Конструкционные пластмассы
жүктеу/скачать 12,88 Mb.
|
Кн Архипова Полимеры с комплексом особых свойств (копия)
| Ароматические полиамиды – это высокоплавкие кристаллические вещества, плохо растворимы в большинстве органических растворителей. Наличие пара-замещённых ароматических звеньев в цепи обуславливает высокую кристалличность (и как следствие – высокую теплостойкость и прочность материала) благодаря жёсткости и симметрии цепей, что обеспечивает сильное межмолекулярное взаимодействие. Однако и мета-замещённые полиамиды характеризуются достаточно высокой степенью кристалличности. К числу освоенных промышленностью ароматических полиамидов относятся амидные производные изо- и терефталевых кислот. Полимеры, полученные на основе этих кислот и ароматических диаминов, обладают исключительно высокой тепло- и термостойкостью в отличие от своих алифатических аналогов (найлонов и капрона). Температуры их плавления достигают 420 и 530°С для мета- и паразамещённых соответственно.
При поликонденсации дихлорангидрида изофталевой кислоты с м-фенилендиамином получают высокомолекулярный полимер (поли-м-фениленизофталамид), содержащий в цепи ароматические циклы, связанные в м-положении амидными группами: Реакция проводится обычно в растворе амидных растворителей (диметилформамида, диметилацетамида, N-метилпирролидона), которые кроме того играют роль акцепторов выделяющегося хлористого водорода. Образующийся полимер выделяют из раствора осаждением в воду. Осаждение можно совместить с процессом формования полимерного материала. При этом реакционный раствор продавливается в осадительную ванну с водой через формующую головку (щелевой экструдер, фильеру или форсунку). В зависимости от конструкции формующей головки можно получить (в процессе осаждения полимера и отмывки растворителя) либо полимерную плёнку, либо пучок непрерывных тонких нитей, которые после вытяжки и крутки превращаются в волокно, либо тонкие короткие волокна (фибриды) образующие объёмную массу, называемую волокнисто-полимерным связующим (ВПС). Полиамидная плёнка применяется в электротехнике как очень прочный изоляционный материал повышенной теплостойкости, способный к длительной эксплуатации в интервале 200-250° С. Волокно из поли-м-фениленизофталамида под названием «фенилон» нашло применение в качестве высокопрочного шинного корда; ткани, работающей в «горячих» условиях (одежда рабочих «горячих» цехов, фильтры для горячих газов металлургической и других отраслей); и др. целей. Материал ВПС из фенилона используется для производства особопрочных сортов синтетической бумаги для изготовления денег и документов, а также сотовых конструкций, применяемых в авиастроении. В конце 80х годов опытное производство волокна «фенилон» и ВПС-материала на его основе было организованно впервые в СССР в Казахстане на Кустанайском заводе синтетического волокна. Однако, с началом перестройки оно было остановлено и судьба его неизвестна. Поли-п-фенилентерефталамид, т.е. п,п-замещённый аналог «фенилона» известен под фирменным названием «терлон» (СССР) или «кевлар» (США). Жёсткость и симметрия макромолекул этого полимера обуславливает его высокую кристалличность, более высокую теплостойкость и меньшую растворимость по сравнению с м,м-замещённым фенилоном. Температура плавления терлона 520°С. Его синтез также имеет ряд особенностей. Реакцию поликонденсации дихлорангидрида терефталевой кислоты проводят с двусолянокислой солью п-фенилендиамина в 10%-ном растворе диметилформамида с добавкой 1 моля -пиколина и 5% хлористого лития, по схеме: Образующийся в результате реакции полимер быстро выпадает из раствора в виде твёрдого геля, сильно ассоциированного с растворителем. Его измельчают, промывают от растворителя и высушивают. Полученный в виде порошка полимер не плавится и не растворяется в органических растворителях. Его перерабатывают из раствора в концентрированной серной кислоте, получая пленки или волокна. Эти материалы обладают исключительно высокой прочностью и рабочей термостойкостью до 300°С. Такие уникальные свойства кевлара (терлона) объясняются тем, что в растворе серной кислоты при строго определенной температуре и концентрации полимера его жесткоцепные мокромолекулы принимают развернутую и вытянутую конформацию. Это способствует сильной межмолекулярной ориентации между соседними и отдаленными цепями. В результате в растворе возникает упорядоченная межмолекулярная структура, называемая жидкокристаллическим состоянием. Оно сохраняется и при дальнейшем формировании волокна, а его вытяжка, обязательная в технологическом процессе, дополнительно способствует ориентации (вдоль приложения сил вытягивания) и кристаллизации макромолекул. Кристаллическая структура, ориентация молекул. Кристаллическая структура, ориентация молекул и , как следствие, сильные межмолекулярные взаимодействия сохраняются и в твердом полимерном материале, обеспечивая высокие физико-механические и тепло-физические характеристики волокна кевлар (терлон). В таблице 14 приведены некоторые свойства этих волокон в сравнении с волокном фенилон. Таблица 14 Свойства волокон на основе ароматических полиамидов
Ткани из этого волокна применяют для производства пуленепробиваемых жилетов, особо прочного армирующего материала для пластмасс с целью резкого повышения их прочности, шинного корда для большегрузных и высокоскоростных машин, который имеет преимущества даже по сравнению с металлокордом, поскольку обладает меньшей массой, большей прочностью и долговечностью. жүктеу/скачать 12,88 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
| |||||||||||||||||||||||||||