Полиакрилонитрил кристаллизация

Вязкость однофазных растворов полимеров, в которых происходит незначительная кристаллизация полимера, может возрастать, и такие растворы иногда способны образовывать упругие гели без отделения растворителя. Образование геля в этом. случае обусловлено не сшиванием макромолекул химическими поперечными связями, а кристаллизацией, протекающей в небольшом масштабе. При четко экспериментально определяемой "температуре плавления геля" раствор вновь начинает течь. К таким системам относятся раствор поливинилхлорида в диоктилфталате, растворы полиакрилонитрила и полиметилметакри-лата в диметилформамиде, раствор нитроцеллюлозы в этиловом спирте, а также растворы метилцеллюлозы, желатины,агар-агара и поливинилового спирта в воде. Вопрос о том, являются ли гели однофазными и двухфазными системами, был рассмотрен Паулом [ 178], но автор не пришел к однозначному выводу. [c.328]

Когда происходит гелеобразование, разбавленный или более вязкий раствор полимера переходит в систему бесконечной вязкости, т. е. в гель. Гель может рассматриваться как высокоэластическое, каучукоподобное твердое тело. Раствор, образующий гель, не течет при переворачивании пробирки с ним. Гелеобразование фактически не является процессом фазового разделения и может иметь место и в гомогенных системах, содержащих полимер и растворитель. Многие полимеры, используемые как мембранные материалы, проявляют гелеобразующие свойства, например, ацетат целлюлозы, полифениленоксид, полиакрилонитрил, полиметилметакрилат, поливинилхлорид и поливиниловый спирт. Физическое гелеобразование может протекать по различным механизмам в зависимости от типа полимера и используемого растворителя или смеси растворитель/нерастворитель. Особенно в случае частично-кристаллических полимеров гелеобразование часто инициируется образованием микрокристаллитов. Эти микрокристаллиты, являющиеся малыми упорядоченными областями, фактически становятся зародышами процесса кристаллизации, но они не способны к дальнейшему росту. Однако если эти микрокристаллы могут связать вместе различные цепи полимера, то будет образовываться трехмерная сетка. Благодаря их кристаллической природе эти гели являются термотропными, т. е. при нагревании кристаллы плавятся и раствор может течь. При охлаждении раствор снова превращается в гель. В процессе гелеобразования часто формируются надмолекулярные структуры (например, спирали). Гелеобразование может также происходить по другому механизму, например при добавлении комплексообразующих ионов (Сг ) или с помощью водородных связей. [c.124]

Полиакрилонитрил — частично кристаллический полимер, что приводит к предположению о высокой степени его стереорегулярности. Действительно, это утверждалось в ряде работ на основании анализа ИК-спектров [20, 21], хотя другие исследования методом ИК-спектроскопии [22] привели к выводу, что полиакрилонитрил имеет почти нерегулярное строение (в согласии с данными ЯМР —см. разд. 4.4). Различия в способности к кристаллизации [23, 24] и размерах цепи в растворе [25] в зависимости от температуры полимеризации заставили высказать предположение о большей синдиотактической регулярности полимеров, полученных при низких температурах. Этот вывод аналогичен рассмотренному в предыдущем разделе для поливинилхлорида, но еще менее обоснован экспериментально. Спектры р-метиленовых протонов поли- [c.162]

Кригбаум и Курц [77] пытались фракционировать кристаллический изотактический полистирол и полиакрилонитрил при значительно более низких температурах по сравнению с температурами плавления путем осаждения полимеров в колонке. Нагретый раствор полимера пропускали через колонку, которая была нагрета в верхней части и охлаждена в нижней. Разделение достигалось фракционным осаждением в колонке, а не фракционным вымыванием осажденной фазы. Предполагалось, что первоначальное аморфное разделение можно будет получить, воспользовавшись малой скоростью кристаллизации из разбавленных растворов. Метод осаждения на колонке не дает лучшего фракционирования полиакрилонитрила, чем обычное раздельное двухстадийное фракционирование. Однако для изотактического полистирола с молекулярным весом до 1,5 10 было получено хорошее разделение на фракции. Полимер с молекулярными весами выше этого уровня стягивался в узкую полосу в верхней части колонки. [c.326]

