Подпишитесь на наши новости
Вернуться к началу с статьи up
 

ОРИЕНТИ́РОВАННОЕ СОСТОЯ́НИЕ ПОЛИМЕ́РОВ

  • рубрика

    Рубрика: Химия

  • родственные статьи
  • image description

    В книжной версии

    Том 24. Москва, 2014, стр. 411

  • image description

    Скопировать библиографическую ссылку:




Авторы: А. Я. Малкин

ОРИЕНТИ́РОВАННОЕ СОСТОЯ́НИЕ ПО­ЛИМЕ́РОВ, осо­бое со­стоя­ние по­ли­мер­но­го ма­те­риа­ла, в ко­то­ром со­став­ляю­щие этот ма­те­ри­ал мак­ро­мо­ле­ку­лы ори­ен­ти­ро­ва­ны свои­ми глав­ны­ми ося­ми вдоль не­ко­то­рых на­прав­ле­ний. Наи­бо­лее час­то встре­чаю­щий­ся вид ори­ен­та­ции мак­ро­мо­ле­кул – од­но­ос­ная (напр., в во­лок­нах); в кри­стал­лич. плён­ках мо­жет соз­да­вать­ся пло­ско­ст­ная тек­сту­ра (двух­ос­ная, ра­ди­аль­ная). Ори­ен­ти­ров. со­стоя­ние су­ще­ст­ву­ет в не­ко­то­рых при­род­ных по­ли­ме­рах (об­ра­зую­щих во­лок­на хлоп­ка, льна и др., пау­ти­ну, мы­шеч­ную ткань и т. п.) или соз­да­ёт­ся ис­кус­ст­вен­но в син­те­тич. по­ли­ме­рах в хо­де тех­но­ло­гич. опе­ра­ций, как пра­ви­ло, сво­дя­щих­ся к ори­ен­та­ци­он­ной вы­тяж­ке – боль­шим од­но­ос­ным де­фор­ма­ци­ям рас­тя­же­ния, до­сти­гаю­щим не­сколь­ких ты­сяч про­цен­тов.

Фи­зич. смысл пе­ре­хо­да гиб­ко­цеп­ных по­ли­ме­ров в ори­ен­ти­ров. со­стоя­ние со­сто­ит в умень­ше­нии чис­ла воз­мож­ных кон­фор­ма­ций мак­ро­мо­ле­кул и, со­от­вет­ст­вен­но, эн­тро­пии сис­те­мы. По­это­му ори­ен­ти­ров. со­стоя­ние яв­ля­ет­ся не­рав­но­вес­ным, при на­гре­ва­нии ори­ен­ти­ров. по­ли­ме­ра име­ет ме­сто тен­ден­ция к воз­вра­ту в не­ори­ен­ти­ро­ван­ное со­стоя­ние (усад­ка). Ис­сле­до­ва­ние ори­ен­та­ции мак­ро­мо­ле­кул осу­ще­ст­в­ля­ет­ся разл. фи­зич. ме­то­да­ми: рент­ге­нов­ско­го рас­сея­ния под раз­ны­ми уг­ла­ми, элек­трон­ной мик­ро­ско­пии и ди­фрак­ции, оп­тич. мик­ро­ско­пии, све­то­рас­сея­ния и др.

При де­фор­ма­ции еди­нич­ных мак­ро­мо­ле­кул в рас­тво­ре воз­ник­но­ве­ние ори­ен­ти­ров. со­стоя­ния про­ис­хо­дит скач­ком при не­ко­то­рой кри­тич. ско­ро­сти дефор­ма­ции и име­ет ха­рак­тер фа­зо­во­го пе­ре­хо­да. При ори­ен­та­ции кри­стал­лич. по­ли­ме­ров, осу­ще­ст­в­ляе­мой ме­ж­ду тем­пе­ра­ту­ра­ми стек­ло­ва­ния и плав­ле­ния, име­ет ме­сто по­сте­пен­ное из­ме­не­ние струк­ту­ры на разл. уров­нях ор­га­ни­за­ции ве­ще­ст­ва. При дос­ти­же­нии не­ко­то­рой сте­пе­ни рас­тя­же­ния по­сте­пен­ный рас­пад кри­стал­лич. об­ра­зо­ва­ний сме­ня­ет­ся рез­ким об­ра­зо­ва­ни­ем шей­ки – су­жен­но­го уча­ст­ка об­раз­ца, в ко­то­ром дос­ти­га­ет­ся вы­со­кая сте­пень ори­ен­та­ции. Даль­ней­шее рас­тя­же­ние осу­ще­ст­в­ля­ет­ся пу­тём пе­ре­хо­да ис­ход­но­го не­ори­ен­ти­ро­ван­но­го ма­те­риа­ла в ори­ен­ти­ров. шей­ку. Ори­ен­та­ция в ре­аль­ных тех­но­ло­гич. ус­ло­ви­ях пе­ре­ра­бот­ки гиб­ко­цеп­ных по­ли­ме­ров не до­сти­га­ет воз­мож­но­го пре­де­ла, т. е. в мак­ро­мо­ле­ку­лах все­гда ос­та­ют­ся уча­ст­ки с не­вы­со­кой сте­пе­нью ори­ен­та­ции. Од­на­ко спец. приё­ма­ми мож­но по­лу­чить во­лок­но с прак­ти­че­ски пол­но­стью ори­ен­ти­ров. мак­ро­мо­ле­ку­ла­ми во всём его объ­ё­ме. Та­кие во­лок­на об­ла­да­ют ис­клю­чи­тель­но вы­со­ки­ми ме­ха­нич. свой­ст­ва­ми, обу­слов­лен­ны­ми внут­ри­мо­ле­ку­ляр­ны­ми взаи­мо­дей­ст­вия­ми. Так, пре­дел проч­но­сти для пром. вы­со­ко­ори­ен­ти­ро­ван­ных во­ло­кон по­ли­эти­ле­на дос­ти­га­ет 2,6 ГПа, мо­дуль уп­ру­го­сти 120 ГПа, по срав­не­нию с со­от­вет­ст­вую­щи­ми по­ка­за­те­ля­ми для пром. ма­рок не­ори­ен­ти­ро­ван­но­го по­ли­ме­ра – 22 МПа и 0,75 ГПа со­от­вет­ст­вен­но (т. е. ори­ен­та­ция по­вы­ша­ет эти по­ка­за­те­ли при­мер­но в 100 раз).

Же­ст­ко­цеп­ные по­ли­ме­ры (напр., аро­ма­тич. по­ли­ами­ды) ори­ен­ти­ру­ют­ся срав­ни­тель­но лег­ко и пе­ре­хо­дят в поч­ти пол­но­стью ори­ен­ти­ров. со­стоя­ние уже при не­боль­ших де­фор­ма­ци­ях. Во­лок­на на ос­но­ве же­ст­ко­цеп­ных по­ли­ме­ров об­ла­да­ют ис­клю­чи­тель­но вы­со­кой проч­но­стью и жё­ст­ко­стью (см. Вы­со­ко­мо­дуль­ные во­лок­на, По­ли­амид­ные во­лок­на), пре­вос­хо­дя по этим по­ка­за­те­лям все из­вест­ные ма­те­риа­лы, кро­ме уг­ле­род­ных и бор­ных во­ло­кон.

Ори­ен­ти­ров. по­ли­ме­ры при­ме­ня­ют для фор­мо­ва­ния ар­ми­ро­ван­ных пла­сти­ков, пу­ле­за­щит­ной бро­ни, ра­дио­про­зрач­ных по­кры­тий, для из­го­тов­ле­ния из­де­лий элек­тро-, ра­дио- и элек­трон­ной тех­ни­ки, для про­из-ва спор­тив­но­го ин­вен­та­ря и др.

Лит.: Ори­ен­та­ци­он­ные яв­ле­ния в рас­тво­рах и рас­пла­вах по­ли­ме­ров / Под ред. А. Я. Мал­ки­на, С. П. Пап­ко­ва. М., 1980; Structure and pro­perties of oriented polymers / Ed. I. M. Ward. L., 1997.

Вернуться к началу