Материаловедение в производстве изделий легкой промышленности стр.6

Макромолекулы волокнообразующего полимера представляют собой длинные гибкие образования, состоящие из большого числа повторяющихся звеньев, соединенных между собой химическими связями. Число звеньев, называемое степенью полимеризации, в макромолекулах колеблется в широких пределах — от нескольких сотен до десятков тысяч. Длина макромолекул в сотни и тысячи раз превышает их поперечные размеры. В пределах одного полимера макромолекулы имеют довольно широкий диапазон колебаний по длине.

Макромолекулы волокнообразующих полимеров различаются не только по химическому составу, но и по строению (рис. 1.1). Структура макромолекул отличается по виду звеньев и порядку их расположения. В линейных или цепных полимерах звенья одного вида расположены по длине макромолекулы. В линейных сополимерах имеет место регулярное, нерегулярное, блочное чередования звеньев двух или более видов. Некоторые виды полимеров имеют макромолекулы с боковыми ответвлениями различной длины и сложности. Если между соседними макромолекулами возникают химические связи, образуется трехмерная сетчатая структура.

Отдельные группы и звенья макромолекул могут поворачиваться относительно друг друга. Степень подвижности звеньев макромолекул определяется их химическим составом, структурой, нали-

Рис. 1.1. Схемы структур макромолекул (по данным Л.М.Пыркова):

1—3 — линейная с прямой цепью (1), с зигзагообразной цепью (2), цикло-цепная (3); 4, 5 — разветвленная с короткими (4) и длинными (5) ответвлениями; 6 — лестничная; 7 — плоская; 8 — блочная линейная (блок-сополи-мер); 9 — разветвленная с привитыми блоками; 10 — сетчатая (трехмерное «сшивание») чием функциональных групп и т.д. Подвижность придает макромолекулам гибкость, способность принимать различную форму расположения в пространстве. В зависимости от внешних воздействий, например тепловых, силовых, форма расположения макромолекул может меняться. Гибкостью макромолекул во многом определяется весь комплекс свойств полимера.

Макромолекулы в полимере не существуют изолированно, они находятся во взаимодействии с соседними макромолекулами. Характерная особенность высокомолекулярных соединений — резкое различие в характере связей вдоль цепи макромолекулы и межмолекулярных связей. Энергия межмолекулярных связей (водородных, солевых, химических, сил Ван-дер-Ваальса) значительно слабее энергии внутримолекулярных химических связей. В определенных условиях при воздействии влаги, тепла, усилий межмолекулярные связи могут ослабевать, даже разрушаться и восстанавливаться вновь. Их вид, количество, суммарная энергия зависят от химического состава, длины и взаимного расположения макромолекул. Межмолекулярное взаимодействие тем больше, чем длиннее и распрямленнее макромолекулы.

Волокнообразующие полимеры по своей надмолекулярной Структуре относятся к фибриллярным соединениям. Согласно СО-Временным представлениям развернутые макромолекулы благодаря действию межмолекулярных сил объединяются в линейные пачки, в которых они располагаются последовательно-параллельно относительно друг друга. Отдельные пачки и пучки макромолекул образуют микрофибриллы, на основе которых формируются более ^крупные агрегаты надмолекулярной структуры — фибриллы. Для Микрофибрилл характерны небольшие поперечные размеры, равные нескольким межмолекулярным расстояниям, и длина, превышающая длину макромолекул. Микрофибриллы по своему строению неоднородны и имеют кристаллические и аморфные участ-|Ки, чередующиеся вдоль оси микрофибриллы. Переход от кристаллической области к аморфной происходит постепенно через ряд промежуточных форм упорядоченности. Соотношение кристаллических и аморфных областей в полимере характеризуется степенью кристалличности. Характер чередования, размеры и степень ^упорядоченности областей в микрофибриллах зависят от вида по-рйимера и условий его получения. Длинные цепные макромолекулы смогут проходить через ряд кристаллических и аморфных областей даже переходить из одной микрофибриллы в другую, соседнюю, :Прочно соединяя их в структуре фибриллы. Известно несколько ^Вариантов надмолекулярной структуры микрофибрилл, характерных для полимеров различной химической природы (рис. 1.2). } Морфологическая структура, или микроструктура, текстильных волокон представляет собой более низкий уровень и включает в (Себя внешнюю и внутреннюю структуру. К внешней структуре отРис. 1.2. Схемы структур микрофибрилл (по данным Л.М. Пыркова):