ВВЕДЕНИЕ

Известно, что производство полимерных материалов развивается по трем основным направлениям: пластические массы, химические волокна и эластомеры (каучуки). Пожалуй, особенно сложным в технологическом отношении является получение химических волокон, причем наибольшие трудности представляют регулируемые процессы структурообразования полимеров при формовании волокна.

Четкую грань между перечисленными выше тремя группами полимеров провести трудно. Для многих из них пригодно одинаковое сырье. Например, сложные и простые эфиры целлюлозы, многие карбо- и гетероцепные полимеры применяются в качестве сырья для изготовления как пластмасс, так и волокон; некоторые волокна, например типа "спандекс", изготавливаются на основе эластомеров и т.д.

Многие способы синтеза волокнообразующих полимеров, методы изучения их свойств одинаковы для всех основных групп полимерных материалов.

Волокнообразующие полимеры могут быть классифицированы:

• а) по форме макромолекул;
• б) по химическому строению основной цепи;
• в) по происхождению.

Классификация по форме макромолекул

1. Линейные полимеры. Макромолекулы таких полимеров представляют собой цепи из последовательно соединенных элементарных звеньев.
2. Лестничные полимеры получаются в большинстве случаев в результате двухступенчатых обработок. Например, полиакрилонитрил

после термической обработки образует структуру такого типа:

11

3. Разветвленные полимеры. Получить прочные волокна на основе разветвленных полимеров не удается вследствие затруднений, возникающих при их ориентации и формировании равномерной структуры. Однако разветвленные полимеры, в том числе и привитые сополимеры, представляют существенный интерес в качестве добавок к линейным волокнообразующим полимерам или смесям различных полимеров с целью достижения большей структурной однородности формуемых волокон.

Классификация по химическому строению
основной полимерной цепи

Названия полимеров образуются из приставки "поли" и названия элементарного звена полимерной цепи (мономера).

Гомоцепные полимеры. Главные цепи этих полимеров построены из одинаковых атомов. Среди них основное место занимают карбоцепные полимеры, главные цепи которых состоят только из атомов углерода:

12

Гетероцепные полимеры. Главные цепи этих полимеров содержат атомы различных элементов. К ним, например, относятся:

Классификация по происхождению

1. Натуральные (природные) волокнистые материалы - шерсть, натуральный шелк, хлопок, лубяные волокна (лен, кенаф, джут и др.).
2. Искусственные волокнистые материалы, получаемые химической переработкой природного сырья (растительного или животного) с выделением и очисткой соответствующего полимера (целлюлозы, белков).
3. Синтетические волокнистые материалы, изготовляемые путем синтеза полимеров из различных низкомолекулярных соединений (мономеров).

Комплекс структурно-механических свойств полимерных материалов (волокон, пленок и др.) определяется:

• средней степенью полимеризации;
• полидисперсностью;
• химическим строением полимеров;
• однородностью химического состава;
• надмолекулярной организацией и морфологией полимеров.

13

Последний фактор обусловлен особенностями формования полимерного материала: переводом высокомолекулярного вещества в вязкотекучее состояние растворением или плавлением и последующим отверждением его во внешнем силовом поле. Скорость протекания всех этих процессов предопределяется гибкостью макромолекул, а направление и степень завершенности - особенностями фазовых равновесий. Вместе с тем процессы синтеза и переработки полимеров никогда не реализуются в технологической практике как равновесные, а прекращаются на стадии, на которой достигается некоторый компромисс между приемлемыми качественными и количественными характеристиками полимерного субстрата, с одной стороны, и технико-экономической эффективностью - с другой.

В связи с этим изложение физико-химических проблем получения и переработки волокнообразующих полимеров будет проведено в такой последовательности:

• методы оценки молекулярных масс и полидисперсности полимеров;
• анализ способов оценки гибкости макромолекул как фундаментальной характеристики высокомолекулярных соединений;
• растворимость полимеров и свойства их разбавленных растворов;
• процессы структурообразования полимеров в различных агрегатных и фазовых состояниях;
• физико-химические аспекты синтеза волокнообразующих полимеров;
• физико-химические свойства природных, волокнообразующих полимеров.

В конце каждой главы даются примеры, задачи и упражнения по рассмотренной проблеме.

14