Детализация деформационных процессов в полимерных кристаллах

Методами рентгеновской дифракции и рамановской спектроскопии исследованы изменения в структуре полимерных кристаллов (полиэтилена, полиимида и др.) при различных воздействиях: растягивающем нагружении вдоль оси цепных молекул и нагревании от 90 до 350 K. Методом рентгеновской дифракции установлено и измерено возрастание осевой длины молекул при нагружении и уменьшение осевой длины молекул при нагревании. Методом рамановской спектроскопии установлено и измерено уменьшение частоты скелетных колебаний как при нагружении, так и при нагревании, указывающее на возрастание контурной длины молекул в обоих случаях. Обоснована методика определения величины изменения контурной длины молекул полиэтилена в кристалле по измеряемому изменению частоты скелетных колебаний.
Проведена количественная оценка вкладов в продольную деформацию кристаллов полиэтилена двух составляющих: растяжения скелетных (углерод-углеродных) связей и изменения величины (увеличения при растяжении и уменьшения при нагревании) валентного угла между скелетными связями. Показано, что отрицательное термическое расширение (сокращение) полимерного кристалла обусловлено доминирующим вкладом уменьшения валентного угла.