Прочность волокон |
Волокнообразующие полимеры должны иметь макромолекулы определенной, довольно большой величины, так как от этого зависит ряд свойств волокна, в частности его прочность и эластичность. Величина макромолекул измеряется средним молекулярным весом или средней степенью полимеризации, показывающей, из скольких частиц исходного мономера состоит молекула полимера. Для одного и того же полимера существует прямая зависимость между молекулярным весом и степенью полимеризации. Для разных полимеров нужно учитывать молекулярные веса мономеров. Так, например, при одинаковых молекулярных весах порядка 75 000 степень полимеризации у целлюлозы и полиакрилонитрила отличается в 3 раза и равна 450 и 1500 соответственно. Полиамиды, обладающие наивысшими механическими свойствами, имеют в то же время наименьшие размеры макромолекул - молекулярный вес 10 000-20 000, и степень полимеризации 50-200. Причины этого будут объяснены дальше. И, наконец, еще одна чисто технологическая особенность полимеров, используемых для производства волокон, заключается в том, что они должны плавиться без разложения или давать концентрированные прядильные растворы. Однако отсутствие этих свойств не является принципиальным препятствием для возможности получения волокна, так как с развитием химической техники появляются новые растворители и новые способы формования волокна. Волокно, пригодное для практического использования, должно быть достаточно прочным. Это ясно и не специалисту. А вот на вопросы о причине прочности, о способах ее повышения и достижимых пределах ответить не легко. Между молекулами, расположенными в волокне параллельно друг к другу, возникают межмолекулярные силы взаимодействия, которые зависят от природы вещества и длины молекулы. Для того чтобы разорвать волокно, нужно или выдернуть, точнее растащить молекулы друг от друга, преодолев межмолекулярные силы, или разорвать (в буквальном смысле этого слова) молекулы по месту химической связи.
|