Такого рода резкие изменения механических свойств при кристаллизации из разбавленных растворов наблюдались в различных системах, например, поливинилхлорид в диоктилфталате [47], полиакрилонитрил в диметилформамиде [48], нитроцеллюлоза в этиловом спирте [73] и метилцеллюлоза в воде [74]. Вследствие нарушений стереорегулярности поливинилхлорид и полиакрилонитрил проявляют при кристаллизации и плавлении свойства сополимеров, тогда как у неполностью замещенных производных целлюлозы, по-видимому, сокристаллизация мономерных звеньев также оказывается неполной. Кристаллизация этих систем в разбавленных растворах может происходить либо при повышении, либо при понижении температуры, так как растворимость определяется величиной и знаком свободной энергии разбавления по сравнению со свободной энергией плавления. Две указанные целлюлозные системы служат примерами кристаллизации, сопровождающейся гелеобразованием и происходящей при повышении температуры [73, 74]. [c.118]

В работе [241] растворение и кристаллизация полиакрилонитрила рассматривались как метод его исследования. При помощи электронного сканирующего химического анализа изучались [242] такие структурные изменения, как образование циклов в полиакрилонитриле и дегидрохлорирование в поли-2-хлор-акрилонитриле при нагревании, действии УФ-света и электронного удара. [c.496]

Важной особенностью полиакрилонитрила является увеличение объема при кристаллизации, подобно тому как это происходит при образовании льда [10,11]. [c.36]

Высокая степень кристалличности не является обязательным условием, обеспечивающим способность полимера к волокнообразованию, так как, например, поливинилхлорид и полиакрилонитрил, из которых получаются ценные волокна, плохо кристаллизуются с другой стороны, некоторые из наиболее ценных синтетических волокон, например полиамидные волокна и полиэфирное волокно терилен, обладают высокой степенью кристалличности. Вполне вероятно, что способность к кристаллизации является ценным свойством, и волокна из поливинилхлорида и полиакрилонитрила были бы лучше. [c.215]

До некоторой степени процессы ориентации молекул и кристаллизации идут параллельно высококристаллические полимеры после вытягивания обладают высокой степенью ориентации с другой стороны, в некристаллизующих-ся полимерах молекулы очень слабо ориентируются при вытягивании (это показано при помощи рентгеновского анализа). Но есть интересные случаи, которые занимают промежуточное положение и требуют дополнительного объяснения так, поливинилхлорид и полиакрилонитрил плохо кристаллизуются, но вытянутые волокна этих полимеров обладают довольно высокой степенью ориентации молекул. Высокая кристалличность и связанная с ней регулярность строения молекул не являются основным условием для хорошей ориентации молекул. [c.220]

Вопросы эпитаксии также имеют непосредственное отношение к затронутой проблеме. Эпитаксия — ориентированное нарастание слоев — известна давно. В частности, этим вопросом еще в XIX веке занимался Франкенгейм. Обширная библиография по эпитаксии приведена в работах [40, 346—348]. Свойства эпитаксиальных слоев различных материалов, главным образом полупроводников, интенсивно исследуются. Обнаружена зависимость от типа подложки не только структуры, но и прочностных, электрических и магнитных характеристик вакуумных конденсатов различных полупроводниковых материалов [346—348]. Впервые эпитаксиальный рост полимерных кристаллов на поверхности твердого тела описан в работах [349, 350], затем этот эффект был подробно изучен [245—249, 340, 351—359]. В частности, было обнаружено, что аминокислоты и олигопептиды образуют ориентированные наросты на минералах [345]. Свежеобразованные сколы галогенидов металлов (Na l, K I, KI, LiF), а также кварц оказывают ориентирующее влияние на расположение кристаллов полиметиленоксида, полипропиленоксида, полиэтилена, полиэти-лентерефталата, полиакрилонитрила, полиуретана, полиамидов. Эпитаксиальные явления в подобных системах могут быть следствием [354] ориентирующего влияния ионов подложки, расположенных в определенной последовательности. Кроме того, дислокации, образующиеся при расщеплении галогенидов металлов, также могут оказывать влияние на зародышеобразование, так как они имеют определенную ориентацию и сообщают поверхности повышенную энергию. В работе [359] указывается на эффект своеобразного фракционирования полимеров, заключающийся в том, что при определенных условиях склонность к эпитаксиальной кристаллизации обнаруживают самые большие макромолекулы [359]. [c.140]

По аналогии с гомополимерами кристаллизация сополимеров в присутствии низкомолекулярного растворителя происходит во всей области концентраций. Зависимость температуры плавления от концентрации полимера описывается формулой, аналогичной (13) [62], с заменой Гп., на температуру плавления ненабухшего сополимера. Экспериментально эта зависимость подтверждена для большого числа не полностью стереорегулярных полимеров, таких как политрифторхлорэтилен [70], полиакрилонитрил [71] и полипропилен [72]. [c.118]

