Перспективные полимеры. Достижения в области синтеза и переработки полимеров, страница 9

В Центре по прикладным исследованиям полимеров (Университет Кейса) мои коллеги и я анализировали изменения в микроструктуре, на которых основано увеличение прочности и жесткости. Методом оптической микроскопии были изучены изменения структуры кристаллических сферолитов, которые происходят при деформировании образца полипропилена в форме пластины в двух направлениях; рентгеноструктурный метод позволил проследить за сопутствующими изменениями ориентации молекул. Мы обнаружили, что, в то время как сферолиты изменяют форму, кристаллические ламеллы вращаются в плоскости образца. Они распадаются на более мелкие кристаллические блоки, которые в полностью деформированном образце совместно с полимерными цепями в аморфных областях ориентированны в направлении деформации. Ориентированная сетка кристаллитов и «проходных» молекул упрочняет деформированный образец.

пОСЛЕДНИЕ достижения в полимерной технологии позволили создать структуры, которые в меньшей степени связаны с молекулярными свойствами, чем те структуры, которые рассматривались выше. Вместо смешения нескольких полимеров, например, можно одновременно их экструдировать, получая при этом структуру, состоящую из перемежающихся слоев различных полимеров; толщина каждого слоя около 10 мкм. Полученный материал может содержать сотни или тысячи слоев. Если один компонент жесткий, но хрупкий, а другой каучукоподобный, то материал в целом может быть и жестким, и прочным.

Такая многослойная структура имеет огромное значение для получения полимерных мембран — класса материалов, которые привели к созданию новой промышленной технологии, медицинского оборудования и товаров широкого потребления. Некоторые мембраны микропористые, т. е. пронизаны отверстиями, достаточно малыми, чтобы препятствовать проникновению бактерий. От- верстия часто представляют собой «микроразрезы» крошечные разрывы, создаваемые в пластичной пленке путем ее растягивания. Некоторые мембраны такого рода используют для микрофильтрации. Через другие мембраны благодаря тому, что они сделаны из гидрофобного (водоотталкивающего) полимера, возможно проникновение некоторых жидкостей и газов, но не воды и не водных растворов; они находят применение в «дышащей» водонепроницаемой одежде, установках для насыщения крови кислородом и системах для подачи лекарственных препаратов.

Большинство мембран непористые; их проницаемость зависит от молекулярной подвижности. Электронная структура полимера может благоприятствовать проникновению определенных ионов, что позволяет применять их в процессе электродиализа (способ разделения ионов при прохождении через мембрану под действием электрического поля). Используются также мембраны, проницаемые только для воды или селективно проницаемые только для газов. Эти мембраны предполагается применять для обессоливания морской воды методом обратного осмоса или выделения кислорода из воздуха, поэтому они должны выдерживать высокое давление потока жидкости или газа. В то же время мембрана, чтобы обладать соответствующей проницаемостью, должна быть достаточно тонкой. Следовательно, требуется ее усиление, которое можно обеспечить путем изготовления мембраны в виде тонкой нерасслоенной полимерной пленки, укрепленной с помощью 60лее толстого пористого основания. Основание в свою очередь часто укрепляют слоем синтетической ткани.

ОЛЬШИНСТВО современных исследований в области синтеза и переработки полимеров направлено на улучшение их механических свойств и повышение стойкости к действию химических сред и высоких температур. В настоящее время ученые пытаются получить материалы, относящиеся к другой области применения, поведение которых основано на электрических свойствах макромолекул. Большинство полимеров благодаря диэлектрическим свойствам традиционно служило (и вполне усПеШНО) в электронной технике в качестве изоляционных или запрессовочных материалов. Позднее они нашли новое применение, особенно в качестве фоторезистов при изготовлении микросхем. Сейчас ясно, что некоторые полимеры, модифицированные определенным образом, можно применять и для формирования электропроводящих элементов в электронных микросхемах.