Орієнтовані полімер - Велика Енциклопедія Нафти та Газа
Орієнтовані полімер
Орієнтовані полімери мають фібрилярну (волокноподібну) надмолекулярну структуру, основним елементом якої є мікрофібрила. Мікрофібрили за своєю будовою гетерогенні: вони складаються з областей, що періодично чергуються, більшої і меншої щільності, відповідно з кристалічних і аморфних областей. Період повторюваності впорядкованих і невпорядкованих ділянок уздовж осі мікрофібрили (так звані великі періоди), що визначається рентгенографічним методом шляхом зйомки під малими кутами, залежно від природи полімеру та умов орієнтації та подальшого відпалу варіюється в межах від кількох одиниць до кількох десятків нанометрів. Великі періоди зазвичай зростають у разі підвищення температури орієнтації і отжига. Мікрофібрили мають досить чіткі бічні межі, а періодичне чергування впорядкованих та невпорядкованих областей є їхньою характерною особливістю. [2]
Орієнтовані полімери одержують у промисловості в результаті орієнтаційної витяжки вихідних неорієнтованих волокон або плівок. При цьому підбирають температуру та швидкість витяжки так, щоб орієнтація йшла переважно без утворення шийки, при мінімальній напругі. Це досягається максимальним наближенням температури до Тс або Тпл або навіть нагріванням трохи вище за температуру розм'якшення. [3]
Орієнтовані полімери мають двопроменезаломлення: показники заломлення вздовж орієнтації і в перпендикулярному напрямку розрізняються. [4]
Орієнтовані полімери в кристалічному та аморфному станах мають досить багато спільного. У тому й іншому випадку вони мають анізотропію властивостей і значну впорядкованість при розташуванні молекул. [5]
Орієнтовані полімери дають картину дифракції, що складається з більш менш коротких дуг, в той час як неорієнтовані полімери характеризуються на рентгенограмах безперервними дебаевскими кільцями. Таким чином, довжина дуг вказує на ступінь відхилення осей молекул (точніше сегментів макромолекул) від паралельності осі волокна. Побудова кривих інтенсивності вздовж дуги дозволяє кількісно оцінити ступінь орієнтації. [7]
Опромінення орієнтованих полімерів майже завжди викликає розорієнтацію. При накопиченні полімері газоподібних продуктів радіолізу можуть відбуватися оборотні ефекти пластифікації. [8]
Для орієнтованих полімерів при їх розтягуванні вздовж напрямку орієнтації характерні суттєво вищі значення міцності та модуля пружності, а також нижча деформованість порівняно з ізотропними матеріалами. Це легко пояснюється переважною орієнтацією макромолекул у цьому напрямку та зменшенням їх конформаційного набору. [10]
Для орієнтованих полімерів спостерігається збільшення теплопровідності, що з перенесенням тепла у бік орієнтації макромолекул. [12]
Створення орієнтованих полімерів, у яких довгі ланцюжки макромолекул при полімеризації орієнтуються вздовж певного напрямку. Є можливість створення механічно міцних волокон малої щільності, що не поступаються важким металевим – сталевим – аналогам. Відомо, що ланцюги макромолекул міцні (велика енергія С-З - зв'язку), проте звичайні полімери не реалізують і 1% можливої механічної міцності, оскільки макромолекули в них розташовані безладно. [13]
Міцність орієнтованих полімерів залежить від кута між силою, що розтягує, і напрямом попередньої витяжки. Наприклад, орієнтованізразки кристалічного поліаміду при низьких температурах (-80 С) мають різку анізотропію міцності. [15]