Хотя к настоящему времени наилучшим образом исследованы кристаллы линейного полиэтилена, пластинчатые кристаллы наблюдаются также при кристаллизации из разбавленных растворов множества других полимеров. Сюда относятся производные целлюлозы [49, 50], полиамиды 51], полиэфиры [52], полиолефины, такие как полипропилен [13] и поли-4-метилпен-тен-1 [53], полиакрилонитрил [54]. Ламеллярные кристаллы образуются также при кристаллизации из разбавленных растворов разветвленного полиэтилена [16, 55]. В последнем случае ламелли овальны, толщина их меньше 90 А и они гораздо менее совершенны, чем у полимеров регулярной структуры. Хорошо ограненные ламеллярные структуры также наблюдаются при кристаллизации из разбавленных растворов политрифторхлор этилена в мезитилене [56]. Для этих систем, как показывают электронограммы, оси цепей также ориентированы перпендикулярно к широкой грани пластинки. [c.296]

По-видимому, многие обычные полимеры винилового ряда, такие, как полистирол, поливинилацетат, нолиметилметакрилат и т. п., имеют заместители, расположенные по такому же закону, вследствие чего нерегулярность их строения настолько затрудняет вхождение заместителей в кристаллическую решетку, что эти вещества обычно существуют в аморфном или стеклообразном состоянии. Это, очевидно, справедливо в случае, если группы довольно велики и неполярны, например—С Н ,—ОСОСН3, —СООСНз или —-ОС4Н9. Если заместители малы по размерам и представляют собой полярные группы —ОН, —С1, — N или —Р, то, по-видимому, параллельно расположенные длинные цепи, даже если заместители в них расположены случайным образом относительно с1- и /-конфигураций, способны к упорядочению с образованием кристаллорешетчатой структуры. Эти случаи были рассмотрены Банном [И] для поливинилового спирта и Натта [12] для поливинилхлорида, и очень возможно, что такое положение имеет место и для поливинилфторида, и полиакрилонитрила, которые обладают заметной, хотя и ограниченной тенденцией к кристаллизации. [c.60]

При кристаллизации из р-ров полимеров с нарушенной стереорегулярвостью ве все звевья цепи могут принимать участие в образовании кристаллич. областей. В результате возникает пространственная сетка, узлами к-рой служат закристаллизованные участки. В принципе такая система сходна с первым типом С. при том лишь отличии, что связи в узлах, обеспечиваю-пще нетекучесть системы, гораздо менее прочны разрушение химич. связей происходит при значительно более высоких темп-рах, чем плавление кристаллитов. С. такого типа образуются, напр., из умеренно конц. р-ров полиакрилонитрила в диметилформамиде, поли- [c.279]

Полиакрилонитрил относится к числу труднокристаллизую-щихся полимеров 2вз. Это связано с большой жесткостью цепей полимера, обусловленной сильными внутри- и межмолекуляр-ными взаимодействиями, что приводит к замедленной кине-гике Кристаллизации 2 4. Однако совсем недавно удалось получить для полиакрилонитрила сферолиты 2 = и пластинчатые нрис-галлы2бб. Исследования полиакрилонитрила методом рентгеноструктурного анализа 267-271 молярной рефракции 272 указывают на высокую степень Кристалличности ориентированных образцов. [c.712]

При применении одного и того же растворителя растворимость в нем полиакрилонитрила значительно изменяется не только в зависимости от молекулярного веса полиакрилонитрила и формы макромолекул (образование разветвлений в Нроцессе полимеризации), но и от интенсивности межмолекулярного взаимодействия, определяемой, в частности, характером предварительной обработки этого тюлимера прп повышенных температурах. На-нример , полиакрилонитрил, полученный полимеризацией при повышенных температурах (70—75° С), растворяет хуже, чем тот же полимер, полученный при более низких температурах. Если полиакрилонитрил, растворенный в диметилформамиде при нормальной температуре, после высаживания из раствора нагреть до 110—120° С, го после такой обработки, приводящей к дополнительной кристаллизации й образованию большего числа водородных связей между макромолекулами, его растворимость значительно ухудшается. Минимальная температура, пра которой происходит полное растворение такого препарата полиакрилонитрила, повышается до 50° С. Одновременно значительно (в 3—4 раза) увеличивается время растворения. [c.179]

