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.
10 december 1949
945
Fig. 2. Träns- (A) och cis- (B) konfiguration hos
polyiso-pren samt kombinerad cis-transkedja (C) hos polijbutadien.
Transfigurationen ger släta kedjor och därför ämnen, som
lätt kristalliserar; ciskonfiguration ger skrymmande
kedjor och ämnen med gummiliknande egenskaper.
Fig. 3. Molekylkedjor hos cellulosa (A) och stärkelse (B).
Dessa ämnen har samma kemiska sammansättning, men
den veckade strukturen hos stärkelses makromolekyler
medför lägre kristallisationsförmäga, varigenom dess
löslighet blir större och dess hållfasthet lägre.
ligt långa sådana kedjor, men gummiartade produkter med
hög elasticitet vid mycket låg temperatur har framställts.
Kloropren och fluoropren kan polymeriseras till gummi
med mycket tilldragande egenskaper. I dessa produkter
skiljs molekylkedjorna av halogenatomer. Båda
polymerer-na visar utmärkt reversibel kristallisation vid töjning.
Polyfluoropren behåller sina gummiliknande egenskaper
vid lägre temperatur än polykloropren och är även mer
stabil mot kemikalier. Det har vidare visat sig, att etvl-,
isopropyl-, isobutyl- och tertiära butylgrupper kan
användas för att skilja molekylkedjorna åt. Även vissa
pias-ticeringsmedel tycks kunna fylla denna uppgift.
Syntetiska textilfibrer
Ett mycket viktigt praktiskt område, inom vilket ännu
många problem är olösta, är framställning av textilfiber.
Den dominerande egenskapen hos en sådan skal] vara
dess draghållfasthet. Inom textilindustrin uttrycks denna
i g per denier, där "denier" är ett mått på fiberns
genomskärningsarea. Naturliga fibrer visar följande
hållfast-heter i g/denier: ull 0.8—2,2; bomull 1,5—4,0; silke
3,5—5,0; hampa och lin 4,0—8,0. Den näst viktigaste
egenskapen är brottöjningen. Proteinfibrer (ull. silke) visar
relativt stor sådan, 20—40 %, under det bomull blott ger
10—15 % och starkare cellulosafibrer 5—8 %. De
sistnämnda är starka men styva, mycket användbara vid
många praktiska tillämpningar men lämnar många andra
textilproblem olösta. Ett särskilt angeläget och intressant
sådant är därför framställning av en fiber, som
kombinerar hög hållfasthet med stor brottöjning.
Proteiner består av polypeptidkedjor, i vilka
peptid-gruppen, CONH, ingår. De kan ha sidogrupper av många
olika slag. Dessa ger starka attraktionskrafter mellan de
långa kedjorna och gynnar i allmänhet kristallbildning,
som ger ökad hållfasthet. I silke och vissa syntetiska
poly-peptider är sidogrupperna ej allt för oregelbundet
placerade; fibern blir då ganska väl kristalliserad och får
såväl anmärkningsvärd styrka som stor brottöjning, det
senare, därför att alltid en betydande del av polymeren
förblir i oordnat tillstånd. Polypeptidkedjans inre
böjlighet i det amorfa området är orsak till den relativt stora
elastiska töjningen hos silke och andra naturliga och
syntetiska fibrer. Om sidogrupperna är av olika slag och
oregelbundet fördelade, hindrar de kristallisation. Fibrer
av denna typ, t.ex. hår eller ull, visar därför låg
hållfasthet men anmärkningsvärt stor elastisk töjning.
Cellulosa däremot består av långa, släta kedjor av glykosrester
(fig. 3 A), som har ett stort antal OH-grupper. Dessa ger
stora intermolekylära attraktionskrafter, och
cellulosa-fibrer är därför betydligt styvare än proteinfibrer, men
kan ha mycket hög hållfasthet, så snart kedjorna är
ordnade så regelbundet, att de flesta OH-grupperna bidrar
till den intermolekylära attraktionen. Brottöjningen blir
däremot liten.
Vill man kombinera hög hållfasthet med stor brottöjning,
är det nödvändigt att bygga upp långa kedjemolekyler med
stor inre böjlighet och avsevärd tendens till
kristallisation. Är den senare för stor, blir emellertid icke tillräckligt
mycket amorft material kvar, och fibern blir visserligen
stark men styv. Om å andra sidan den intermolekylära
attraktionen är för svag, får materialet låg
mjukningspunkt och fibern för låg hållfasthet. Det är tydligt, att
man måste sträva efter en väl avpassad kompromiss, och
de flesta nyare arbetena inom konstfiberområdet har också
gått ut på att finna en god sådan. Den hittills bästa
lösningen av problemet torde vara polyamiderna eller
ny-lonerna, i vilka peptidgruppen liksom i naturfibern är det
element, som svarar för attraktionskrafterna mellan
makromolekylerna, under det skrymmande sidogrupper
utelämnats, därför att de skulle luckra upp strukturen och
minska hållfastheten. Hade man emellertid använt
uteslutande oc-aminosyror, hade man fått ett nästan
fullständigt kristalliniskt material och en mycket stark men även
styv, icke smältbar och olöslig fiber. En lagom
uppluckring av den inre strukturen måste därför åstadkommas.
För nylon uppnås detta genom att mellan peptidgrupperna
införa långa, böjliga paraffinkedjor på sex, åtta eller tio
kolatomer. Dessa kedjesegment bidrar icke till den
intermolekylära attraktionen, men de skiljer ej heller kedjorna
åt, dvs. de medför inre böjlighet och elasticitet utan att
förhindra sammanhållning av makromolekylerna. Den
erhållna fibern kan bringas till hög kristallisation genom
kalldragning och får därför en draghållfasthet på 8—9
g/denier, dvs. avsevärt mer än för de flesta naturfibrer.
De krafter, som håller samman makromolekylerna i
nylon, består i huvudsak av vätebryggor mellan en kedjas
NH-grupp och en annans CO-grupp. De är starka
bindningar och ger därför hög smältpunkt och liten tendens
till svällning, egenskaper, som är synnerligen värdefulla
ur textilsynpunkt. Även efter kalldragning finns emellertid
tillräckligt många oordnade områden kvar i fibern, för att
denna skall visa stor elastisk töjning och stor brottöjning.
Ju längre de inskjutna kolvätekedjorna är, ju lägre blir
smältpunkten och ju mjukare fibern. När hållfasthet och
elasticitetsmodul faller, växer brottöjningen och det
plastiska töjningsområdet. Vid ökning av kolvätekedjornas
längd får dessa polymerer mer och mer plastkaraktär och
närmar sig polyetylen. Nyligen har man funnit, att lätt
kristalliserbara material med hög mjukningspunkt kan fås
genom kombination av etylenglykol med aromatiska
di-karbonsyror, t.ex. tereftalsyra, difenyldikarbonsyra och
naftalendikarbonsyror. Dessa syror ger makromolekylen en
viss styvhet, som gynnar kristallbildning, trots att
attraktionen mellan kedjorna ej är särskilt stor. Denna grupp av
polyestrar, terylenerna, kan därför ge starka fibrer med
hög mjukningspunkt, något lägre tänjbarhet men med
ungefär samma draghållfasthet som hos polyamiderna.
Vid tillämpning av de allmänna principerna på
poly-vinylderivat kan man kombinera hög molvikt, stark
inter-molekylär attraktion, tillräcklig inre böjlighet, hög
motståndskraft mot värme, ljus och syre. Många
polyvinyl-derivat har studerats, och ganska bra fibrer har framställts
av polyvinylalkohol, polyvinylklorid och
polyvinyliden-klorid, men blott polyakrvlonitril har hittills visat sig fullt
tillfredsställande. Fiber av detta ämne kallas "orion" och
har hög draghållfasthet, känns mjuk och behaglig samt
har en mycket tilltalande lyster. Den överträffar de flesta
andra textilfibrer i stabilitet mot väder och vind. Det är
troligt, att man skall få fram flera fibrer av vinyl- och
akryltyp, lika bra eller bättre än orion. SHl
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
