В отличие от аморфных частично кристаллические полимеры намного прочнее. Благодаря наличию кристаллических областей, расположенных между аморфными участками, для них характерны как температура стеклования, которая свойственна аморфной фазе, так и точка плавления, выше которой кристаллические области становятся жидкими. Большинство широко использующихся частично кристаллических материалов имеет температуру стеклования ниже комнатной; у полиэтилена температура стеклования — о с, у алифатических полиамидов (найлона) около 0 о с. Тщательно осушенные алифатические полиамиды имеют более высокую температуру стеклования, но они самопроизвольно поглощают воДУ, что понижает температуру перехода в стеклообразное состояние (вода действует как пластификатор, увеличивая пластичность цепей в аморфной области). Каучукоподобная природа аморфной фазы упрочняет алифатические полиамиды и другие частично кристаллические полимеры.
Недавно обнаружено, что смешение частично кристаллического полимера с эластомером упрочняет его еще в большей степени. Сферические каучуковые включения, эффективно диспергированные в полиамидной, полипропиленовой или полиоксиметиленовой матрице, приводят к получению так называемой сверхпрочной композиции, которую обычно используют для технических целей.
Этот новейший класс полимерных смесей напоминает композиционные материалы, армированные волокнами; в них сочетаются гибкоцепные полимеры, такие, как алифатические полиамиды, и жесткоцепные полимеры. Жесткоцепной компонент, диспергированный в эластичной матрице, действует как молекулярное армирующее волокно. Такие «молекулярные композиты» обладают высокими прочностью, термической и химической стойкостью — свойствами, котоПЕРСПЕКТИВНЫЕ ПОЛИМЕРЫ 127
„э, 4-2ы
БИОЛОГИЧЕСКИЕ ПОЛИМЕРЫ имеют строение, которое соответствует виду нагруженного состояния. Сухожилию прочность при растяжении обеспечивают соединенные в пучки фибриллы коллагена — полимера, ориентированного вдоль оси сухожилия (вверху). В поляризованном свете видна извитость фибрилл, придающая им эластичность. Стенки кишечника также упрочнены извитыми коллагеновыми фибриллами, из которых сформированы ряды переплетенных структур (внизу). Каждый набор параллельных фибрилл образует с осью кишечника угол около 30 0 (на микрофотографии ось идет по диагонали от верхнего левого края к нижнему правому). Такое строение сочетает прочность и необходимую эластичность. При растяжении стенок кишечника фибриллы распрямляются и углы между рядами изменяются. В конце концов коллагеновая ткань становится нерастяжимой и таким образом предохраняет кишечник от разрыва. Микрофотография сделана автором статьи с коллегами.
ТРОПОКОЛЛАГЕН
МИКРОФИБРИЛЛА
СУБФ И БРИ Л ЛА СУХОЖИЛИЕ
ФИБРИЛЛА ПУЧОК
ИЕРАРХИЯ СТРУКТУРНЫХ ЕДИНИЦ в сухожилии начинается с молекулы тропоколлагена — тройной спирали полимерных протеиновых цепей — и достраивается посредством микрофибрилл, субфибрилл, фибрилл (которые извиты в отсутствие растяжения) и пучков вплоть до самого сухожилия. Иерархическая организация сухожилия обеспечивает его прочность. При действии на сухожилие избыточных нагрузок отдельные структурные единицы могут разрушаться независимо, локально поглощая энергию и таким образом защищая все сухожилие от разрыва.
НАУКИ.
рые допускают их использование вместо металлов в некоторых деталях авиационных конструкций и двигаТелях.
МЕШЕН ИЕ позволяет сочетать хорошие свойства нескольких полимеров; с помощью других методов переработки можно увеличивать прочность гомополимера. Чтобы продольная прочность макромолекул полностью влияла на свойства материала, они должны иметь одинаковую ориентацию. Многие жесткоцепные полимеры ориентированы изначально, но упорядочить цепи при соответствующей переработке можно и в обычном гибкоцепном полимере. В результате, как правило, получают волокно, в котором сложенные или свернутые в клубок полимерные цепи вытянуты вдоль оси волокна, что придает ему высокие прочность и жесткость.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.