Тогда экстраполяция на сравнительно большом отрезке от л < 0,30, до а = 1,00 показывает, что температура плавления чистого кристаллического полиакрилонитрила выше 320° С. Это находится в хорошем согласии с более ранними измерениями Криг-баума и Токиты согласно которым температура плавления равна 317° С. По оценке Хэма температура плавления составляет 269° С. Далее, Чианг показал, что при кристаллизации объем раствора увеличивается В противоположность другим переходам жидкость — кристалл в этом случае кристаллические области занимают, как в случае льда и твердого висмута, больший объем, чем жидкие. Если учесть очень малое изменение объема при плавлении единичных кристаллов полиакрилонитрила (около 1%), становится понятным, почему не наблюдается изменений плотности в массе полимера, даже когда образцы тщательно отожжены (в некоторых условиях полимер содержит микропустоты, удаление которых может [c.359]

Чрезвычайно слабо изучен вопрос о влиянии на скорость застудневания предварительного охлаждения раствора до температур кристаллизации растворителя. Существуют лишь экспериментальные данные, указывающие на значительное сокращение времени застудневания в тех случаях, когда раствор предварительно был охлажден до температур ниже температуры кристаллизации растворителя, а затем нагрет до исходной температуры, по сравнению со временем застудневания такого же раствора, но не подвергнутого предварительному замораживанию. Например, по данным Лабудзинской и др., 6], вязкость 17%-ного раствора полиакрилонитрила в чистом диметилформамиде при 25 °С за 14 месяцев повышалась лишь незначительно, в то время как после охлаждения исходного раствора до —75°С он застудневал в течение 2 ч. [c.48]

Застудневание, однако, ускоряется и при охлаждении до более умеренных температур. По данным Бисшоп-са [7], 20%-ный раствор полиакрилонитрила в диметилформамиде, полученный при 50 °С и охлажденный до 25° С, достаточно стабилен. Но охлаждение до 0°С вызывает через некоторое время повышение вязкости и застудневание. По-видимому, здесь имеет место тот случай, когда максимум скорости кристаллизации находится ниже 0°С (ср. рис. П.4). [c.48]

Однако полиакрилонитрил плохо растворим в полимеризационной системе, тогда как зависимость константы диссоциации полимерного цвиттер-иона от его длины получена нами в предположении, что время развития полимерной цепи больше времени кристаллизации. Было естественным проверить полученныв выводы в системах, где полимер растворим. Для этого нами была выбрана система метакрилонитрил — триэтилфосфин — диметил-формамид. Полиметакрилонитрил растворим в данной системе, что позволяет исследовать кинетику полимеризации третичного водорода и исключает возможную передачу цепи на мономер или полимер, предполагаемую рядом авторов для анионной полимеризации акрилонитрила 4, 8] [c.164]

Наиболее удачным комплексом волокнообразующих и потребительских свойств обладают аморфно-кристаллические полимеры с температурами стеклования выше комнатной (поливиниловый спирт, полиакрилонитрил, поликапроамид, полигексаметиленадипамид, полиэтилентерефталат, целлюлоза и другие). Они обычно имеют степень кристалличности 40—70%. Наличие кристаллических участков и сравнительно высокая температура стек лования делает эти полимеры и волокна из них вполне теплостойкими и обусловливает требуемый комплекс механических свойств. Снижение их способности и кристаллизации резко ухудшает свойства волокон. [c.21]

Так, полиэтилен, не содержащий разветвлений, кристаллизуется, так как не содержит никаких заместителей. Замещение атома водорода на гидроксильную группу приводит к получению поливинилового спирта СН2—СН(ОН) . Поливиниловый спирт не является изотактическим полимером, однако полярность гидроксильных групп настолько велика, что это обеспечивает огромное вандерваальсово взаимодействие между макромолекулами и приводит к правильной укладке сегментов поливинилового спирта с последующей кристаллизацией. Атактический поливинилхлорид ( СНз—СНС1 ) и атактический полиакрилонитрил ( СН2— H N ) имеют меньшую интенсивность межмолекулярного взаимодействия, чем поливиниловый спирт, поэтому по своей структуре они занимают промежуточное положение между кристаллическими и аморфными, стеклообразными полимерами. Неполярные заместители в полиэтилене, ориентированные в пространстве нерегулярно, препятствуют кристаллизации (атактические полистирол, полипропилен и др.). [c.204]

В заключение следует указать, что ряд полимеров нерегулярного строения также обладает более или менее выраженной тенденцией к кристаллизации. Это полимеры, содержащие небольшие, но сильно полярные заместители вдоль цепи поливиниловый спирт, поливинилхлорид, полиакрилонитрил и поливинилфторид. Случаи образования таких кристаллорешетчатых структур рассмотрены Банном для поливинилового спирта и Натта — для поливинилхлорида [5] весьма возможно, что такое положение имеет место для поливинилфторида и полиакрилонитрила, обладающих заметной, хотя и ограниченной тенденцией к кристаллизации. [c.35]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология