Ориентированное Состояние Полимеров

состояние тел из линейных полимеров, характеризуемое тем, что оси достаточно протяженных распрямленных участков цепных макромолекул, составляющих эти тела, расположены преим. Вдоль нек-рых направлений - осей ориентации. Так, в пленках полимерных могут реализоваться виды плоскостной ориентации. Двухосная, радиальная. Простейший и наиб. Распространенный вид ориентации линейных полимеров - одноосная ориентация. Ориентир. Полимеры широко распространены в растит. Мире (напр., древесина, хлопок, лен) и животном (сухожилия, мышечные ткани, шерсть и др.). Практически всюду в природе, где требуются прочные и гибкие элементы структуры, они формируются из ориентир. Полимеров. В технике ориентир. Полимеры получают в осн. Ориентац.

Вытягиванием (на десятки - тысячи процентов) изотропных полимерных тел, нагретых выше т-р стеклования. В результате цепные макромолекулы, хаотически (статистически) ориентированные в исходном теле, под воздействием внеш. Направленного растягивающего усилия приобретают ту или иную степень ориентации. В аморфном гибкоцепном полимере ориентир. Состояние является неравновесным и, чтобы его зафиксировать, необходимо охладить полимер ниже т-ры стеклования, не снимая растягивающего напряжения. В случае гибкоцепных кристаллизующихся полимеров О. С. П. Можно считать равновесным ниже т-ры плавления кристаллитов и снятие растягивающего напряжения при т-ре вытяжки не ведет к разориентации, т. К. Кристаллиты образуют ориентир.

Каркас, сохраняющий аморфные участки полимерного тела в О. С. П. При получении ориентир. Гибкоцепных полимеров двухступенчатым методом вначале осуществляют ориентацию р-ра или расплава полимера. Этого достигают созданием потоков с градиентами скорости (поперечным или продольным), в результате чего длинные цепные молекулы ориентируются преим. Вдоль направления потока. Происходящая при этом кристаллизация фиксирует достигнутое состояние, что приводит к образованию ориентир. Полимера. Послед. Вытягивание в твердой фазе доводит полимерный материал (или изделие) до сверхвысокоориентир. Состояния. Для жесткоцепных полимеров О. С. П. Является равновесным и достигается двухступенчатым методом. Вначале при сравнительно умеренной т-ре вытягиванием из р-ра формуют ориентир.

"заготовку", затем следует термообработка при повыш. Т-ре, приводящая к значит. Увеличению ориентац. Порядка в полимере (явление типа направленной кристаллизации). Ориентир. Полимеры содержат характерные надмолеку-лярные образования-фибриллы-с поперечным размером ~ 10-100 нм и протяженностью не менее ~1-10 мкм. Одноосноориентир. Полимерные тела отличаются высокой анизотропией мех., акустич., оптич., электрич. И др. Св-в. Поэтому чувствительные к анизотропии методы (напр., дифрактометрия, ЯМР, ЭПР, ИК спектроскопия, акусто-спектроскопия, измерение двулучепреломления) эффективны при изучении ориентир. Полимеров. Последним присуща также характерная аномалия термич. Расширения. Отрицат. Коэф. Расширения вдоль оси ориентации.

Это связано с поперечными колебаниями распрямленных участков цепных молекул, амплитуда к-рых много больше, чем продольных колебаний, а также с конформац. "скручиванием" ориентир. Участков макромолекул в аморфных областях, что ведет к сокращению размеров этих областей вдоль оси ориентации полимера. Важное техн. Св-во ориентир. Полимеров -повыш. Прочность при растяжении и жесткость вдоль оси ориентации при сохранении достаточной гибкости. Это обусловлено тем, что вдоль оси ориентации работают гл. Обр. Хим. Связи, в перпендикулярном направлении-межмолекулярные. Так, теоретич. Значения и модуля продольной упругости для волокна составляют соотв. 20-30 и 250 ГПа. Для техн. Ориентир. Полимерных волокон 0,5-1,0 ГПа, 20-50 ГПа. Для высокоориентир.

Волокон 5-10 ГПа, 100-150 ГПа, что близко к теоретич. Значениям и является большим техн. Достижением. Высокие мех. Характеристики в сочетании с низкой плотностью, хим. И термич. Стойкостью (этим отличаются жест-коцепные полимеры. Они содержат циклич. Группы в основных цепях макромолекул) определяют все более широкое использование ориентир. Полимерных волокон. Тросы, канаты, ткани, армирующие элементы в разнообразных ком-позиц. Материалах и др. В технике широко распространены, напр., полиамидные, полиолефиновые, полиэфирные, поли-имидные, полиакрилонитрильные волокна. См. Также Волокна химические, Формование химических воллкон. Лит. Марихин В. А., Мясникова Л. П., Надмолекулярная структура полимеров. Л., 1977. Сверхвысокомодульные полимеры, под ред.

А. Чиферри, И. Уорда, пер. С англ. Л., 1983. А. И. Слуцкер.