Одной из важных характеристик волокон является их устой­чивость при повышенных температурах, определяемая теп­лостойкостью и термостойкостью волокон. Тепло­стойкость (обратимое изменение механических свойств волок­на, подвергнутого действию высоких температур) зависит от’ интенсивности межмолекулярного взаимодействия и гибкости макромолекул. При повы­шенной температуре и да­же небольших напряже­ниях происходит разрыв части межмолекулярных связей, вызывающий те­чение полимера. Возмож­но, частично происходит также рекристаллизация полимера. При охлажде­нии волокна восстанавли­ваются исходная струк­тура и механические свойства волокна.

Теплостойкость поли­олефиновых волокон очень низкая (табл. 52, рис. 90). Уже при 40 °С полиэтиленовое волокно теряет 35%, а при 80 °С — до 80% на­чальной прочности, при этом одновременно резко возрастает удлинение.

С увеличением молекулярного веса полимера (кривая 2, рис. 90) теплостойкость полиэтиленового волокна несколько возрастает. Применение линейного полиэтилена (ПНД) вместо разветвленного полиэтилена (ПВД) способствует улучшению теплостойкости волокна. Из данных табл. 52 видно, что изде­лия из полиэтиленового волокна можно эксплуатировать толь­ко при невысоких температурах. Потери прочности для поли­пропиленового волокна при повышенных температурах заметно меньше, чем для полиэтиленового, но по сравнению с другими волокнами эти потери все же значительны.

Уменьшение прочности при повышении температуры сопро­вождается увеличением удлинения полиолефиновых волокон и резким уменьшением начального модуля полиэтиленового во­локна (табл. 53); это также относится к высокомодуль­ному волокну.

Из табл. 53 видно, что начальный модуль полипропилено­вого волокна изменяется в меньшей степени, чем начальный модуль полиэтиленового волокна, поэтому даже при относи­тельно высокой температуре (100°С) начальный модуль поли­пропиленового волокна только незначительно отличается от начального модуля найлона. Сминаемость изделий из полиэти­ленового волокна увеличивается вследствие возрастания удли­нения, снижения начального модуля и увеличения текучести при повышенных температурах.

Повышение теплостойкости и снижение текучести полиоле­финовых, особенно полиэтиленовых волокон, открыло бы воз­можности для применения волокон этой группы в технике, так как по стоимости с ними не может конкурировать ни одно из известных волокон.

Исследования по повышению теплостойкости и снижению текучести полиолефиновых волокон проводятся в трех направ­лениях:

а) Образование меж молекулярных химиче­ских связей. В полиолефинах не содержится реакционно­способных функциональных групп, поэтому применение для этих целей химических методов исключается.

К наиболее перспективным методам структурирования от­носится радиационное облучение (см. гл. VII), которое начи­нает применяться для повышения теплостойкости литьевых изделий из полиэтилена, или облучение ультрафиолетовыми лучами в присутствии сенсибилизаторов.

б) Введение в полимер усиливающих напол­нителей. Этот метод не является радикальным средством, но привлекает своей простотой и создает возможность заметно улучшить теплостойкость и другие механические свойства во­локна. В табл. 54 приведены данные для обычного полипропи­ленового волокна файбер РТ и файбер PTV, полученного из полимера, содержащего в качестве наполнителя 5% Si02, а также перлонового (для сравнения).

Из табл. 54 видно, что при введении наполнителя тепло­стойкость полипропиленового волокна повышается.

в) Прививки к полиолефиновым волокнам теплостойких полимеров. Изучение влияния боковых привитых цепей на свойства полиолефиновых волокон начато недавно, и пока еще в литературе имеются противоречивые данные. По Марку и Атласу1, прививка к полипропиленовому волокну 15—20% полиакриловой кислоты (ПАК) или поли - акрилонитрила (ПАН) способствует повышению температуры размягчения до 200 °С, увеличению начального модуля и улуч­шению стойкости модифицированного волокна. На улучшение тепловых характеристик модифицированных волокон указы­вается также в работе19. По данным других исследователей20, боковые цепи не оказывают влияния на теплостойкость поли­пропиленового волокна.

Большое значение для полиолефиновых волокон приобре­тает морозостойкость в связи с использованием их для изго­

товления рыболовных сетей и канатов. Температура хрупкости полиэтиленового волокна довольно низкая (около —100°С). Для полипропиленового волокна, по имеющимся данным, она зависит от степени ориентации волокна15. Неориентированное полипропиленовое волокно становится хрупким при +18°С, но

по мере ориентации температура хрупкости понижается. Рабо­тоспособность полипропиленового волокна достаточно высокая при —20 °С, а ориентированные пленки сохраняют эластичность до температуры —70 °С.

По данным М. П. Зверева и Т. Ф. Костиной, на температу­ру хрупкости полипропиленового волокна существенное влия­ние оказывает его диаметр.

Ниже приводятся данные о зависимости температуры хруп­кости от диаметра моноволокна:

Диаметр моно­волокна, мм. 1,70 0,80 0,55 0,45 0,40 0,30

Температура

хрупкости, °С 0 —Ю —30 —40 —50 Ниже —76

Для филаментной нити, имеющей диаметр 10—50 мк, тем­пература хрупкости ниже —76 °С.

Термостойкость (необратимые изменения механических свойств волокна, подвергнутого действию высокой температу­ры) определяется степенью деструкции полимера и агрессив­ностью окружающей среды. Термостойкость волокон в среде инертного газа, в вакууме или в атмосфере, защищенной от непосредственного воздействия кислорода воздуха, гораздо выше, чем термостойкость на воздухе.

Полиэтилен устойчив к действию окислителей, поэтому тер­мостойкость полиэтиленового волокна высокая. При воздейст­вии температуры 100 °С в течение 24 ч на воздухе прочность полиэтиленового волокна почти не изменяется (табл. 52). Нали­чие в полипропилене подвижного атома водорода приводит к заметной окислительной деструкции полимера при повышен­ной температуре и, как следствие, к необратимой потере проч­ности волокна. При прогреве полипропиленового волокна на воздухе в течение 30 мин при 60, 100 и 120 °С потери прочности волокна составляют 4, 11 и 21% соответственно21.