Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 45. 10 december 1949 - Arbetshypoteser inom makromolekylära ämnens kemi, av SHl
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
944
TEKNISK TIDSKRIFT
b
Fig. 1. Normala kolkedjor
vikta på olika sätt. Den
släta konfigurationen A
torde motsvara verkliga
förhållandet hos
poly-etylen.
molekylerna adsorberas vid de kolloidala kolpartiklarna,
som härigenom ger ett nät av fixpunkter. Slutligen är det
möjligt att erhålla starka ehuru ej permanenta bindningar
genom att framkalla små kristalliniska bildningar i
materialet. Inom dessa kan molekylerna icke glida längs
varandra, och de förhindrar därför bestående
formförändringar även vid långvarig töjning. När dragspänningen
upphör, smälter kristallerna, och det sammandragna provet
återfår sin mjuka och elastiska karaktär. Rågummi kan
alltså bygga upp ett eget system av fixpunkter bestående
av små kristaller, när det töjs. Allteftersom denna
kristalli-sationsprocess fortskrider med ökad töjning, blir
materialet styvare och hårdare, och det skulle behålla dessa
egenskaper, om kristallerna icke smälte, så snart den
yttre kraften upphör, önskar man framställa ett syntetiskt
gummi, som har ett välkontrollerat, självbildande system
av fixpunkter samt dessutom mjukhet och elasticitet vid
mycket låg temperatur, måste tydligen de vid töjning
bildade kristallerna ha mycket låg smältpunkt. För att lösa
det ovan ställda problemet fordras alltså en produkt, vars
makromolekyler har en viss tendens att bilda kristaller
med smältpunkt vid — 80° eller — 100°.
Den vätskeliknande delen av gummi antas bestå av en
massa oregelbundet hopskrynklade och hoptrasslade
tråd-formiga molekyler, vilkas delar glider relativt lätt mot
varandra ungefär som molekylerna i en viskös vätska. Ju
högre viskositet den vätskeliknande delen har, ju
långsammare reagerar ett gummiprov för en yttre kraft. På
grund härav måste den inre viskositeten hållas så låg som
möjligt, om man vill ha en lätt deformerbar, mjuk
produkt. Töjer man gummi, tenderar de hopskrynklade
molekylerna att räta ut sig och ordna sig parallellt med
varandra. Härigenom minskas oordningen, dvs. systemets
entropi, och om dragspänningen upphör, måste det därför
finnas en tendens hos provet att återgå till sin
ursprungliga form, dvs. till det fullständigt oordnade tillståndet.
Den grad, i vilken det töjda provet kan återfå sin form,
beror på i vilken utsträckning permanenta
molekylomlag-ringar skett och därmed på fixpunkternas styrka. Den
snabbhet, varmed ett visst prov återtar sin ursprungliga
form, beror på dess inre viskositet. Är denna hög, går
processen givetvis långsamt. Därför växer också
snabbheten med temperaturen, önskar man en produkt, som
reagerar snabbt även vid mycket låg temperatur, måste
alltså dess inre viskositet växa mycket sakta med
fallande temperatur.
Det ovan anförda ger följande fordringar på den önskade
produkten. Dess makromolekyler skall vara långa och
böjliga; den skall i amorft tillstånd ha en mycket låg inre
viskositet, som ej får växa för mycket med fallande
temperatur och som helst bör vara låg även vid —80° eller
— 100°; molekylerna skall vid töjning lätt bilda kristaller,
som smälter vid dessa temperaturer, så snart
dragspänningen upphör. För att ett sådant material skall kunna
användas med framgång vid högre temperatur, är det
nödvändigt att över den vätskeliknande molekylstrukturen
lagra ett system av permanenta kemiska tvärbindningar
mellan makromolekylerna. Därför skall dessa på
oregelbundna avstånd innehålla vissa atomgrupper, som kan ge
sådana bindningar.
Den viktigaste av dessa fordringar, låg inre viskositet
med liten temperaturkoefficient, kan väntas uppfylld blott
av ämnen med låg allmän intermolekylär attraktion, t.ex.
kolväten eller kolfluorider. Polära grupper längs
molekylkedjorna vore säkerligen ovälkomna icke blott genom
den ökning av attraktionen, som de måste medföra, utan
dessutom genom den tendens till svällning i vatten, som
de skulle orsaka. Vid första påseende kan tyckas, att
poly-etylen skulle vara idealiskt som lågtemperaturgummi, då
den kristalliserar lätt och dess molekyler attraherar
varandra mycket svagt, men det visar sig, att dess
makromolekyler är för släta (se fig. 1 A), varigenom kristallerna blir
för stabila och får för hög smältpunkt. Visserligen förblir
polyetylen mjuk och böjlig även vid mycket låg
temperatur, men dess elastiska tänjbarhet är för liten. Det ligger
därför nära till hands att försöka hålla isär
makromolekylerna genom att införa sidogrupper i dem, t.ex.
metylgrupper. Man kommer då till polypropylen, ett ämne, som
också ägnats mycken uppmärksamhet. Av någon orsak har
det emellertid hittills ej lyckats att ge det så hög
poly-merisationsgrad, att dess hållfasthet blivit tillräckligt stor.
Nästa tänkbara ämne är polyisobutylen, som kan
framställas med mycket hög polymerisationsgrad. Den är ett
gott syntetiskt gummi med utmärkta egenskaper vid
låg temperatur, därför att kristaller med mycket låg
smältpunkt lätt bildas vid töjning. För att underlätta
vulkanisering har isobutylen kopolymeriserats med liten
mängd isopren eller dimetylbutadien, varigenom
molekylkedjorna kommer att innehålla glest placerade
dubbelbindningar, som kan reagera med svavel och ge starka
tvärbindningar.
Man kan vidare vänta, att polybutadien skulle vara
lämplig, men här uppstår vissa komplikationer på grund av
cis-transisomeri. Om polymeren blir en ren
1,4-additions-produkt, är dess makromolekyler sannolikt kontinuerliga
transkedjor (fig. 2 A). De liknar då polyetylens ganska
mycket och ger alltför stabila kristaller. Vore det möjligt
att polymerisera till rena ciskedjor (fig. 2 B) skulle man
antagligen få ett material, som lätt ger kristaller med låg
smältpunkt. Hittills har man emellertid ej lyckats
framställa någon sådan produkt. En polymer, i vars
molekylkedjor cis- och transkonfigurationer omväxlade (fig. 2 C),
borde bli ett mjukt material, som dock sannolikt ej skulle
kristallisera. Ehuru det kunde ha goda egenskaper vid
låga temperaturer, skulle det därför troligen icke vara
tillfredsställande vid något högre.
Införs en metylgrupp i 2- eller 3-stälIning i butadien, fås
isopren, vars cispolymer är naturgummi, under det
trans-polymeren är guttaperka. Den senare har släta
paraffin-liknande molekylkedjor, som fig. 2 A visar, under det att
gummi har mera tillskrynklade kedjor av typ fig. 2 B.
Båda produkterna kristalliserar lätt vid töjning, men
gummikristallerna har mycket lägre smältpunkt än
gutta-perkakristallerna. Under det gummi snabbt återtar sin
ursprungliga form efter töjning, förblir guttaperka i sin
sträckta form vid temperaturer på upp till ca 70°.
Syntetisk polyisopren är sannolikt en blandning av de båda
konfigurationerna och visar också egenskaper, som ligger
mellan gummis och guttaperkas. Införandet av två
metylgrupper i 2,3-ställning ledde först till en mycket mjuk
polymer utan tillräcklig hållfasthet. Emellertid har senare
visats, att polymerisationsgraden varit för låg. Nyligen
utförda experiment visar att mycket intressanta produkter
kan erhållas av 2,3-dimetylbutadien ensamt eller
tillsammans med andra monomerer, t.ex. isobutylen och styren,
om man sörjer för att polymerisationsgraden blir
tillräckligt hög. Ett annat intressant fall, i vilket metylgrupper
används för att skilja molekylkedjorna åt, är
polymetyl-siloxan, som har huvudkedjan -—O—Si—O—Si—O—-
flankerad av metylgrupper. Det är svårt att framställa tillräck-
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
