Механические и ориентация полимера в волокне

Волокнообразующими свойствами обладают полимеры с линейной структурой, т. е. с очень длинными (вытянутыми) макромолекулами, при взаимном упорядочении которых возникают меж-молекулярные связи, препятствующие скольжению их и повышающие сопротивление одноосной деформации волокна, что способствует его более глубокой ориентации. До появления изотактического полипропилена считалось, что текстильные волокна с высокими физико-механическими свойствами можно получить только в том случае, если в линейных макромолекулах имеются группы, которые отличаются способностью к ассоциации. Высокую разрывную прочность найлона объясняли образованием межмолекулярных водородных мостиков. В отсутствие их, например в случае полиэтилентерефталатных и полиакрилонитрильных волокон, межмолекулярные силы возникают между полярными группами соседних макроцепей. [c.229]

Проведенное исследование показало, что в процессе привитой полимеризации на ненапряженных волокнах происходит релаксация замороженных напряжений в волокнах под действием радиации и сорбированного мономера. Этот процесс сопровождается уменьшением степени ориентации полимера волокна за счет разориентации аморфной фазы при сохранении ориентации кристаллической фазы и СК волокна. При соответствующем подборе условий прививки можно избежать уменьшения степени ориентации волокна, а следовательно, и ухудшения его механических свойств. [c.560]

Механические свойства полимера зависят не только от степени кристалличности, но и от ориентации его кристаллов. Например, волокно рами вследствие ориентации с-осей кристаллов целлюлозы почти параллельно оси волокна имеет высокую прочность при растяжении, но заметную хрупкость. В данном случае совершенная ориентация приводит к тому, что в направлении волокна материал становится твердым и прочным, но в поперечном направлении — неустойчивым. [c.89]

Теоретически волокно может иметь строгий трехмерный порядок, если регулярно построенные бесконечно длинные цепи будут правильным образом упакованы в направлении, перпендикулярном их осям. Реально существующие полимеры могут обладать лишь частичной кристалличностью, так как наличие концевых трупп макромолекул, обусловленное их конечной длиной, приводит к дефектам упорядоченности их упаковки. При растяжении многие волокна цепи становятся ориентированными, что приводит к существенному возрастанию кристалличности вдоль оси растяжения. Механическая ориентация сравнительно слабо влияет на силы, обусловливающие упаковку цепей, и обычно в направлении, перпендикулярном осям макромолекул, наблюдаются значительные по размеру области, в которых упорядоченность отсутствует. Такие системы, состоящие из кристалли-ческих областей (кристаллитов) и неупорядоченных областей (аморфных зон), дают дифракционные картины, состоящие из рефлексов в виде размытых дуг, располагающихся вокруг следа первичного пучка. В результате менее высокой упорядоченности волокна дают рентгенограммы с гораздо меньшим числом рефлексов, чем монокристаллы. К сожалению, аморфные области дают фон рассеянного излучения, который может препятствовать правильной интерпретации рентгенограмм волокон. [c.245]

Аналогично полимерам, полученным прядением из расплава, механические свойства целлюлозного волокна сильно зависят от степени молекулярной ориентации. Но если в полимерах, полученных прядением из расплава, эта ориентация возникает при вытяжке, то в случае целлюлозы ориентация и формование конечной структуры волокон непосредственно связаны с самим процессом химической регенерации, причем связь эта довольно сложна. Для разъяснения остановимся подробнее на процессе регенерации. Раствор вискозы экструдируют через фильеру непосредственно в ванну с кислотой. При этом происходят следующие два процесса. Во-первых, ксантогенат целлюлозы, немедленно выпадающий из раствора, образует сильно набухший гель молочного цвета, содержащий большое количество воды. Во-вто-рых, скоагулированный ксантогенат под влиянием серной кислоты медленно разлагается с образованием целлюлозы. В ходе этого процесса вода диффундирует из [c.167]

Механическая пластификация осуществляется путем нагревания полимера в деформированном состоянии до температуры выше температуры стеклования и охлаждении под нагрузкой. При этом происходит распределение и ориентация макромолекул в одном (волокна) или двух (пленки) направлениях, сближение и уплотнение макромолекулярных цепей. [c.380]

