Стекло, кожа или резина?

Все полимеры можно разделить на две большие группы: полимеры, имеющие аморфную структуру, такую, как, например, у стекла, 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. Если же стекловидную пластмассу 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 от длины его молекул.

Многие полимерные вещества в таком состоянии легко превратить в 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 — термопластичные 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.

перейти к началу страницы