расположения макромолекул, аморфные—более хаотическим расположением макромолекул. Кристаллические и аморфные области в волокнах обнаруживаются методами рентгеноструктурного анализа и ИК-спектроскопии. [c.9]

Другим эффективным средством активирования гидрофобных синтетических волокон является замена обычной водной среды, предназначенной для проведения крашения, на систему специально подобранных органических растворителей. Эти растворители действуют на гидрофобные волокнообразующие полимеры так же, как вода на гидрофильные. Проникая внутрь гидрофобных волокон, растворители сольватируют их макромолекулы, вследствие чего повышается подвижность структурных элементов полимера, происходит эффективное и обратимое набухание волокна, сопровождающееся образованием системы субмикроскопических пор, вполне достаточных для диффузии молекул красителя и размещения его в возникающих свободных объемах надмолекулярной структуры волокнистого материала. [c.48]

Основными надмолекулярными структурами в полимерных волокнах являются микрофибриллы, ориентированные, как и полимерные цепи, вдоль оси волокна. Микрофибриллы состоят из чередующихся кристаллических и аморфных областей. Последние являются слабыми участками структуры, главным образом из-за неравномерного распределения цепей по длинам, а следовательно, и по нагрузкам. Наиболее короткие цепи перенапряжены, и с них начинается разрушение ориентированного поли- [c.40]

Биополимеры, образующие эти винтовые структуры, очень разнообразны. В стенках растительных клеток и в покровах некоторых морских животных (оболочников) в основном содержится целлюлоза. Другой полисахарид, хитин, образует винтовые волокна покровов членистоногих. Иную винтовую организацию дают белки, находящиеся, вероятно, в форме а-спиралей. К смектическим аналогам в живых системах относятся- главным образом пачечные клеточные мембраны (миелин) и мембраны зрительных клеток (колбочек и палочек). Удлиненные надмолекулярные структуры, наблюдаемые в мышечных волокнах и некоторых вирусах, также образуют нематические и смектические фазы. [c.307]

Возвращаясь к уже затронутому нами примеру синтетических волокон, имеет смысл остановиться на вопросе о так называемых волокнообразующих полимерах. Как следует из самого названия, существует некоторый класс полимеров, молекулярное строение которых является оптимальным для получения волокон тем не менее именно текстура оказывает наиболее заметное влияние на физические свойства индивидуальных нитей в волокне. Эту особенность следует признать исключительно ценной, поскольку она позволяет получать из одного и того же полимера изделия, свойства которых могут варьироваться в очень широком диапазоне с помощью большого числа известных в настоящее время методов переработки и формования. По-видимому, можно утверждать, что проблема исследования характера надмолекулярной, организации полимеров приобрела огромное значение еще и потому, что наличие надмолекулярной структуры затрудняет выяснение истинной связи между молекулярным строением и макроскопическими свойствами полимера. [c.151]

Па П. X. в. и изменение ее во времени большое влияние оказывает окружающая среда. Влага, органич. жидкости или др. пластификаторы повышают подвижность структурных элементов волокон и приводят к росту удлинения при разрыве, понижению П. и модуля. Химич. реагенты, фотохимич. воздействия, ионизирующее излучение приводят к деструкции, уменьшению мол. массы, изменению химич. строения макромолекул и снижению П. Сшивание обычно не сопряжено с понижением П. X. в. (если при этом не происходит заметная перестройка надмолекулярной структуры), но повышает модуль. В результате химической модификации П. X. в. обычно резко снижается как из-за значительного изменения надмолекулярной структуры волокна и уменьшения числа проходных цепей на единицу сечения волокна, так и из-за протекания одновременно с модификацией процессов деструкции и пластификации. [c.119]

В вискозе макромолекулы ксантогената целлюлозы и их агрегаты расположены хаотично. Такое же хаотичное расположение мокромолекул и их агрегатов сохраняется и в образующемся в осадительной ванне волокне, если оно не подвергается вытягиванию при формовании. Вследствие этого нить обладает очень низкими физико-механическими показателями. Чтобы повысить эти показатели, формующуюся нить вытягивают (тянущим механизмом). При этом происходит ориентация макромолекул гидратцеллюлозы и их агрегатов вдоль оси волокна. В результате расстояние между макромолекулами несколько сокращается, взаимосвязь между ними увеличивается и образуются элементы, определяющие структуру волокна (надмолекулярная структура). Только таким путем можно придать волокну прочность и удлинение, необходимые для дальнейшей его переработки. [c.171]

