Текст уведомления здесь

Российские физики научились контролировать механические свойства полимеров

Российские физики выяснили, как механические свойства полипропилена зависят от пространственного строения его цепей. С помощью этих знаний можно на стадии синтеза задавать материалу нужные свойства: от эластичности до твёрдости.
Добавить в закладки
Комментарии

Полипропилен (полимер ненасыщенного углеводорода пропена) — второй по распространенности полимер в мире. Спектр его применения очень широк и включает в себя не только легкую промышленность, но и изготовление технической аппаратуры, вибро- и шумоизоляцию. По сравнению с полиэтиленом полипропилен менее плотный (0,91 г/см³- наименьшее значение для всех пластмасс), но более твёрдый и термостойкий и почти не подвергается растрескиванию.

Команда физиков из МФТИ и Института синтетических полимерных материалов РАН исследовала механическую прочность полипропилена в зависимости от степени его изотактичности. Изотактичность (или стереорегулярность) — это параметр, который показывает, насколько упорядочены звенья полимерной цепи.

Пропилен состоит из повторяющихся двухатомных звеньев к каждому из которых присоединен метильный фрагмент, который может быть по-разному расположен относительно цепи. Если все метильные группы ориентированы одинаково, полимер называют изотактическим.

Ученые получили образцы с разной степенью изотактичности (от 25 до >95%) и изготовили из него пленки толщиной 0,5−0,7 мм двумя способами: в одном случае расплавленный материал закаляли холодной водой, а в другом — медленно остужали. Затем плёнки растягивали со скоростью 10 мм/мин с помощью специальной тестовой машины. Самый высокий модуль упругости (параметр, который характеризует «неподатливость» образца) продемонстрировали пленки с большой степенью изотактичности.

Рентгеноструктурный анализ показал, что в таких образцах образуются связи между соседними полимерными цепями, которые дополнительно скрепляют образец. Регионы, в которых много таких связей, называют кристаллитами. В тоже время пленки с низкой степенью изотактичности оказались более мягкими и эластичными. Большую упругость также приобретали образцы, которые были охлаждены быстро. У таких образцов кристаллиты оказались более упорядоченными относительно друг друга.

«Многие пытаются улучшать свойства полипропилена, потому что отдача очень большая: его выпускают миллионами тонн. Можно чуть-чуть изменить структуру цепи или начальные условия и получить материал с необходимыми свойствами. Во время синтеза можно задать структуру молекулы, но оказывается, что задавая структуру молекулы, вы задаёте свойства сетки, а задавая свойства сетки, вы задаёте свойства материала», — рассказал автор статьи Максим Щербина пресс-службе МФТИ.

Исследование опубликовано в журнале Polymer.

Ранее российские химики продемонстрировали модель производства будущего — с использованием 3D-печати и «многоразового» полученного из древесины пластика, который может обеспечить производственный цикл, не загрязняющий атмосферу углекислым газом.

Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы