2.2. Надмолекулярная структура

Макромолекулы в полимере взаимодействуют между собой. Формы и интенсивность этого взаимодействия зависят от химического строения макромолекул и условий формирования волокна. В результате взаимодействия формируется надмолекулярная структура волокна. Для всех текстильных волокон она носит фибриллярный характер. Отдельные макромолекулы, взаимодействуя друг с другом с помощью сил Ван-дер-Ваальса, водородных связей, образуют ассоциаты – фибриллы. Внутри фибриллы структура неоднородна: участки с плотной, упорядоченной структурой – кристаллические – перемежаются с рыхлой, менее упорядоченной структурой – аморфной. Соотношение кристаллических и аморфных областей (степень кристалличности) определяет многие химические, физико-химические и физико-механические свойства волокон.

Кристаллиты – наиболее плотные и наименее доступные для диффузии жидкостей структурные зоны волокна, поэтому подавляющая часть процессов отделочного производства не затрагивает кристаллических областей. Для этого понадобились бы очень жесткие (температура, рН среды, концентрация реагентов) условия. Все процессы деструкции волокна также начинаются с более рыхлых аморфных областей и только затем переходят в кристаллиты.

Аморфные участки не гомогенны по своей структуре и отличаются по степени ориентации макромолекул, по их конфигурации (вытянутые, изогнутые, складчатые). Все дефекты, физическая и химическая неоднородность полимеров сосредотачиваются в аморфных областях. Практически все химические и физико-химические превращения, связанные с отделкой текстильных материалов, протекают в аморфных зонах волокна. Белящие агенты, красители и другие ТВВ диффундируют и сорбируются в аморфных зонах.

2.3. Микроструктура

Характеристика микроструктуры волокон включает в себя форму поперечного сечения волокна, равномерность или неравномерность надмолекулярной структуры по сечению и пористость.

Поперечное сечение природного волокна зависит в основном от его природы и зрелости. Так, незрелое хлопковое волокно имеет форму овала, а зрелое – боба (рис. 4).

Рис. 4. Формы поперечного сечения хлопкового волокна:

а- незрелого, б- зрелого

В силу специфики произрастания (природные) или производства (химические) волокна имеют структурную неоднородность по сечению волокна, что выражается наличием слоев структуры с разной степенью ориентации и плотности упаковки макромолекул. Так, хлопковое волокно имеет отличные друг от друга первичную и вторичную стенки волокна, шерстяное – чешуйчатый и корковый слой и т.д.

Внутренняя поверхность волокна (пористость) имеет огромное влияние на его диффузионную проницаемость и сорбционную способность. Наибольшую внутреннюю поверхность имеют натуральные и искусственные волокна. Неразвитая внутренняя поверхность синтетических волокон является причиной их низкой диффузионной проницаемости. Поэтому обработка таких материалов в отделочном производстве ведется при высоких температурах, превышающих температуру стеклования волокна. В этом случае возникает свободный объем, через который и обеспечивается диффузия в волокно красителей и других отделочных препаратов.