Формирование надмолекулярных структур протекает в пластической матрице из ароматичских кластеров (пеки, металлургические коксы) в границах надмолекулярных структур исходного полимера (углеродные волокна, стеклоуглерод) как результат термомеханического воздействия в вязкотекучей матрице (природные угли рекристализованные графиты, углеродные волокна) в процессе осаждения из газовой фазы [c.186]

Результаты недавних экспериментальных исследований кинетики кристаллизации и характера надмолекулярных структур, присущих процессам формирования волокна, показывают, что в случае ПЭВП [38, 39] растягивающие напряжения увеличивают скорость кристаллизации на несколько десятичных порядков и уменьшают индукционный период по меньшей мере в сотни раз. Надмолекулярная структура изменяется от сферолитной, присущей низкому уровню растягивающих напряжений, до фибриллярной (цилиндрической). Наконец, методом прокатки удается получить прозрачные пленки из ПЭВП [40]. [c.63]

Некоторые методы переработки полимеров"рассчитаны на то, что формование надмолекулярных структур (структурирование) будет происходить непосредственно в самом процессе переработки. Примерами таких технологических процессов являются формование волокна и экструзионно-выдувное формование с предварительной вытяжкой. В первом примере волокно после фильерного формования для получения нужной структуры должно быть подвергнуто холодной вытяжке (см. разд. 3.7). Во втором примере характер ое время релаксации полимера при температуре формования должно быть достаточно велико, для того чтобы в материале до начала ох. лаждения сохранилась большая часть созданной в процессе формования двухосной ориентации. Таким свойством обладают аморфные полимеры при температуре, несколько превышающей температуру стеклования. Можно назвать эту способность структурируемостью она зависит как от реологических характеристик расплава полимера, так и от его механических свойств при Тд < Т < Г (. [c.615]

Приемлемая схема структурных преобразований ГЦ-волокна приведена на рис. 9-67. Согласно схеме из целлюлозы при пиролизе формируется остаток из четырехатомных звеньев, образующих зигзаги. Расположение этих звеньев генетически закладывает формирование последующей надмолекулярной структуры углеродного волокна, которая возникает выше 400 С. Принудительное вытягивание упомянутых звеньев приводит к увеличению надмолекулярной ориентации углеродных волокон. Вместе с увеличением степени ориентации снижается их усадка по длине при графитации. При нагревании до 2500"С усадка волокна в направлении, перпендикулярном оси волокна, более чем в 4 раза выше по сравнению с изменением размера вдоль оси. Это свидетельствует об образовании микротекстуры, состоящей из углеродных пачек (рис. 9-66). [c.623]

Теория Чевычелова приводит к выражению для долговечности, совпадающему с (VI. 16). Численные результаты автором получены для ориентированного капронового волокна. Энергия активации Гао не совпадает с энергией разрыва химической связи, а отличается от нее на малую величину, зависящую от надмолекулярной структуры. Величина структурно-чувствительного коэффициента у для капрона получается теоретически равной 0,77 10- кДж/м /(моль-Н), тогда как экспериментальное значение для капрона равно 1,24-10 , а значение, экстраполированное на бесконечно большую молекулярную массу—1,02-10 в тех же единицах. [c.208]

В результате ориентации в полимере возникает текстура, обусловливающая анизотропию свойств полимерного материала. У фибриллярных полимеров обычно существует аксиальная (осевая) текстура. В этом случае направлениг осей кластеров и макромолекул более или менее совпадает с направлением оси текстуры (оси волокна). У природных волокон аксиальная ориентация приобретается в ходе биосинтеза. У химических (искусственных и синтетических) волокон аксиальная ориентация может быть достигнута их вытягиванием - одноосным ориентированием. Пленки обычно получаются неориентированными, но при формовании пленок можно применять двухосное ориентирование. Под действием растягивающей силы макромолекулы изменяют свою конформацию, распрямляются и сближаются, в результате чего увеличивается межмолекулярное взаимодействие. Некоторые элементы надмолекулярной структуры могут распадаться, и образуются новые. Ориентирование в аморфном полимере носит характер фазового перехода - направленная кристаллизация. [c.142]

