Стекло, кожа или резина?

Стекло, кожа или резина?

Все полимеры можно разделить на две боль­шие группы: полимеры, имеющие аморфную структуру, такую, как, например, стекло, и полимеры с частично кристаллической структурой.

В аморфных полимерах молекулярные це­почки переплетены друг с другом в самых при­чудливых комбинациях. Такие полимеры ис­пользуют для получения различных веществ — от искусственной кожи и резины до органиче­ского стекла. Иначе говоря, они могут обла­дать свойствами и стекла, и резины, и кожи. Однако эти их свойства существуют только при обычной, комнатной температуре. Резина, если ее заморозить до температуры -80°, разлетает­ся при ударе, как стекло. Если же стекловид­ную пластмассу начать нагревать, то она ста­новится сначала мягкой и гибкой, как кожа, затем приобретает свойства резины, а при дальнейшем нагревании окончательно теряет свою форму и превращается в тягучую вязкую жидкость.

Нужно заметить, что при нагревании поли­меры никогда не переходят в парообразное со­стояние, как вода или другие жидкости. Этому препятствуют большая длина их молекул и сильное притяжение молекул друг к другу в рас­плавленной массе. Однако жидкий полимер — это не обычная жидкость. Его текучесть опре­деляется не способностью каждой отдельной молекулы скользить вдоль другой, как у обыч­ных жидкостей, а способностью всей совокуп­ности отдельных звеньев длинных молекуляр­ных цепочек скользить вдоль других. Следова­тельно, вязкость полимера зависит главным образом от длины его молекул.

Многие полимерные вещества в таком состоянии легко превратить в любое готовое изделие путем прессования. При выдавлива­нии их через тончайшие отверстия получаются длинные нити, из которых затем изготовляют волокно и ткут ткани. Так ведут себя высоко­молекулярные вещества с линейными или ли­нейно-разветвленными молекулами — тер­мопластические полимеры, т. е. такие, которые можно повторно размягчить и формовать в нужные изделия.

Иначе ведут себя термореактивные полимеры. При их нагревании между со­седними молекулами образуются многочислен­ные связки, препятствующие взаимному сколь­жению цепочек полимера, и он необратимо твер­деет.

Еще более частое расположение таких связок позволяет полимеру сохранять стекловидное состояние до температуры, при которой вместо размягчения сразу начинается его разложение. Так ведет себя при нагревании, например, бакелит.

Ко второй группе относятся полимеры, структура которых частично напоминает струк­туру кристаллических тел. Эти свойства при­ходятся на те участки полимера, где все корот­кие отрезки большого числа длинных молекул улеглись параллельно друг другу. Такие остров­ки порядка в море беспорядка можно обна­ружить при помощи рентгеновских лучей. Рас­положенные между ними звенья образуют аморфные участки полимера. Они служат как бы своеобразным клеем, скрепляющим мелкие кристаллики вещества полимера в твердое тело.

Свойства частично кристаллических поли­меров изучены еще сравнительно мало. Уста­новлено, что при повышении температуры они не приобретают свойств резины или кожи, утра­чивая только хрупкость, но не твердость. За­кристаллизовавшиеся участки не дают изделию изменить приданную ему форму. Твердость та­ких полимеров зависит от количества кристал­лических участков. Однако аморфные участки придают веществу достаточную упругость, что особенно полезно в тех случаях, когда изделие подвергается ударным нагрузкам.

Некоторые природные полимеры (шерсть, шелк, хлопок) потому и обладают высокой прочностью, что их молекулы определенным образом ориентированы в пространстве. Когда такую ориентацию удается осуществить в син­тетических волокнах, их прочность прибли­жается даже к прочности стали.