Механические свойства студней представляют боль-шой интерес по двум причинам. Во-первых, студнеобразное состояние системы в процессе переработки полимера является промежуточным или даже конечным состоянием. Поэтому необходимо знать такие механические характеристики студней, как прочность при сжатии и растяжении, деформационные свойства, а также модули сдвига и растяжения. В некоторых случаях, особенна при формовании волокон из растворов полимеров, необходимо знать и составляющие суммарной деформации образующегося студня, поскольку это связано с возможностью ориентации полимера в волокне. [c.121]

Упрочнение при ориентации полимеров, как считалось до последнего времени, имеет место только при приложении разрывающего усилия параллельно оси ориентации. Разрыв в перпендикулярном направлении сопровождается падением прочности. Это приводит к ограничениям в практическом использовании ориентации. Вопрос этот, однако, упрощается в связи с обнаруженным для ряда эластомеров новым явлением [9, 20, 21] всестороннего упрочнения эластомеров при их одноосном растяжении. Наиболее распространенным способом получения анизотропных полимеров является их вытяжка в механическом поле. В пластиках и волокнах ориентация, осуществленная в процессе вязкого течения при повышенных температурах, может быть закреплена охлаждением до нормальной температуры благодаря их переходу в застеклованное или закристаллизованное состояние. Ориентация, возникающая при переработке каучуков [22], при их совмещении [23], также вызывает анизотропию прочности после вулканизации. Однако этот эффект мал и непостоянен как вследствие легкости протекания релаксационных процессов в резиновой смеси, особенно во время вулканизации при высокой температуре, так и потому, что при определении прочности, связанном с дополнительной сильной ориентацией эластомера перед разрывом, он искажается и маскируется. [c.227]

Степень порядка микроструктуры лиотропных полипептидных жидких кристаллов может определяться с помощью дифракции рентгеновских лучей [26]. При этом сначала приготавливают макроскопически однородно ориентированный (нематический) жидкий кристалл, устраняя холестерическую сверхструктуру магнитным полем и используя анизотропию диамагнитной восприимчивости полипептидных молекул (см. разд. VI). Сходство между упорядоченными магнитным полем, одноосными полипептидными жидкими кристаллами и механически ориентированными полимерами позволяет интерпретировать данные по дифракции рентгеновских лучей с использованием общего подхода, обычно применяемого для описания ориентации полимерных кристаллитов в волокнах. Этот метод основан на анализе межмолекулярного рассеяния рентгеновских лучей [27]. [c.194]

При исследовании полимеров широко используются физические (структурные) методы исследования, в первую очередь рентгенографический метод. Такими методами можно определить взаимное расположение макромолекул или их агрегатов в твердой фазе (волокно, пленка, формованный материал) и степень их ориентации, а также сделать выводы о фазовом состоянии полимера (кристаллическое или аморфное). Прн помощи этих методов исследования можно установить, а в ряде случаев и предсказать закономерности изменения механических свойств полимеров. [c.631]

Из данных таблицы видно, что волокна, вытянутые в присутствии растворителя, характеризуются более высокими физи-ко-механическими свойствами по сравнению с волокнами, не содержащими растворителя. Это, по-видимому, связано с тем, что в присутствии растворителя повышается структурная ориентация полимера. [c.172]

Из рассмотренных данных видно, что в результате прививки карбоцепных полимеров при относительно большом их содержании в привитом сополимере наблюдается снижение основных механических показателей полипропиленового волокна, обусловленное уменьшением степени кристалличности и ориентации полипропиленового волокна. Степень изменения механических свойств зависит от количества привитого компонента. [c.255]

Изменение концентрации полимера. Б начальной стадии формования испарение растворителя из раствора происходит в результате действия высокой температуры и обдувания струйки паро-воздушной смесью. Скорость испарения достаточна велика. По мере быстрого нарастания вязкости и в результате ориентации структуры раствора может образоваться твердая полимерная фаза, из которой выжимается растворитель. Такое явление наблюдал С. Я. Френкель при формовании модельных белковых волокон [8]. В литературе нет сведений о так называемом механическом высаживании полимера при формовании ПАН волокон сухим способом. Однако такое явление мы наблюдали при вытягивании струйки прядильного раствора высокомолекулярного ПАН (молекулярный вес равен 10 ). По-видимому, и при формовании волокна из низкомолекулярного ПАН при возрастании вязкости струйки в шахте может происходить механическое высаживание полимера из раствора. В этих условиях объем полимера быстро уменьшается и на поверхности струйки выступает растворитель (в виде отдельных капелек). Последний быстро испаряется, не нарушая тем самым структуру струй- [c.92]

Таким образом, в зависимости от температуры, степени и скорости вытягивания волокон происходит изменение структуры полимера, которое оказывает влияние на физико-механические свойства волокон. Волокна, вытянутые при низкой температуре, обладают невысокими физико-механическими показателями вследствие недостаточно высокой ориентации и образования дефектов в структуре полимера. Волокна, вытянутые при температуре, близкой к температуре плавления полимера, когда выравниваются напряжения внутри полимера, характеризуются высокой ориентацией и образованием совершенных надмолекулярных структур. В табл. 40.3 приведены данные, характеризующие зависимость свойств волокон от молекулярного веса полипропилена. [c.553]

Другой областью применения рентгеновских методов является изучение ориентации и степени упорядоченности макромолекул. Известно, что при различных видах механической обработки, например вытяжке, прессовании, происходит ориентация макромолекул, а в некоторых случаях и кристаллизация полимера. Поэтому большинство готовых изделий (волокна и пленки) обладают текстурой, т. е. определенной ориентацией макромолекул и кристаллитов. [c.107]

В зависимости от условий и характера образца можно получить различные типы ориентации. Если образцы ориентируют осторожным охлаждением в магнитном поле, то расположение рефлексов в больших и малых углах относительно направления поля свидетельствует об ориентации боковых цепей параллельно полю при этом они располагаются перпендикулярно (5д) или наклонно (5с) к плоскости слоев [92, 93, 126, 127]. Наоборот, при ориентации образцов путем механического вытягивания полимера получаемые дифрактограммы обычно соответствуют параллельной направлению вытяжки ориентации слоев [2, 37, 100, 119, 128]. Однако результаты рентгенографических исследований таких полимеров с мезогенами, имеющими концевую цианогруппу, обнаружили ориентацию мезогенных групп в направлении оси волокна [25, 26, 92]. [c.249]

На практике очень трудно избежать формирования структур при любых процессах переработки, за исключением таких сравнительно медленных процессов, как формование разливом и компрессионное прессование. Часто, однако, формирование структур в процессах переработки носит случайный характер, плохо поддающийся объяснению, и кажется неизбежным злом (особенно в тех случаях, когда оно проявляется в потере стабильности размеров). С другой стороны, в переработке полимеров существуют классические примеры целенаправленного формирования структур при производстве ориентированного волокна (экструзия с последующей вытяжкой) и при получении пленок с одно- и двухосной ориентацией методом экструзии или при изготовлении пленок методом полива на барабан с целью формирования структур, придающих пленке необходимые механические и оптические свойства. [c.45]

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]

Сформованное полиамидное волокно имеет очень низкую прочность (10—12 ркм) и большое пластическое удлинение (300— 500%), так как в процессе формования из расплава макромолекулы полимера почти совсем не ориентируются вдоль оси волокна. Для придания волокну требуемых физико-механических свойств его после предварительного кручения подвергают холодной вытяжке (при комнатной температуре) до 3—5-кратного увеличения длины, при этом происходит значительное повышение степени ориентации макромолекул, а прочность волокна возрастает в 4—7 раз, остаточное удлинение уменьшается до 12—25%, и волокно перестает быть пластичным. [c.472]

Вопросам ориентации кристаллических полимеров посвящено много работ, что связано в первую очередь с широким использованием вытяжки кристаллических полимеров в производстве синтетического волокна. Известно, что необходимые физико-механические свойства синтетических волокон получают только после их предварительного вытягивания. [c.103]

В образцах полимеров возможно существование множества типов и степеней ориентации, от случайного распределения полимерных цепей до полной ориентации образца, сравнимой с ориентацией монокристалла. Частичная ориентация может наблюдаться в природных полимерах, но ориентационные явления особенно интересны в волокнах из синтетических полимеров и в пленках, где цепочки ориентируются при механической деформации в соответствующих условиях. Такие процессы могут быть до некоторой степени исследованы математически, как это показано Кратки [36] и Куном и Грюном [38 [. Они предложили модель, которая описывает соотношение между процессами растяжения и ориентации, и вывели выражение ожидаемой функции распределения цепей. Эта модель будет рассмотрена в разделах Д и Е этого параграфа. [c.264]

На последней стадии производства волокно приобретает необходимые физические свойства. Химическая, механическая и термическая обработка полимера улучшают эксплуатационные свойства волокон. Важнейшей операцией механической обработки является вытяжка, обеспечивающая ориентацию макромолекул вдоль оси волокна, благодаря чему повышается упругость и разрывная прочность волокна. [c.319]

