Ваша заявка
Добавьте в заказ товары из каталога "Наша продукция"
Заказать
История заказов
Чтобы посмотреть историю своих заказов, введите номер телефона. На этот номер вам будет отправлена смс с кодом подтверждения.
  • мешки для мусора
    повышенной прочности из полиэтилена низкого давления
  • фасовочные мешки
    полиэтиленовые мешки разных размеров
  • Пакеты-майки
    упаковочные пакеты типа "майка" ярких цветов
  • Салфетки
    предмет первой необходимости
  • Губки
    для мытья посуды и прочих хозяйственных нужд

Интересные свойства полимеров

Полиэтилен кажется простым и не замысловатым материалом, из которого делают пакеты и мешки для раздачи покупателям в магазинах, чтобы те несли в них свои покупки.

Полиэтилен кажется простым и не замысловатым материалом, из которого делают пакеты и пищевые мешки для раздачи покупателям в магазинах, чтобы те несли в них свои покупки. На пакеты действительно идет большая доля всего производимого крупнотоннажного полимера в мире. Но мало кто знает, что перед Второй мировой он впервые появился в Англии и использовался как редкий изоляционный материал для первых радиолокационных установок и стоил дороже золота.

Современные пакеты и мешки из полиэтилена обладают свойствами куда лучшими, чем тот первый полиэтилен, использовавшийся для военных нужд. Даже специалисты по производству пластмассы восхищаются тонкой полупрозрачной пленкой, в мешок из которой можно положить до 20 килограммов поклажи из продуктов питания и разных вещей. Конечно же, иногда современные пакеты рвутся, но с каждым годом их прочность становится больше. Как это возможно? Ведь все эти десятилетия материал оставался тот же — полиэтилен.

Весь секрет в новых технологиях — при изготовлении тонких пленок, толстые заготовки нагревают, после чего растягивают и резко охлаждают. С помощью данной термовытяжки получают практически все полимерные пленки, в том числе и те, которые имеют рекордно малую толщину (менее 1-го микрометра). Большие промышленные ориентационные установки растягивают полимерную пленку одновременно в длину и ширину. Опыты показали, что при термовытяжке жесткость и прочность материала можно повысить в десятки раз, делая полиэтиленовые ленты и волокна прочнее стальных.

Так почему ориентированные полимеры прочнее обыкновенных? Сначала нужно понять причину непрочности обыкновенного полиэтилена. Нужно отметить, что алмаз, состоящий из таких же атомов углерода, которые связаны между собой одинаковыми ковалентными связями, что и атомы углерода в молекулярной цепи полиэтилена — являются одними из самых твердых и прочных материалов.

Связано это с тем, что в полиэтилене полимерные цепочки связаны между собой физическими межмолекулярными связями, которые в сотни раз слабее химических углерод-углеродных и поэтому прочность простого полиэтилена не идет ни в какое сравнение с прочностью алмаза с химическими связями его полимеров.

Например, если взять все полимерные молекулы в пленке и уложить их параллельно, в одном направлении, то для разрушения данной структуры придется потратить намного больше энергии. Это хорошо видно на примере декоративной ленты, которой обвязывают букеты цветов — ее невозможно разорвать поперек руками, а ведь она сделана из самого обычного полиэтилена. При этом такую ленту очень легко разделить на полоски, если начать рвать продольно.

Еще одно существенное отличие полимерных молекул от жестких прутьев заключается в том, что молекула полиэтилена очень гибкая, так как связь между атомами углерода в полимерной цепи подвижная и атомы вращаются относительно друг друга. Это связано с тем, что они располагаются под углом в 110 градусов относительно друг друга, что заставляет из при движении извиваться с огромной скоростью подобно микроскопическим змеям. В результате змеи во время синтеза сворачиваются в клубки, как цепь на вибрирующей поверхности. Вследствие этого разорвать обычную полиэтиленовую пленку очень легко — в ней не нужно рвать все молекулярные цепи полиэтилена.

Молекулы полимера, который свернули, нагрели и растянули вытягиваются в направлении растягивающей силы. Как только внешняя сила перестает действовать — хаотичное тепловое движение заставит макромолекулы вновь собраться в клубки. Такая особенность называется термоупругостью, так как она является следствием теплового движения. Если растянутый образец подвергнуть процессу заморозки до низкой температуры, то можно заморозить молекулы и такой образец сохранит свою новую форму — таким методом производят ориентированные пленки.

Стоит отметить, что неоднородная ориентация молекул может быть вредной, так как в готовых изделиях из-за нее появляются напряженные области. На границах таких областей со временем начинают появляться микротрещины, которые вскоре приводят к разрушению полимерных материалов. Чтобы этого избежать полимерное изделие иногда подвергают процессом долгого прогревания (отжиг), чтобы обеспечить стабильное состояние свойств и размеров.

Полимерные расплавы сильно отличаются от обычных жидкостей и не подчиняются основным законам гидродинамики. Если взять трубу с обычной жидкостью вроде воды, бензина, или ртути и увеличить в ней давление в два раза, то из трубы вытечет вдвое больше жидкости. Это явление первым заметил Исаак Ньютон и с тех пор обычные жидкости называют ньютоновскими. Если же в ту же трубу при равных условиях поместить расплав полиэтилена, то расход может увеличиться в три, пять и более раз. Это означает, что вязкость полимерного расплава становится меньше с увеличением скорости течения, потому что происходит вытяжение молекулярных клубков, а следовательно — изменяется структура жидкости. Такие жидкости назвали неньютоновскими.

Еще одним свойством полимерных жидкостей является эластичность. Если взять полимерный расплав и растянуть его, а после разрезать посередине, то полученные половинки сократятся. Такими свойствами обладают вязкоупругие жидкости, в изучение которых большой вклад внесли Джеймс Максвелл и Уильям Кельвин.

Последним интересным свойством полимеров в этой статье будет эффект Барруса. Так называется эффект разбухания расплава. Суть заключается в том, что обычная вода, вытекающая из крана, сужается по нормальным гидродинамическим законам, но если же через такое же отверстие продавливать полимерную жидкость, то вытекающий расплав сразу на выходе будет увеличиваться в поперечнике в 2, в 3, или более раз. Тут работает такая же схема, как и при вытягивании волокон — клубки молекул растягиваются и стремятся сократиться и давят на стенки канала. Как только раствор покидает канал через отверстие, молекулы сворачиваются и расплав разбухает. Эффект увеличивается пропорционально снижению температуры расплава.

Приведенные в данной статье примеры не дают полную картину всех особенностей и свойств полимеров, однако по ним уже можно понять, насколько сложны по своей сути эти вещества. Полимеры при исследованиях и производстве часто ведут себя как капризные существа и с точки зрения большинства технологов от этого больше вреда, нежели пользы.

На сегодняшний момент полимеры все еще остаются до конца не изученными, но очень перспективными материалами, на основе которых будет появляться еще много открытий.

Вернуться к списку статей