Молекулярная структура

Молекулярная структура волокна (первичная структура) оказывает первостепенное влияние на формирование надмолекулярной и микроструктуры волокна.

Молекула полимера построена из многократно повторяющихся звеньев (остатков мономеров), соединенных ковалентными связями. Рассмотрим, например, образование полимера полипропилена из мономера пропена.

Молекулярная масса полимера равна произведению массы элементарного звена (остатка мономера) и степени полимеризации (n). Природные полимеры (кроме фиброина шелка) отличаются от химических высокой степенью полимеризации. Это обусловлено ограниченной возможностью приготовления прядильных растворов и расплавов определенной вязкости, позволяющих продавливать их через фильеры.

От величины молекулярной массы зависят прочностные характеристики волокна, поскольку, во-первых, они зависят от суммарного межмолекулярного взаимодействия а во вторых, прочность волокна является функцией микродефектов в волокне, а каждый конец молекулы является дефектом структуры.

Общим для всех полимеров является цепное строение макромолекул. Цепь может состоять из одинаковых звеньев
(–А–А–А–А–) – гомополимеры и разных – сополимеры с регулярным (–А–Б–В–А–Б–В–) и случайным (–А–А–Б–А–В–В–) чередованием различных звеньев.

Приведенные схемы соответствуют линейным полимерам (), кроме них существуют разветвленные () и редкосшитые, сетчатые полимеры – шерсть, ПВС (). Из трех видов полимеров наибольшей гибкостью обладают, конечно, линейные.

Макромолекулы линейных, разветвленных и редкосшитых полимеров могут иметь различные формы конформаций
(рис. 3).

Рис. 3. Различные формы конформаций макромолекул

полимера:

1- вытянутая; 2- складчатая; 3- статический клубок; 4- глобула;

5- α-спираль

В различных надмолекулярных структурных зонах одного и того же полимера макромолекулы могут иметь различную конформацию. Так в кристаллических областях они чаще всего имеют вытянутую, а в аморфных – изогнутую и складчатую формы. При изменении внешних условий возможны конформационные переходы.