Высокопрочные конструкционные пластмассы

Лекция №4

Полиэтилен. Большинство синтетических полимеров, также как и природные полимеры, построено из цепей атомов углерода.

В природных полимерах (например, в целлюлозе) как сами молекулы, так и продольные оси кристаллов лежат параллельно друг другу, что позволяет реализовывать большую долю теоретического модуля упругости.

В полиэтилене цепочки (СН₂) _п уложены в виде складок (рис.4.1). Здесь работают, фактически, не первичные ковалентные связи, а лишь вторичные силы Ван-дер-Ваальса, которые действуют между складками цепочки.

Рис.4.1. Складки в полиэтиленовой цепочки.

Предотвратить складывание синтетических углеродных цепочек непросто, но возможно. Еще в 80-х годах прошедшего столетия в Институте высокомолекулярных соединений АН СССР были получены волокна из обыкновенного полиэтилена длиной 7...10 см, имеющие предел прочности на растяжение до 4000 МПа. Причем, это было достигнуто за счет частичного распрямления макромолекул. В перспективе полное распрямление всех макромолекул и их одинаковая ориентация обеспечит прочность материала 40...60×10³ МПа.

Другим направлением по улучшению конструкционных свойств полиэтилена является " сшивание " молекул созданием трехмерной структуры за счет поперечных межмолекулярных химических связей (рис. 4.2. в).

Рис.4.2. Схема структуры полимерных материалов.

а - поливилхлорид; б - полиэтилен; в - сшитый полиэтилен;

1 - молекулы полимера;

2 - петли и зацепления между молекулами полимера;

3 - межмолекулярные физические связи между полярными группами полимерной молекулы;

4 - прочные межмолекулярные химические (силоксановые) связи.

Сшивание полиэтилена благоприятно сказывается на его эксплуатационных характеристиках:

§ повышается максимальная температура эксплуатации;

§ уменьшаются деформации под нагрузкой и ползучесть, в том числе при повышенных температурах;

§ улучшаются прочностные характеристики при разрыве/изломе и трещиностойкость;

§ увеличивается стойкость к абразивному износу;

§ усиливается эффект памяти в термоусаживающихся изделиях;

§ улучшаются характеристики при динамических нагрузках;

§ повышается химическая стойкость;

§ снижается газопроницаемость.

Дата добавления: 2014-01-20