Природная ориентация макромолекул

ДЛЯ их применения в качестве текстильного сырья. Эта прочность обусловлена, во-первых, длиной макромолекул, и во-вторых, их параллельной ориентацией. Макромолекулы связаны друг с другом в фибриллах или, по крайней мере в областях с параллельной ориентацией волокна (кристаллитах), водородными связями между группами НО. Эти поперечные связи по отношению к оси волокна, хотя и слабы, но многочисленны, поэтому их действие суммируется они увеличивают общую механическую прочность волокна, препятствуя скольжению макромолекул друг относительно друга. Искусственный шелк менее устойчив к растяжению, чем природное хлопковое волокно, не только потому, что его макромолекулы короче, но главным образом потому, что эти макромолекулы ориентированы параллельно в менее широких областях, чем в природном волокне. [c.297]

Наиболее распространенным видом текстуры является аксиальная, или осевая. В этом случае одинаковые оси у всех кристаллитов направлены параллельно прямой, называемой осью текстуры, а две другие оси расположены произвольно. В большинстве ориентированных полимеров ось текстуры совпадает с осью макромолекулы, хотя на промежуточных стадиях вытягивания неориентированных образцов это условие может не соблюдаться. При этом оси всех макромолекул в ориентированном образце параллельны одна другой, а повороты кристаллитов вокруг оси текстуры беспорядочны. В реальных случаях не удается осуществить строгую параллельность осей всех макромолекул. Всегда имеется определенный разброс в ориентациях макромолекул и кристаллитов. Поэтому ось текстуры дает среднее направление, а направления осей макромолекул относительно нее характеризуются большей или мепьшей дисперсией. При большой дисперсии ориентаций структура образца становится почти изотропной. Аксиальной кристаллической текстурой обладают все природные и синтетические текстильные волокна. [c.593]

В природных волокнах изменение степени ориентации макромолекул может быть осуществлено в сравнительно ограниченных [c.76]

Различная скорость образования целлюлозы в хлопковом волокне днем и ночью оказывает, по-видимому, большое влияние на структуру и свойства волокна. Вполне возможно, что различная степень ориентации макромолекул или их звеньев в природном волокне и наличие неориентированных участков объясняются именно [c.110]

У химических волокон влияние степени полимеризации полимера на механические свойства волокна выражено менее отчетливо, чем у природных волокон. В процессе формования волокна и последующей его обработки (вытягивании) можно в широких пределах изменять структуру и величину агрегатов макромолекул (элементов надмолекулярной структуры), а также степень ориентации макромолекул и их агрегатов, и тем самым в несколько раз увеличить его прочность. При этом степень полимеризации остается без изменения. Поэтому структура химического волокна влияет на его прочность в значительно бoл >шeй степени, чем молекулярный вес . [c.31]

При различных обработках ориентация макромолекул целлюлозного волокна может изменяться. Изменение степени ориентации макромолекул в природных волокнах может быть осуществлено в сравнительно ограниченных пределах. Понижение степени ориентации имеет место как при переосаждении природной целлюлозы из растворов, так и при получении из нее гидратцеллюлозы без растворения (например, обработкой целлюлозы кон- [c.73]

Макромолекулы в искусственных волокнах ориентированы меньше, чем в природных волокнах это является одной нз основных причин, обусловливающих более низкую разрывную прочность искусственных волокон. Однако в последние годы получены высокопрочные искусственные волокна, в которых средняя степень ориентации макромолекул выше, чем в хлопковом волокне, и приближается к ориентации макромолекул целлюлозы в наиболее прочном природном волокне — волокне рами. Соответственно и разрывная прочность этих волокон выше, чем прочность хлопкового волокна. Изменением условий и аппаратурного оформления процесса формования искусственных волокон можно в широких пределах изменять степень ориентации макромолекул в волокне. Для природных волокон такое изменение степени ориентации невозможно. [c.162]

Крашение как природных, так и химических волокон представляет собой процесс взаимодействия молекул красителя с функциональными группами макромолекул окрашиваемого полимера. Необходимым условием для осуществления этого взаимодействия является диффузия красителя внутрь волокна. Скорость диффузии определяется ориентацией макромолекул в менее ориентированные участки краситель проникает быстрее. Следовательно, равномерность окрашивания волокон определяется в первую очередь равномерностью структуры волокна. Интенсивность окрашивания будет зависеть от скорости диффузии красителя. На скорость крашения и равномерность окрашивания влияют в свою очередь природа красителя и условия проведения процесса крашения. [c.185]