Современное производство органоволокнитов базируется на использовании полиэтилентерефталатных (например, лавсан) и полиамидных (например, капрон) волокон (табл. VII.1, рис. VII.1). Значительно реже применяют волокна из полипропилена, полиакрилонитрила (нитрон) и поливинилового спирта (винол). Прочность и жесткость обычных синтетических волокон ниже прочности и жесткости стеклянных, но при усоверщенствовании процессов изготовления полимеров, применяемых в производстве волокон, и технологии изготовления самих волокон (особенно процесса ориентации) можно добиться повыщения показателей их механических свойств. Например, считают [И], что возможно получить волокна типа капрон и лавсан с прочностью 400—500 кгс/мм . Однако пока наиболее высокими показателями прочности характе- [c.266]

Эффективность действия модификаторов может быть заметно повышена путем введения в вискозный раствор микродобавок (некоторых полимеров на основе фенола и его производных). В присутствии микродобавок еще более замедляется процесс нейтрализации вискозы и соответственно ее регенерации. В результате существенно возрастает эффективная ориентация волокна и улучшаются его физико-механические характеристики (прочность, усталостные показатели). [c.121]

О влиянии длины цепей и их распределения на механические свойства изотропных и подвергшихся ориентационной вытяжке полимеров в литературе имеются весьма противоречивые сведения. Имеются данные о линейной зависимости между прочностью капронового волокна и величиной обратной молекулярной массы , но это — кристаллизующийся полимер и поэтому к подобным корреляциям следует отнестись осторожно. Наиболее существенные изменения прочности связываются с областью молекулярных масс З-Ю —15 10 т. е. там, где резко меняется прочность изотропного полимера. Обнаруживается также линейная зависимость между логарифмом прочности волокна и обратной величиной молекулярной массы полимеров, однако, в случае волокон, которые всегда кристалличны, тип зависимости любого параметра от М связан не с готовой структурой, а с технологической предысторией, где доминируют реологические факторы. Для ориентированных пленок поливинилацетата наблюдается линейное увеличение прочности с молекулярной массой. Однако эта зависимость четко проявляется лишь по достижении молекулярных масс, при которых прочность изотропного поливинилацетата становится неизменной. При изучении аморфных полиметилметакрилата, полистирола и поливинилацетат, получаются близкие результаты, хотя соответствующие зависимости не являются строго линейными. На механические свойства ориентированных полимерных материалов гораздо больше влияют условия формован 1я и вытяжки волокон и пленок [22].-Влияние молекулярной массы на механические свойства линейных аморфных полимеров следует оценивать с учетом изложенных представлений об их квазисетчатом строении. Прочность и другие механические свойства полимеров определяются их строением, однако при формовании и вытяжке волокон молекулярная масса полимера регулирует протекание процессов ориентации макромолекул, определяя структурные особенности и свойства получаемых полимерных материалов. [c.197]

Уникальная комбинация механических свойств может быть получена для сополиэфиров, образующих жидкокристаллические расплавы. Жидкокристаллическая природа достигается использованием мономеров, имеющих длинные, плоские, достаточно жесткие молекулы. Полимерная цепь содержит много ароматических ядер, что, однако, не приводит к высокой вязкости расплавов и плохой перерабатываемости. Использование жидкокристаллических расплавов способствует развитию чрезвычайно высокого уровня ориентации в твердом состоянии. Как следствие, механические свойства образцов, полученных литьевым формованием, анизотропны, т. е. различаются в зависимости от взаимного положения направлений деформирования при испытании и молекулярной ориентации при течении. Некоторые свойства сополиэфиров могут превышать свойства усиленных стекловолокном термопластов. Из сополиэфиров могут быть сформованы также высокоориентированные волокна, которые после термообработки приобретают необычно высокие модуль упругости и прочность. Авторы полагают, что использование полимеров, дающих жидкокристаллические расплавы, решает проблему получения высокопрочных материалов из термопластов. [c.187]

Структура исходной целлюлозы оказывает существенное влияние на степень ориентации цепей прививаемого полярного полимера. Чем выше степень ориентации макромолекул или элементов надмолекулярной структуры в целлюлозном волокне, тем выше степень ориентации прививаемых цепей и тем выше, соответственно, показатели механических свойств получаемых материалов, в частности их прочность. [c.497]