Растворы полимеров имеют важное практическое значение в технологии полимерных материалов и при получении изделий из них, а также для исследовательских целей. Из растворов искусственных полимеров, главным образом на основе целлюлозы, формуют искусственные волокна и пленки. Клеи и лаки представляют собой растворы полимеров. В растворах определяют молекулярную массу, неоднородность по молекулярной массе и форму макромолекул полимеров. Следует отметить, что в технологии используют концентрированные растворы полимеров, а в анализе и исследованиях - разбавленные. Растворяются полимеры труднее, чем низкомолекулярные соединения, и для них сложнее подбирать растворители, что обусловленно значительным влиянием на растворимость, кроме природы полимеров, их физической структуры - гибкости макромолекул, межмолекулярного взаимодействия и надмолекулярной структуры. [c.159]

Электронная микроскопия позволила выявить, что основным элементом надмолекулярной структуры целлюлозы (см. 9.4.2) является микрофибрилла. Микрофибриллы могут собираться в более крупные афе-гаты - фибриллы (макрофибриллы) и распадаться на более тонкие продольные элементы - элементарные фибриллы (протофибриллы, нанофибриллы). Фибриллы, ориентированные в клеточной стенке в одном направлении, образуют тонкие слои - ламеллы. Фибриллы и ламеллы можно обнаружить после механического воздействия на древесные волокна (раздавливания, растирания, размола) - механического фибриллирования, а микрофибриллы - после химического фибриллирования (механической обработки после делигнификации с помощью химического воздействия). После дополнительной обработки ультразвуком удается обнаружить распад микрофибрилл на элементарные фибриллы (работы Фрей-Висслинга). [c.219]

Целлюлоза - наиболее распространенный в природе полисахарид. Кроме древесины, в большом количестве она содержится в семенных волосках хлопка (96...99%), в лубяных волокнах таких текстильных растений, как лен, рами (80...90%), соломе злаков и др. Свойства целлюлозы -физические, физико-химические и химические зависят как от химического строения целлюлозы, так и от ее физической структуры - формы макромолекул, межмолекулярного взаимодействия, надмолекулярной структурь[ и фазового и релаксационного (физического) состояний. Целлюлоза, будучи основным компонентом клеточных стенок, во многом определяет строение и свойства древесины. [c.225]

Исследования гидратцеллюлозы имеют не только теоретическое, но и практическде значение для производства гидратцеллюлозных вискозных и медно-аммиачных волокон. У искусственных гидратцеллюлошьтч волокон и пленок можно повысить степень ориентации макромолеку.ч целлюлозы и элементов надмолекулярной структуры применением натяжения в процессах формования. Это может повысить прочность во юкма в два-три раза. Гидратцеллюлоза имеет пониженную прочность во влажном состоянии. Поэтому исследования в основном направлены на повышение прочности волокна подбором условий формования (состава осадителей. температуры, применения вытяжки и др.). [c.572]

Концентрация разбавленной кислоты влияет только на время, требующееся для достижения ПСП, но не на численное значение этого показателя, зависящего от природы целлюлозного материала. Чем выше плотность упаковки надмолекулярной структуры в целлюлозном волокне, тем больше размеры кристаллитов и выше ПСП. У хлопковой целлюлозы ПСП составляет 200...250, у технической древесной - до 150, у мерсери- зованной целлюлозы 50...70, у регенерированной 35...40. [c.577]

Оба указанных фактора не следует противопоставлять, так как они действуют одновременно, дополняя друг друга. Структурный фактор характеризует размеры элементов надмолекулярной структуры и, следовательно, их подвижность при деформации. Остаточный ксантогенат наряду с некоторыми другими факторами (температура, присутствие пластификатора) определяет агрегатное состояние свежесформованного волокна. [c.227]

Прочность волокон меняется в широких пределах от 10 до 100 кгс1мм . Закристаллизованные, но не ориентированные волокна имеют низкую прочность. Прочность волокон определяется главным образом степенью молекулярной ориентации, так как волокна некристаллического и кристаллического строения в ориентированном состоянии имеют примерно ту же прочность. В пределах одного и того же состояния (кристаллического или аморфного) прочность волокон, имсюш,их ОДл-наковый химический состав и степень вытяжки, может отличаться из-за ра.элнчнй в надмолекулярной структуре [c.69]

