Cтраница 1
Идеальные волокна отличаются о г монокристаллических тем, что состоят из множества кристаллитов, строго ориентированных вдоль оси волокна; в момент разрыва происходит не только разрыв химических связей, но и удаление макромолекул друг от друга из-за ослабления связей между их концами. [1]
Идеальное волокно с высокой прочностью и достаточным удлинением можно получить, когда будет достигнута наибольшая возможная ориентация. Однако перед окончательным фиксированием положения волокна необходимо произвести некоторое сжатие в направлении его оси. Одновременно можно достигнуть повышения прочности на изгиб, которая с ростом ориентации в общем снижается почти параллельно удлинению. Полагают, что можно установить определенную зависимость между строением искусственного волокна из ядра и оболочки и прочностью на изгиб, хотя, несомненно что наряду с ним большую роль играют и другие моменты. [2]
Идеальные волокна отличаются от монокристаллических тем, что состоят из множества кристаллитов, строго ориентированных вдоль оси волокна, которые в момент разрыва не только разрушаются ( разрыв химических связей), но и удаляются друг от друга из-за ослабления связей между концами макромолекул. [3]
В идеальном волокне первоначально существующая в какой-либо моде энергия сохраняется в ней. Но в действительности энергия переходит между модами, что связано с изгибами волокна, вариациями диаметра и показателя преломления ядра или неоднородностями волокна. [4]
Следующее обсуждение предполагает идеальные волокна без допустимых вариаций параметров. Приведенные кривые являются типичными для многомодовых волокон. Как будет показано ниже в этой главе, модовые условия также влияют на затухание, связанное с соединением. [5]
Предполагается, что в идеальном волокне все цепи расположены вдоль оси волокна и максимально плотно взаимно упакованы. Из рентгенографических данных следует, что площадь, занимаемая одной цепью, оценивается в 2 - 3 - 10 - 15 см2 и на 1 мм поперечного сечения волокна соответственно приходится по 3 - Ю12 - 5 - 1012 цепей. Для оценки работы, необходимой для разрыва цепей, Марк принимает энергию химической связи равной 70 ккал / моль. Заметим, кстати, что определенная экспериментально 2 энергия активации термического распада целлюлозы составляет около 50 ккал / моль. [6]
Однако как ни печально, а от создания идеального волокна все же следует отказаться, так как все попытки в этом направлении обречены на неудачу и причины этого в теоретической невозможности сочетания высоких, мы подчеркиваем, именно высоких требований к волокну со стороны потребителя. А требования эти весьма к тому же и противоречивы. Электрикам нужны высокие электроизоляционные свойства, и поэтому требуются волокна с ничтожной гигроскопичностью, текстильщикам же, наоборот, желательны волокна с высоким этим показателем. Для одних целей требуется волокно, устойчивое к длительному воздействию солнечного света, в других случаях этого не требуется. [7]
Рассматриваются причины различной прочности монокристаллических волокон ( усы), идеальных волокон ( 100 % - ная ориентация макромолекул вдоль оси волокна) и реальных волокон. [8]
Угол Ф между осью волокна и осью макромолекулярных структур ( угол разориентации) только в монокристаллах и идеальных волокнах равен нулю. В реальных же волокнах, особенно в аморфных областях, ф 0, поэтому разрыв макромолекул под действием внешней нагрузки происходит не одновременно. [9]
Угол q, между осью волокна и осью макромолекулярных структур, образующих это волокно ( угол разориентации), только в монокристаллах и идеальных волокнах равен нулю. [10]
Путем повышения степени ориентации макромолекул и структурных элементов можно увеличить прочность волокон до 80 - 100 гс / пгекс, но такая прочность значительно ниже рассчитанной для идеальных волокон. Как указывалось, подобное несоответствие может быть обусловлено технологическими условиями формования и вытягивания волокон, приводящими к неравномерности волокон по толщине и удлинению и к появлению микродефектов. [11]
Описанные выше способы повышения прочности химических волокон путем увеличения степени ориентации макромолекул и структурных элементов могут обеспечить повышение прочности волокон до 80 - 100 гс / текс, но это намного меньше прочности, рассчитанной для идеальных волокон Как уже было сказано, причиной подобного несоответствия являются технологические условия формования и вытягивания волокон, которые приводят к неравномерности волокон по толщине и удлинению и к появлению микродефектов. Эти причины резко снижают прочность синтетических волокон. [12]
В выражении (8.15.2) через n ( p z) обозначен коэффициент преломления реального волокна, в то время как через л0 ( р), Ет и Еп обозначены соответственно показатель преломления и поперечные компоненты т-и и / 1 - й мод идеального волокна. При записи уравнений (8.15.1) пренебрегалось взаимодействием с континуумом радиационных мод, так что в этом приближении общая мощность направляемых мод сохраняется. Кроме того, предполагалось, что для любого z реальные оптические волокна слабо отличаются от идеальных ( рис. 8.21) и, следовательно, электромагнитное поле можно по-прежнему разлагать по модам идеального волокна. [13]
Это представление о физической структуре волокна совершенно отличается от того, что вытекало из мицеллярпой теории Марка-Мейера. По Марку - Мейеру, в идеальном волокне мицеллы расположены совершенно правильно и параллельно оси волокна, наподобие кирпичеобразной кладки. Такое волокно является фактически монокристаллом и, следовательно, термодинамически устойчивой системой, обладающей минимумом свободной энергии. Реальные волокна отличаются от идеального лишь тем, что в них некоторая часть мицелл дезориентирована относительно оси волокна, вследствие чего в системе возникают поверхности раздела между кристалликами, свободная энергия системы возрастает и поэтому она не является равновесной. Отсюда следует, что при любом процессе, самопроизвольно протекающем в волокне, ориентация его может только повышаться. Но если целлюлозные гели рассматривать как высокоструктурированные жидкости, то ориентация цепей главных валентностей не будет вести к образованию монокристалла, а лишь к изменению характера среднестатистического распределения их направлений относительно оси волокна. [14]
К самым известным традиционным волокнам относятся хлопок, лен, пенька, овечья шерсть и натуральный шелк. Хотя человек уже давно использует хлопок, приближающийся по своим свойствам к идеальному волокну, и сегодня чаще всего производятся и применяются хлопчатобумажные изделия. [15]