Супервысокопрочные волокна и самоармированные пластики.
Высокая степень порядка в расположении жесткоцепных и полужесткоцепных макромолекул в лиотропных и термотропных ЖК полимерах соответственно используется для получения высокопрочных волокон, пленок и разнообразных изделий из ЖК полимеров. Среди ЖК полимеров лиотропные полимеры исторически были первыми, вышедшими на арену практического применения в середине 60-х годов нашего столетия. Использование лиотропных ЖК растворов, таких, как поли-n-бензамид, поли-n-фенилентерефтальамид, а также других ароматических полиамидов произвело настоящую революцию и позволило создать индустрию нового поколения высокопрочных, так называемых высокомодульных (имеющих высокие значения модуля растяжения) волокон.
В исходной анизотропной ЖК фазе достигается значительно более совершенная упаковка макромолекул по сравнению с изотропным расплавом за счет формирования в мезофазе доменных областей, характеризующихся параллельной агрегацией макромолекул. Получение волокон из таких растворов приводит к резкому повышению их прочностных характеристик, что определяется как химической структурой полимеров, так и совершенной ориентацией их макромолекул по сравнению с волокнами, полученными из изотропных растворов. Прочность таких волокон в 2,5 раза, а модуль упругости в 10-20 раз выше, чем у самых прочных нитей из алифатических полиамидов типа нейлон. Так, прочность на разрыв волокон кевлар и ПБО составляет 2,8 и 3,4 ГПа, а модуль упругости при растяжении - 180 и 450 ГПа соответственно. С учетом низкого удельного веса этих ароматических волокон их удельная прочность в 2-4 раза превосходит стальные и стеклянные волокна.
|
|
|
Тот же принцип лежит в основе получения высокопрочных, так называемых самоармирующихся пластиков, когда за счет продавливания уже не растворов, а анизотропных расплавов ЖК термотропных полимеров через капилляры литьевых машин образуются фибриллярные (волокнистые) структуры, выполняющие роль армирующих материалов. Однако в этом случае и матрица и армирующий материал одинаковы по составу.Прочность этого и других подобных термотропных ЖК полимеров необычно высока и в несколько раз превосходит соответствующие величины для изотропных пластиков, что дало основание рассматривать их как новое поколение самоармированных молекулярных композитов для использования в качестве конструкционных материалов.
Помимо отличных механических свойств этих пластиков существенный интерес представляет низкий коэффициент линейного расширения термотропных ЖК полимеров α. Значение α для них составляет величины порядка ≤ 1*10˄(- 6) градˉ¹, что сопоставимо с величиной α для неорганического стекла (5 *10˄(- 7) градˉ¹)и значительно меньше, чем у нейлона (1 *10˄(- 4) градˉ¹). Это позволяет использовать такие ЖК полимеры в качестве защитных оболочек для световодов, что обеспечивает практически полное отсутствие светопотерь у световодов при температурах от - 80 до +80ºС.
|
|
|
Высокие механические показатели, термостойкость, удобство переработки обеспечивают широкое практическое использование ЖК полимеров в виде конструкционных и армирующих материалов в электронной и радиотехнической промышленности, самолетостроении, космической технике, ракетостроении, для получения шинного корда, создания огнезащитных и других полимерных материалов.
Как видно из рассмотренных выше данных, ЖК полимеры активно вторгаются в сферы научной и практической деятельности. Быстрыми темпами развивается промышленное производство ЖК линейных полимеров, получаемых из лиотропных и термотропных систем, мировое производство которых уже исчисляется сотнями тысяч тонн. Разрабатываются подходы к производству гребнеобразных полимеров. Настоящий период характеризуется быстрым накоплением знаний в этой области, что, несомненно, приведет не только к расширению наших представлений вообще о ЖК соединениях, но и к созданию качественно новых полимерных материалов.
Используемая литература.
1.Е.В.Чупрунов, А.Ф.Хохлов, М.А.Фаддеев. Основы кристаллографии. - М: физматлит.-2006.-486 с.
2.Шибаев В.П., Жидкокристаллические полимеры// Соросовский образовательный журнал -1997.-№6.-с.40-49.
3.http://www.polit.ru/article/2010/12/10/bobrovsky/
Дата добавления: 2018-09-22; просмотров: 827; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!