Chapter VIII

Дата добавления: 2015-08-29; просмотров: 447

Впервые высокопрочные и высокомодульные волокна из растворов жидкокристаллических полимеров поли-n-бензамида и поли-n-фенилентерефталата были получены в 1960-х гг. Синтез этих полимеров описан в разд. 5.6.8. Волокна из пара-амидных полимеров объединяются в группу арамидных, волокна из упомянутых выше полимеров получили товарное название «Кевлар» и «Таврон», ставшие к настоящему времени широко известными. В том случае, когда жесткоцепной полимер не плавится вплоть до температуры разложения, формование волокон возможно лишь из лиотропных жидкокристаллических систем, как это имеет место в описанных примерах. К настоящему времени синтезированы термотропные волокнообразующие полимеры - ароматические сополиэфиры, ароматические полиазометины. Из расплава указанных полимеров также получены высокопрочные волокна. Однако, их промышленное производство (менее 100 тыс.т в год) освоено в основном первым методом. Область применения - армирование резинотехнических изделий, легкие композиты для авиации и космоса, сверхпрочные тросы, мягкая броневая защита (бронежилеты).

Ароматические полиамиды в процессе синтеза растворяются в амидных растворителях. Для переработки в волокно высаженный и очищенный полимер растворяется в 100%-ной серной кислоте. Растворению способствует кислотно-основное взаимодействие, так как амиды являются по отношению к кислоте сильными основаниями.

Для того, чтобы усилить ориентационный эффект, обусловленный жидкокристаллическим упорядочением прядильного раствора, формование волокна проводят через воздушную прослойку. Высокая кратность растяжения струй в воздушной прослойке обусловливает значительный дополнительный ориентационный эффект. Оптимальная температура переработки 18-20%-х растворов полиамидов заключена в пределах 75-85 °С. Высокоориентированное состояние полимера фиксируется при его попадании в осадительную ванну (водный раствор серной кислоты концентрацией 0-30%) с низкой температурой (0-5 °С). Из табл. 3.5, где представлены свойства разных типов волокон, видно явное преимущество волокон из жидкокристаллических полимеров (Кевлар-49, Терлон), за исключением такого показателя, как прочность в узле.

Таблица 3.5 Механические свойства основных типов волокон технического назначения

Преимущества формования высокопрочных волокон из растворов жидкокристаллических полимеров обусловлены тем, что достигается высокая степень ориентации макромолекулярных цепей и, следовательно, высокие прочностные показатели, благодаря жидкокристаллическому упорядочению прядильных растворов и фильерному вытягиванию. Последующая тепловая обработка приводит к существенному повышению их модуля.

Вслед за арамидными были освоены в производстве высокомодульные волокна из жидкокристаллических растворов гетероциклических полиари-ленов общей формулы:

получение которых описано в разд. 5.6.8. При X = S получен полимер, превосходящий Кевлар по величине модуля (300 ГПа), что связано с большей жесткостью цепи. Персистентная длина его макромолекул составляет 64 нм против 15-20 нм у арамидов.