Одним из параметров, характеризующих структуру полимеров, является степень ориентации кристаллитов или полимерных цепей. В случае одноосной ориентации кристаллитов полимера при произвольных поворотах вокруг оси, а также в случае, когда все макромолекулы в образце при деформации располагаются параллельно друг другу, возникает аксиальная текстура рентгенограммы причем ось вращения кристаллов или направление цепей совпадают с осью текстуры. Аксиальная текстура встречается у большинства природных и синтетических волокон и у многих пленок после одноосной деформа- [c.365]

Возможность существования макромолекул в вытянутой конформации приводит к появлению в полимерных кристаллах выделенного направления — кристаллографической оси с, совпадающей с направлением вытянутых конформаций или, как чаще говорят, с главным, направлением полимерных цепей. Структурная анизотропия, характеризующаяся одним выделенным направлением, существует не только, когда цепи полностью вытянуты, но и тогда, когда под влиянием растягивающего напряжения или других сил клубки хотя бы частично разворачиваются и звенья макромолекул приобретают преимущественную ориентацию. Это приводит не только к механической и оптической, но и к термодинамической анизотропии (именно ее и обнаружил в свое время Джоуль в опытах с растягиванием каучуков). Специфичность свойств полимеров с ориентированными макромолекулами (к ним относятся все полимерные волокна, и природные, и синтетические) потребовало рассмотрения особого ориентированного состояния полимеров, которому в книге посвящена гл. XVI. [c.20]

Наиболее часто встречающимся типом ориентации в полИ мерах является аксиальная текстура (см. стр. 99), которая обычно образуется в том случае, если при ориентации все макромолекулы в образце располагаются параллельно друг другу. При наличии аксиальной текстуры направление цепей совпадает с осью текстуры в экваториальной плоскости все направления цепей равноценны или, иначе говоря, свойства образца изменяются одинаково во всех направлениях, проведенных в этой плоскости от оси текстуры. Аксиальная текстура встречается у большинства природных и синтетических волокон. Многие пленки после одноосной деформации также обнаруживают такую ориентацию. [c.111]

Способность к образованию фибрилл является, повидимому, общим свойством линейных полимеров и объясняется, вероятно, различной прочностью связей между макромолекулами или группами макромолекул. Толщина фибрилл определяется числом макромолекул, которые прочно связаны друг с другом в процессе биохимического синтеза (для природного волокна), формования и ориентации (для искусственного и синтетического волокна). При увеличении среднего расстояния между макромолекулами, вызванном набуханием волокна, волокна в первую очередь распадаются по тем межмолекулярным плоскостям, в которых отдельные группы макромолекул наименее прочно связаны друг с другом. Процесс набухания и приводит к расщеплению волокон на фибриллы. [c.125]

Прочность синтетических волокон в отличие от природных значительно (в несколько раз) повышается при холодной вытяжке этих волокон после образования их прядением из расплава. Холодная вытяжка способствует дополнительной ориентации макромолекул в направлении вытяжки и увеличению степени кристалличности полимера. При этом длина волокна увеличивается на 400—600%. Ориентированное волокно или пленка имеют прочность на разрыв 3000—4000 кг1см , а неориентированное 500— 700 кг/см [10]. [c.670]

Пределах. Понижение степени ориентации имеет место как при пе-реосаждении природной целлюлозы из растворов, так и при получении из нее гидратцеллюлозы без растворения (например, обработкой целлюлозы концентрированными растворами щелочи, измельчением и т. д.). Увеличение степени ориентации макромолекул природных волокон до настоящего времени не осуществлено Значительно больще возможность изменения степени ориентации макромолекул в искусственных гидратцеллюлозных или эфироцеллюлозных волокнах. В процессе формования, когда волокно находится еще в пластическом состоянии, можно приложением определенных нагрузок к волокну изменить ориентацию макромолекул и обеспечить более упорядоченное расположение их в волокне. Этот метод получил широкое применение при промышленном производстве искусственного волокна повышенной прочности Изменяя ориентацию макромолекул или элементов надмолекулярной структуры в волокне путем вытягивания пластичного волокна, можно при одной и той же степени полимеризации исходной целлюлозы повысить прочность волокна в 2—3 раза. [c.76]

Полезно рассмотреть свойства волокон, макромолекулы которых слабо ориентированы, и сравнить их со свойствами высокоориентированных волокон. Типичными волокнами с малой ориентацией макромолекул являются искусственные белковые волокна. Эти волокна сформованы из природных белков, называемых глобулярными, т. е. имеющих молекулы, приближающиеся по форме скорее к сфере, чем к вытянутой линии. В процессе растворения белка, продавливания его раствора через отверстия фильеры в осадительную ванну, последующей вытяжки и дубления происходит выпрямление макромолекул белка, их ориентация и образование поперечных связей между макромолекулами. Однако даже после этих операций искусственные белковые волокна, например ланиталь, меринова, ардиль и викара, продолжают оставаться слабоориентированными. В этом отношении они напоминают шерсть, макромолекулы которой также слабо ориентированы. Рассмотрим основные свойства таких волокон. [c.86]