Существенно то, что, хотя принципиальные возможности достижения определенных механических прочностей зашифрованы в структуре макромолекул [3], механические свойства реализуются на уровне не молекулярной, а надмолекулярной структуры [4] (в дальнейшем мы будем говорить об уровнях надмолекулярной организации). Подчеркиваем, что это касается в первую очередь именно механических свойств. Если молекулы обладают полупроводниковыми, антирадиационными или кислотоустойчивыми свойствами, то полимер наверняка тоже будет ими обладать, независимо от надмолекулярной организации. Но если молекулы обладают каучуко- или волокноподобными свойствами, то это еще не означает, что при любом способе формования изделий из полимера получится каучук или волокно. [c.46]

При высоких скоростях нагружения (более 1 мкек), когда не успевает осуществляться перестройка структуры, большей прочностью обладают образцы с крупносферолитной структурой. Однако в большинстве случаев наибольший интерес представляют долговременные механические характеристики. Поэтому принято считать, что наилучшие механические свойства имеют твердые полимеры с фибриллярными структурами, ориентированными в направлении действия нагрузки. Это свойство фибриллярных структур широко используется в технологии производства синтетического волокна, ориентированных пленок, труб и т. п. Отметим, что благодаря целенаправленному формированию надмолекулярных структур удалось увеличить прочность волокон в среднем в 1,5 раза при одних и тех же исходных продуктах. [c.146]

Свежесформованное волокно для придания требуемых фи-зико-механических свойств вытягивают. В момент вытягивания макромолекулы регенерированной целлюлозы ориентируются вдоль оси волокна. Регулированием состава осадительной ванны и скорости вытягивания нити добиваются получения волокон с такой надмолекулярной структурой, которая наилучшим образом соответствует требованиям дальнейшей переработки и экс- [c.21]

Представляет большой интерес вопрос о том, каким образом осуществляется переход от структуры неориентированного полимера к структуре ориептированного нри его деформации. В работах [18—20] предполагается, что этот переход происходит путем полного разрушения кристаллической структуры исходного изотропного материала и образования новой структуры ориентированного волокна. Однако такой механизм не является единственно возможным. В последнее время часть исследователей, принимая во внимание сложное строение хорошо развитых надмолекулярных образований, в частности крупных сферолитов, считает, что процессы структурных превращений при деформации протекают но ступенчатому механизму и могут сопровождаться разрушением высших структур при сохранении более простых структурных элементов [21, 22]. По-видимому, в зависимости от условий деформации и надмолекулярной структуры полимера могут наблюдаться различные степени разрушения исходной структуры. [c.339]

Эффект упрочнения в процессе ориентации широко используется для повышения прочности волокон. На рис. 146 приведена зависимость прочности от степени ориентации поликапроамидного волокна. Степень ориентации волокна принято выражать как соз 0,. где 0 — угол ориентации волокна. В предельно ориентированно. волокне, т. е. волокне, в котором все макромолекулы и элементы надмолекулярной структуры расположены параллельно оси волокна, соз2 0 = 1. Как видно из рис. 146, малые вытяжки (соз 0 0,6) практически не влияют на прочность волокна, но начиная с определенной величины вытяжки (со5 0 0,6) прочность волокна резко возрастает. [c.235]

Вытяжку сухого волокна применяют только ири нолучении высокопрочных волокон, т. к. при такой обработке макромолекулы п надмолекулярные структуры иолимера ориентируются вдоль оси волокон, увеличивая их прочность. Синтетич. волокна вытягивают в 2 —10 раз на холоду или ири повышенных темп-рах. Напр., полиамидные волокна вытягивают ири 20 °С в 3,5—4,5 раза или при 120 —140 С в 5,0 — 5,2 раза. При этом их прочность достигает соответственно 600— 650 и 700 — 750 ми/текс (60 — 65 и 70 — 75 гс/текс). Полиэфирные волокна, вытянутые нри 100--120 С в 5 раз, достигают прочности до ТОО мн/текс (70 гс/текс). Прочность нолиакрилонитрильных, поливипилсииртовых и полиолефиновых волокон, вытянутых при 100 —140 °С, увеличивается до 500 — 700 м н/текс 50— 70 гс/текс). Вытяжку проводят в одну пли несколько стадий с помощью вытяжных машин, на к-рых эта операция часто совмещается о кручением нитей. От условий вытяжки (темп-ры, скорости, кратности и равномерности натяжения) зависит не только прочность, но II равномерность цвета волокон при последующем крашении, а также их усадка при пагревании. [c.270]