Перспективные полимеры. Достижения в области синтеза и переработки полимеров, страница 8

Ориентированные волокна, получаемые из частично кристаллических полимеров, таких, как алифатические полиамиды, лежат в основе производства синтетических волокон. Недавно из других частично кристаллических полимеров, особенно из полиэтилена, получены еще более прочные

4$, волокна с высокой степенью ориентации. Чтобы понять, как полиэтилен, такой мягкий пластик, из которого изготавливают легко поддающуюся сжатию тару, может быть без химической модификации превращен в волокно с большей разрывной прочностью, чем у стали такой же массы, необходимо проследить за основными изменениями в его микроструктуре. Микроструктура полиэтилена так же, как и у большинства частично кристаллических полимеров, представляет собой сферолиты, по форме напоминающие солнечные лучи и состоящие из кристаллических пластинок (ламелл), лучеобразно исходящих из общего центра. В пределах каждой пластинки полимерные цепи упорядоченно сложены между двумя плоскостями; пространство между ламеллами заполнено аморфной фазой.

При фибриллизации частично кристаллического полимера в результате вытяжки сферолиты разрушаются, а ламеллы в свою очередь распадаются на небольшие блоки из сложенных цепей. Главным структурным элементом фибриллы служат микрофибриллы, в которых кристаллические блоки выстроены в непрерывную линию. Блоки разделены менее упорядочен-

4.

ными областями, но связаны «проходными» молекулами, простирающимися от блока к блоку.

Недавно найдены определенные условия переработки, при которых можно увеличить степень растяжения и ориентации макромолекул. Один из способов ориентации макромолекул экструзия, или интенсивная медленная вытяжка, при температуре, близкой к точке плавления полимера; другой способ — растворение полимера до гелеобразного состояния, из которого вытягивают ориентированные волокна. В геле макромолекулярная сетка ослабляется и уменьшается сопротивление вытяжке.

Существует также возможность ориентировать частично кристаллический полимер даже не в одном, а в двух направлениях, что приводит к получению полимерного слоя или пленки с повышенными прочностью и жесткостью. Прокаткой полимера во взаимно перпендикулярных направлениях можно достичь необходимой деформации. Другой способ — экструзия в твердом состоянии: образец полимера в виде столбика продавливают через фильеру, в которой он одновременно удлиняется, испытывая

63,

всестороннее сжатие, и интенсивно деформируется как вдоль оси, так и периферически. Вырезанная из цилиндрического экструдата пластинка имеет в три раза большую разрывнут прочность и примерно в девять раз большую жесткость, чем пластинка из неориентированного полипропилена.