В препаратах природной целлюлозы и гидратцеллюлозы в отдельных микрообластях степень упорядоченности и ориентации макромолекул или их звеньев различна, что приводит к различной скорости диффузии реагентов и, в результате, к различной гкоростн реакций в отдельных участках волокна. Все реальные препараты целлюлозы структурно неоднородны. Соотношение между ориентированными и неориентированными микро-областями в целлюлозном волокне могут значительно изменяться при различных его обработках (например, при вытягивании волокна). [c.102]

Системы полимер - растворитель, концентрация полимера в которых такова, что взаимодействием между растворенными макромолекулами можно пренебречь, называются разбавленными растворами. Концентрационной границей является величина [ril i. Макромолекулы в разбавленном растворе представляют собой более или менее анизотропные по форме статистические клубки, способные удерживать в результате сольватации или иммобилизации некоторое количество молекул растворителя. Свободное движение таких молекулярных клубков может быть уподоблено движению сферической частицы, радиус которой соответствует большой полуоси гипотетического эллипсоида вращения, а объем ее равен объему статистического клубка. Вязкость таких растворов описывается уравнением Эйнштейна [см. уравнение (2.43)]. Однако асимметрия молекулярных клубков является причиной проявления аномалии вязкостных свойств даже в разбавленных растворах синтетических и природных полимеров вследствие ориентации таких частиц в потоке при достаточно больших т, а также из-за гидродинамического взаимодействия. При небольших и средних т разбавленные растворы полимеров являются ньтоновскими жидкостями. [c.194]

В первом случае трещина ири разрушении проходит поперек ориентированных макромолекул, а во втором случае — вдоль направления ориентации. Отсюда легко понять особенности свойств ориентированного полимера, с )авнив eг(J с природным ориентиро-вапным полимерным материалом --древесиной. Трещина в древесине легко проходит вдоль во. юкон и лишь при больших усилиях распространяется поперек во./юкон. [c.191]

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]

Главное требование к волокнообразующему полимеру заключается в том, что длина его вытянутой молекулы должна быть не менее 1000А (100 нм), т. е. его молекулярный вес должен быть не ниже 10 000. Эта величина, разумеется, может быть и выше например, молекулярный вес необработанной (не-деструктированной) хлопковой целлюлозы достигает 500000. В случае синтетических волокон молекулярный вес исходного полимера намеренно ограничивают, поскольку прядильный раствор или расплав должен иметь не слишком высокую вязкость. У большинства волокон, сформованных из расплава, молекулярный вес составляет 10 000—20 000. Волокна, получаемые формованием из раствора, могут иметь более высокий молекулярный вес. Для текстильных волокон характерна также определенная степень кристалличности и (или) ориентации молекул вдоль оси волокна. Эти свойства, присущие природным волокнам, придаются искусственным и синтетическим волокнам в процессе их формования, вытягивания и термической обработки. Точность соблюдения параметров этих процессов оказывает существенное влияние на физико-механические и отчасти на химические свойства готового волокна. В свою очередь, регулярная структура волокна возможна лишь при определенной степени регулярности строения макромолекул, достаточной для их плотной упаковки, которая необходима для возникновения сильных меж-цепных взаимодействий (за счет водородных связей, ассоциации диполей или сил вандерваальсова притяжения). Однако при слишком высокой степени крист алличности волокно не только становится очень прочным, но и делается слишком жестким и теряет способность растягиваться в процессе его получения и эксплуатации. Кроме того, такое волокно чрезвычайно трудно окрасить, поскольку реакционноспособные группы почти целиком находятся в неупорядоченных участках. Степень кристалличности наиболее прочных синтетических волокон, по-видимому, не превышает 50—60%. Исключение составляют полиакрилонитрильные волокна, которые обнаруживают мало признаков истинной кристалличности, но вместе с тем обладают высокой однородностью структуры по всему сечению волокна. В неупорядоченных участках силы межцепного взаимодействия [c.284]

Различное расположение звеньев в макромолекуле природной целлюлозы и гидратцеллюлозы непосредственно не влияет на взаимное положение макромолекул в волокне. Выдвигавшееся отдельными исследователями положение о том, что препараты гидратцеллюлозы всегда характеризуются меньшей упорядоченностью макромолекул, чем природная целлюлоза, в таком общем виде неправильно. В. А. Каргиным, Н. В. Михайловым и В. И. Елинеком путем формования с сильной вытяжкой было получено гидратцеллюлозное (вискозное) волокно, обладающее более высокой ориентацией, чем хлопковое волокно. [c.84]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология