Cтраница 1
Проблема кристаллизации находится на стыке нескольких областей науки в том смысле, что вклад в ее решение вносили и вносят ученые и инженеры разных специальностей: специалисты по физике твердого тела, минералоги, кристаллографы, фи-зико-химики, математики, инженеры-химики, металлурги и, видимо, ученые многих других направлений. Столь же различны издания, в которых публикуются результаты исследований по росту кристаллов, факультеты университетов и отделы научно-исследовательских учреждений, проводящие такие исследования. Обзор неизбежно отразит это разнообразие взглядов, однако вначале хотелось бы рассмотреть проблему, насколько это возможно, с более общей точки зрения. [1]
Проблема кристаллизации отливок и слитков, с точки зрения современных задач литейного производства и металлургии, есть прежде всего проблема управления процессом формирования кристаллического строения реальных отливок и слитков - с целью повышения конструкционных, технологических и служебных свойств литого металла. [2]
Проблема кристаллизации молекул полимеров возникла в науке совсем недавно. Дело в том, что кристаллизуются исключительно стереорегулярные полимеры, которые были открыты только в 1955 г. Начало было положено работой Циг-лера и сотрудников [1], сообщивших о полимеризации этилена при низком давлении. [3]
Современный интерес к проблеме кристаллизации переохлажденных жидкостей связан с практикой выращивания монокристаллов и с перспективой управления структурой твердого образца путем изменения скорости кристаллизации. Как при явлениях вскипания и конденсации, здесь также существуют два основных процесса, от которых зависит эволюция системы при заданных условиях переохлаждения. [4]
Отсутствие изданий, посвященных проблеме кристаллизации расплавов в целом и особенно аппаратурно-технологическому оформлению и расчету типовых технологических процессов, естественно, сдерживает развитие и внедрение данного перспективного процесса. [5]
В настоящее время исследователи стремятся унифицировать проблемы кристаллизации, но нужно пройти еще некоторый путь в этом направлении, прежде чем кристаллизация перестанет занимать положение Золушки среди других процессов. Необходимо опубликовать больше данных, особенно прикладного характера. В наш век обильной публикации технической литературы такая рекомендация отнюдь нелегкомысленна, так как опубликованной информации этого типа недостаточно. В то же время в обрабатывающих отраслях промышленности накоплено много знаний и опыта, которые хотя и носят эмпирический характер, но могут оказаться ценными при тщательном и систематизированном подборе материала. [6]
Во втором томе многотомного издания излагаются проблемы кристаллизации полимеров; он является логическим продолжением первого тома ( Мир, 1976), в котором описана структура полимерных кристаллов. В книге последовательно и систематически рассмотрены процессы зарождения и роста кристаллов в растворах и расплавах, причем основное внимание обращено на принципиальные отличия процесса кристаллизации полимеров от кристаллизации низкомолекулярных соединений. [7]
Главной своей задачей автор книги считает применение инженерно-химического подхода к решению проблем кристаллизации, создание научной основы для расчета кристаллизаторов. Эта позиция заслуживает одобрения, так как в настоящее время методы расчета кристаллизационной аппаратуры развиты еще недостаточно. Математическое моделирование представляет интерес еще и потому, что без него неосуществимо оптимальное автоматическое управление процессом, которое, по-видимому, в недалеком будущем станет неотъемлемой чертой любого химического производства. [8]
Авторы надеются, что книга будет полезна как для специалистов, сталкивающихся с проблемами кристаллизации, так и для разработчиков систем автоматизированного проектирования химических производств. Она может использоваться также в качестве учебного пособия для студентов и аспирантов соответствующих специальностей. Все замечания и пожелания читателей будут приняты авторами с большой благодарностью. [9]
Вместе с тем автор надеется, что книга будет полезна специалистам самого различного профиля, так или иначе сталкивающимся с проблемами кристаллизации. [10]
Большинство кристаллических природных минералов и многие кристаллы, полученные искусственным путем, способны к агрегации или взаимному прорастанию. Одна из проблем крупномасштабной кристаллизации - предотвращение образования подобных составных кристаллов, потому что сростки, или друзы, в кристаллической массе искажают внешний вид изделия и мешают свободному перемешиванию. Наиболее важно, что сростки кристаллов часто свидетельствуют о загрязненности материала примесями, так как отдельные кристаллы без труда омываются маточной жидкостью и примести отводятся с ней от кристаллизующейся поверхности, а при срастании кристаллов эти процессы затрудняются. [11]
В особенности это относится к их поведению при кристаллизации. Поэтому целесообразно перед основным изложением проблем кристаллизации полимеров кратко рассмотреть общие принципы, используемые для описания конформаций макромолекул. [12]
Главным методом, с помощью которого в настоящее время определяется третичная структура белка, является рентгенеструктурный анализ кристаллических образцов. Для рентгеноструктуриого анализа необходимо получение монокристаллов белков. Проблема кристаллизации часто оказывается весьма сложной и требует не только соответствующего методического арсенала, но и высокого экспериментального искусства, а порой и просто везения. [13]
Однако в последнее время переработка кристаллизующихся полимеров через растворы вызывает повышенный интерес, о чем подробнее будет сказано во втором разделе книги. Тем не менее в недавно появившемся обзоре Цахмана55 по кристаллизации полимеров полностью отсутствует раздел о кристаллизации из растворов. В книге Манделькерна56, специально посвященной проблемам кристаллизации полимеров, вопрос о кристаллизации из растворов также освещен недостаточно полно. Что касается принципиального подхода к анализу равновесия между растворителем и кристаллическим полимером, то, не рассматривая здесь этот вопрос с достаточной подробностью, сошлемся на работы Кар-гина и Слонимского57 58, в которых показана справедливость рассмотрения закристаллизованного полимера не как смеси кристаллических и аморфных областей, а как системы дефектных кристаллов. [14]
Иногда считают, что громоздкие регулярно построенные молекулы не способны к кристаллизации из-за невозможности плотной упаковки. Подобное предположение часто выдвигают при рассмотрении вопроса о температурах плавления и скоростях кристаллизации полимеров. Очень важно четко разграничивать эти три стороны проблемы кристаллизации полимеров. Влияние строения молекулы на скорость кристаллизации и температуру плавления полимеров рассматривается в гл. X и XII; здесь же будет рассмотрен вопрос о том, можно ли неспособность полимера к кристаллизации объяснить невозможностью плотной упаковки молекул. [15]