Ученые РАН доказали связь между прочностью полипропилена, структурой его молекул и методикой обработки. Благодаря этому открытию станет возможным создавать полипропилен с заданными показателями прочности. Результаты исследований уже опубликовали в журнале Polymer.
Материал популярен в промышленности, объем его выпуска – миллионы тонн. До сих пор попытки улучшить свойства полипропилена предпринимались неоднократно. Решение лежало на поверхности. Как выяснили российские ученые, достаточно немного видоизменить структуру цепи, чтобы получился материал с заданными свойствами. Уже при синтезе можно задавать необходимую структуру молекул, а свойства сетки напрямую влияют на свойства материала.
Востребованность полиэтилена и полипропилена в промышленности обусловлена гибкостью их характеристик – меняя условия изготовления материала, можно из аналогичного сырья получать продукты с разными свойствами – эластичные или твердые изделия.
Хотя свойства полимеров достаточно изучены, до сих пор не установлено точных научных закономерностей – как строение молекул повлияет на механические свойства. Фактически химикам приходится создавать новые материалы вслепую, что неизбежно ведет к ошибкам.
Установив некоторые закономерности между структурой молекул и свойствами готового материала, российские ученые приблизились к решению этой проблемы. Ученые рассказали, что звенья пропилена могут располагаться хаотично или упорядоченно, подобно кристаллам. Чем меньше «хаотичных» участков, тем материал мягче и гибче. Наоборот, упорядоченная структура ведет к повышенной прочности и жесткости.
Более того, ученые первыми ответили на вопрос – что заставляет нити пропилена выстраиваться именно так. Оказалось, что все зависит от того, в каком направлении повернуты метиловые «хвостики» на молекулах.
Теперь, зная такую особенность, можно получать полипропилен с заданной прочностью, точно вычислять свойства разных марок пластиков и полимеров. Прикладной смысл открытия нельзя переоценить. Любым видам полипропиленовых изделий можно придать оптимальную прочность без повышения их себестоимости и цены.
Предполагается, что аналогичными свойствами обладает и полиэтилен. Ученым предстоит это выяснить.