Общие положения о способах получения конденсированных систем, страница 29

Изучение структуры монокристаллов линейных полимеров привело к выводу о «складчатой» конфигурации молекул этих полимеров в кристалле. Экспериментальные данные, лежащие в основе этого вывода заключается в том, что толщина кристаллических слоев – ступенек оказалась одинаковой (100-120 ) как для парафина, так и для полиэтилена. Кроме того, установлено, что молекулярные цепи расположены не в плоскости кристаллических слоев, а перпендикулярно к ним. Для парафина толщина кристаллического слоя совпадает с длиной молекул, а для полиэтилена, у которого длина молекул достигает 6000, толщина атомного слоя в десятки раз меньше длины молекул. Очевидно, это можно объяснить, полагая, что молекулы полиэтилена в кристалле обладают «складчатой» конфигурацией; многократно изгибаясь под углом в 180⁰, они укладываются в кристаллическом слое небольшой толщины δ, как это изображено на рисунке 25б. Рисунку 25а соответствует кристаллический слой парафина, а рисунку 25б – расположение длинной молекулы полиэтилена в тонком кристаллическом слое.

а                                                 б

а – кристаллический слой парафина; б – молекула полиэтилена

Рисунок 25 – Схема расположения молекул полимеров

Получены многие искусственные материалы, которые по своим качествам превосходят природные материалы.

Укажем некоторые применения полимеров. Полиамиды, например капрон, применяются не только для бытовых изделий, но обладая высокой прочностью и другими важными качествами, служат для изготовления технических изделий и деталей машин. В этой области полиамиды успешно конкурируют с цветными и черными металлами: одна тонна капрона заменяет восемь тонн латуни или бронзы.

Полиэтиленовые трубы не корродируют и не лопаются при замерзании воды, они устойчивы к действию кислот и щелочей, вследствие чего незаменимы в химической промышленности.

Фторопласт-4 по химической стойкости превосходит золото и платину. Он устойчив к действию горячих кислот, щелочей и органических растворителей. На основе фторопластов и кремнийорганических полимеров изготавливаются жаростойкие лаки, выдерживающие температуру до 400⁰С, и электроизоляционные покрытия.

Эпоксидные смолы применяют для склеивания всевозможных материалов (металлов, дерева, стекла, фарфора). Прочность клеевого шва настолько высока, что позволяет изготовлять (без сварки или склепывания) такие конструкции, как мостовые формы. На машиностроительной выставке в Брно (Чехословакия) демонстрировался макет моста, склеенного эпоксидным клеем. Мост длиной 6 м и шириной 2,6 м склеен из листового дюраля толщиной 1,5 мм. Расход клея составил всего 6 кг.

Стеклопластики на основе полиэфирных смол по прочности превосходят сталь. Из них можно изготавливать цистерны, вагонетки, лодки, корпуса судов, вагонов, кузова автомобилей, строительные панели и т.д. Подшипники из капрона и полиформальдегида могут работать в агрессивных средах и без смазки.

Из лавсана изготавливаются не только бытовые и технические ткани, рыболовные сети и морские канаты, но и пружины и даже кровеносные сосуды. Поликриламидные пленки применяются для закрепления зыбучих песков.

У некоторых полимеров обнаружены полупроводниковые свойства.

Этот очень краткий перечень полимеров говорит о том, что они сейчас нашли самок разнообразное применение в разных отраслях промышленности, в сельском хозяйстве, в быту и даже в медицине (кстати сказать, многие лекарства тоже являются полимерами).

Самое же главное в полимерах – их блестящее будущее. Дело в том, что в настоящее время химики научились создавать полимеры с различной длиной молекулярной цепи, научились «сшивать» отдельные цепи или менять отдельные звенья в цепи. В результате этого можно синтезировать полимеры с самыми разнообразными свойствами. Изучение структуры полимеров и ее влияние на физические свойства их является необходимым звеном в синтезе полимеров с желаемыми свойствами. Исследования в этой области идут широким фронтом во многих странах мира, и мы являемся свидетелями создания все новых синтетических полимерных материалов.