Механические свойства. Изменение комплекса механических свойств целлюлозных материалов в результате прививки зависит от условий прививки и характера прививаемого мономера. При прививке полярного полимера на ориентированное целлюлозное волокно абсолютная прочность волокна в результате ориентации привитых цепей может повыситься на 10—20%- Однако ввиду увеличения при этом массы волокна (его толщины) удельная прочность (в г денье) или разрывная длина всегда несколько снижается . При прививке к вискозному волокну до 30—40% гидрофобного полимера (например, поливинилхлорида) снижается поглощение [c.503]

Перед началом формования аморфная часть полимера отделяется путем экстракции в петролейном эфире, циклогексане, диэтиловом эфире или ацетоне. Процесс формования волокна нз расплава ПМП может осуществляться со скоростью до 500 м/мин. Полученные нити, однако, из-за высокой степени ориентации, которая достигается в процессе формования, не могут подвергаться дополнительной вытяжке. Наилучшие результаты достигаются в том случае, если в процессе формования удается избежать вытяжки полученного волокна и она проводится отдельно. Разрывная прочность волокна при этом во много раз выше прочности волокон, полученных по первому методу. В табл. 4.10 приведены физико-механические характеристики волокон из ПМП, полученных формованием из расплава при различных молекулярной массе и температурах формования. [c.81]

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]

Процесс деформации сопровождается не только ориентацией сегментов макромолекул пли кристаллитов в направлении приложенных усилий, но и изменением межмолекулярных взаимодействий, что отражается на физико-механических свойствах полимера. Согласно Липатову [50], на начальных стадиях деформации происходит возрастание объема растянутого полимера, которое указывает на разрыв в результате деформации части связей между молекулами полимера. Такой разрыв приводит к увеличению среднего расстояния между звеньями соседних полимерных цепей. В работе Уэйтхема и Герроу [53] было показано, что при растяжении целлюлозных волокон до удлинения 5 /о энтропия возрастает, что связано с разрушением исходной структуры волокна до того, как начинается собственно ориентация. Аналогичные представления возникли при исследовании ориентации полиамидных волокон Б зависимости от степени деформации [54—56]. На определенной стадии деформации авторы наблюдали появление такой структурной модификации, которая свидетельствует о разрушении кристаллитов. Дальнейшая деформация приводит к выпрямлению участков цепей и нх ориентации в направлении растяжения. Этот процесс создает предпосылки для установления нового порядка в расположении цепей, которое при благоприятных условиях может привести к равновесию, характеризующемуся повыиленнем плотности упаковки. [c.77]

П. полимерных материалов тесно связана с их деформационными свойствамп. Разрыв полимеров в большинстве случаев происходит в орпептированном состоянии, полученном либо предварительно (напр,, в В0Л0К1ШСТЫХ материалах), лпбо возникающем в процессе испытания на разрыв. Даже в хрупком состоянии П. полимера может сильно изменяться в зависимости от степени предварительной вытяжки. Предварительно ориентированный полимер представляет собой высокопрочный аш1зо-тропный материал. Основным фактором упрочнения полимера является молекулярная ориентация независимо от того, находятся ли волокна в кристаллическом или аморфном состоянин (см. Механические свойства полимеров). [c.195]

Детальному исследованию процессов высокотемпературной вытяжки и кристаллизации волокон из поли-ж-фениленизофталамида, поли-4,4 -дифениленоксид-терефталамида и сополиамидов посвящены работы [102, 103]. Отмечен общий бимодальный характер зависимости прочности волокон от температуры термической вытяжки. Это означает, что на кривой зависимости прочности волокон от температуры вытягивания имеется два максимума прочности. Для волокон из поли-ж-фениленизофталамида в первой зоне вытяжки (220—260 °С) наблюдается заметное упрочнение волокна, сопровождающееся возрастанием максимальной кратности вытяжки. Поскольку данный температурный интервал лежит ниже температуры размягчения полимера, можно предположить, что вытягивание в первой зоне происходит в области вынужденной высокоэластичности полимера. Вытягивание во второй зоне (260—300 °С), несмотря на увеличение максимальной кратности вытягивания, приводит к уменьшению прочности и увеличению разрывного удлинения. В этой зоне вытягивание происходит в режиме истинной высокоэластичности и сопровождается интенсивными релаксационными процессами, приводящими к дезориентации макромолекул в аморфных областях и к снижению прочности. В третьей зоне (300—360 °С) происходит упрочнение волокна при снижении кратности вытяжки. В этой области, по-видимому, ориентация сопровождается интенсивной кристаллизацией полимера. При этом релаксационные процессы играют заметную роль, так как прочность увеличивается незначительно. В четвертой зоне, при температурах выше 360 °С, наблюдаются процессы необратимой деформации вязкого течения в термической деструкции, вследствие чего физико-механические свойства волокна ухудшаются. В результате двухстадийной термовытяжки при 260 и 360 °С удалось затормозить релаксационные процессы и получить волокна из поли-ж-фениленизофталамида с удовлетворительной прочностью около 50 гс/текс. [c.185]

В связи с этим интересно рассмотреть поведение и съойства нового класса искусственных волокон, так называемых высокомодульных волокон (волокон с высоким модулем упругости во влажном состоянии). Не касаясь деталей формования этих волокон, отметим, что они получаются в условиях, обеспечивающих более высокую ориентацию полимера. Их отличительной. особенностью является сохранение более высоких значений прочности во влажном состоянии и соответственно более высоких начальных модулей упругости (этот модуль измеряется как отношение нагрузки к деформации при заданной — обычно очень малой — деформации при растяжении). Это дает возможность перерабатывать такие волокна в смеси с хлопком и вообще заменять ими хлопок в текстильных изделиях, поскольку по механическим свойствам эти волокна приближаются к хлопковым. Если принять прочность в кондиционном состоянии (65% относительной влажности) обычных вискозных волокон за 100%, то их прочность в мокром состоянии составит 45—55%. В еще большей степени снижается при смачивании этих волокон модуль упругости. Высокомодульные волокна, подвергнутые в условиях формования значительно более высокой ориентационной вытяжке, теряют в мокром состоянии значительно меньшую долю прочности (их прочность снижается лишь до 65— 70% от прочности в кондиционном состоянии). Меньше, чем у обычных вискозных волокон, и снижение модуля упругости в мокром состоянии. [c.156]

Вторичные структурные элементы (сферолиты, макрофибриллы) по размерам значительно превосходят первичные и могут достигать величины нескольких миллиметров. Макрофибриллы имеют обычно асимметричную форму — большую длину и относительно небольшую толщину. Сферолиты, как это следует из названия, приближаются к сферической форме. Сферолиты образуются при медленном охлаждении расплавов полимеров. Для волокон, как правило, характерна фибриллярная структура. К сожалению, строение первичных и вторичных структурных образований мало изучено. В ряде обзорных статей рассматривается структура полимера и делаются попытки увязать стрз к-туру с механическими свойствами полимеров . Большинство исследователей считают, что механические свойства волокон определяются соотношением между кристаллической (упорядоченной) и аморфной (неупорядоченной) структурами, размерами надмолекулярных образований и ориентацией элементов структуры вдоль оси волокна. [c.198]

Вытягивание вызывает изменение молекулярной ориентации в волокне. При этом исходна я надм олекулярная организация в волокне разрушается, и образуется новая структура, характерная для ориентированного состояния. Структурные изменения полимера и обусловливают изменения физико-механических свойств волокна. [c.171]

С полимер переходит в вязкотекучее состояние. Коэффициент преломления полимера довольно высок и составляет 1,69—1,70, что на 15—20% превышает величину показателя преломления полиметилметакрилата и полистирола. Поливинилкарбазол отличается высокой твердостью, сохраняющейся и при 90° С. Механические свойства полимера остаются почти неизменными даже при длительном нагревании до 170—180° С. В отличие от большинства линейных полимеров поливинилкарбазол обладает малой хладотекучестью. Даже длительное нагревание при 170° С полимера, находящегося под нагрузкой, не вызывает заметной его деформации. В интервале 200—260° С поливинилкарбазол можно подвергать ориентации, заметно увеличивая его прочность. Ориентация макромолекул происходит при продавливании полимера в нагретом состоянии через капилляры. Выходящие из капилляра волокна дополнительно вытягивают и после охлаждения измельчают и загружают в прессформы для формования изделия. Сплавление волокон и формование изделий проводят под давлением 120 ат при 230° С. Такой способ переработки повышает прочность материала ударная вязкость его возрастает до 20 кгс-см см (вместо 4 кгс-см1см для неориентированного материала). Предел прочности при изгибе увеличивается до 1000 кгс/см (вместо 300—400 кгс1см ). [c.474]

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]

Фазовое состояние полимера слабо влияет на ил, так как аморфная фаза в некристаллическом и кристаллическом состояниях полимера характеризуется близкими значениями плотности. Сильное влияние на оказывает микронеоднород-ная (в частности, надмолекулярная и надсегментальная) структура через образование субмикро- и микротрещин, которое происходит как нри получении полимеров, так и при воздействии на них внешних факторов или обработке (тепловой, механической) изделий. В полимерных волокнах прочность аморфных областей микрофибрилл, где цепи также находятся в ориентированном состоянии, примерно в три раза ниже прочности полимерного монокристалла (10—20 ГПа при 297 К) за счет перенапряжения цепей, равного хо = 3 по Зайцеву [3.6] (см. вьпне). Прочность бездефектного неориентированного аморфного полимера меньше, чем прочность полимерного кристалла в направлении ориентации его цепей, за счет увеличения флуктуационного объема в три раза. Снижение прочности вызывают микротрещины из-за концентрации напряжений. Для ориентированных кристаллических полимеров в итоге общий коэффициент перенапряжения равен >с = иоР, а для аморфных неориентированных полимеров и = 5. О промежуточных вариантах можно сказать следующее. Для неориентированного кристаллического полимера, в котором аморфная фаза не ориентирована, и = р. Для ориентированного аморфного полимера в случае предельной ориентации и = хо 5, а следовательно, его прочность должна быть в 3 раза больше, чем неориентированного кристаллического полимера, т. е. достигать прочности монокристалла в направлении полимерных цепей. Однако достигнуть предельно ориентированного состояния или близкого к нему практически невозможно. Следовательно, можно считать, что у является скорее характеристикой образца, детали, изделия, нежели полимера как материала. [c.115]

Полиэтилен высокой плотности с высокой степенью кристалличности может быть переработан в волокна экструзией из расплава с последующей вытяжкой, при которой происходит ориентация кристаллических частей полимера. Полученные таким образом волокна обладают интересными физическими, химическими, механическими и электрическими свойствами. Благодаря очень низкой относительной плотности полиэтилена (0,96) полученные из него волокна являются самыми легкими из всех существующих. Полимер может быть переработан в моноволокно, филаментарные нити или штапель. Большая часть волокна перерабатывается в такие изделия, как рыболовные сети, канаты, фильтровальные ткани, изоляции электрокабелей и т. д. 3430-3452 Патентуются способы улучшения накрашиваемости полиэтиленовых волокон 3453-3459 данНЫе об их стойкости к облучению 3460. [c.294]

При омылении около 70% от общего количества ацетильных групп получается частично омыленный поливинилацетат, растворимый в воде. Для производства прочных волокон требуется поливиниловый снирт, содержащий менее 0,5% ацетильных групп. При наличии повышенного количества таких групп, так же как и небольшого числа разветвлений в макромолекуле поливинилового спирта, затрудняется кристаллизация полимера и ориентация макромолекул в процессе вытягивания, а тем самым и полученпе волокна с высокими механическими свойствами. [c.236]

Механические свойства СВАМ зависят главным образом от вида связующего, толщины элементарного стекловолокна, соотношения шолимера и наполнителя, расположения волокон в прессуемом пакете. Исследования свидетельствуют о том, что оптимальное содержание стекла в СВАМ должно составлять примерно 65% (по весу). Несмотря на то, что стеклянные волокна значительно прочнее, чем связующие, увеличение содержания наполнителя сверх оптимального приводит к снижению прочности Материала. Это объясняется тем, что при большем количестве стекла не образуется сплошной пленки полимера между стеклянными волокнами, в результате чего сцепление последних со связующим нарушается, а следовательно, снижается прочность материала в целом. При указанном выше соотношении стекла и связующего наибольшей прочностью обладает СВАМ, изготовленный из волокон диаметром 14—16 мк. Путе.м изменения взаимного расположения отдельных листов стеклошпона в пакете до прессования можно в широких пределах изменять механические свойства СВАМ и получать мате риал с различными заранее установленными прочностными характеристиками. Самые высокие прочностные показатели имеет СВАМ, в котором стеклянные волокна уложены в одном направлении. При такой ориентации волокон предел прочности при растяжении стеклопластика достигает 9500 кГ1см . [c.51]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология