Контрольна робота
ФІЗИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ПОЛИМЕРОВ
Зміст
1. Фізичні та фазові стани і переходи
. Термодинаміка високоеластичної деформації
. Релаксаційні властивості полімерів
. Склування і склоподібного стану
. Механічні властивості кристалічних полімерів
. Теорії руйнування і довговічність полімерів
. Реологія розплавів і розчинів полімерів
Література
1. Фізичні та фазові стани і переходи
Наявність бар'єру обертання навколо простої С-С-зв'язку в головній ланцюга макромолекули і існування вузлів флуктуаційної сітки в масі полімеру зумовлюють ряд особливостей в зміні його механічних властивостей від температури. Співвідношення між величиною бар'єру обертання і величиною флуктуацій теплової енергії залежить від температури. При низькій температурі величина флуктуацій теплової енергії стає настільки малою, що ні долає бар'єр обертання, і макромолекула втрачає здатність до деформації. Чим більш гнучкі макромолекули, тим до більш низької температури полімер залишається еластичним.
Термомеханічна крива має форму залежності деформируемости полімеру від температури (рис. 1) та інформує не стільки про властивостях полімеру при даній температурі, скільки про його структуру. При низькій температурі (область Іа) деформація мала і слабо збільшується, оскільки аморфний полімер, подібно склу, знаходиться в склоподібного стані. Починаючи з температури склування Т с, деформація зростає (перехідна область IIа) і досягає декількох десятків, а при знятті кривої в режимі розтягування - і сотень відсотків. При подальшому нагріванні деформація знову мало залежить від температури, тому що полімер перестає бути стеклообразном, але і не став ще еластичним. Тому він деформується мляво, як натуральна шкіра або лінолеум. При температурі виходу на плато (область IIIа) полімер переходить у розвинуте високоеластіческое стан, в якому він легко деформується при дії сили і швидко повертається у вихідне положення після зняття навантаження. Температура початку деформації в'язкої течії (вигин на кривій), називається температурою плинності Т т, вище якої полімер знаходиться в в'язкотекучий стані (область IVа). Якщо полімер складається з макромолекул з регулярною структурою, то ближній порядок в розташуванні сегментів може перейти у дальній порядок, і виникне кристалічна структура, яка виявляється жорсткою і малодеформіруемимі навіть при ступені кристалічності 30-35%. Полімер кристалічної структури, наприклад поліетилен, виявляє властивості пластмаси, навіть якщо його температура склування нижче кімнатної (- 70 о С), а при температурі плавлення кристалітів 110-135 Про С (Т пл gt; Т т) відразу переходить у в'язкотекучий стан (крива 1б). Полімери з Т т gt; Т пл gt; Т з спочатку переходять у високоеластіческое, а потім - у в'язкотекучий стан (крива 2б).
а б
Рис.1. Термомеханічні криві аморфних (а) і кристалічних (б) полімерів: I - склоподібного стану; II - перехідна область; III - високоеластіческое стан; IV - в'язкотекучий стан (зірочкою відзначена точка початку термодеструкції).
Призначення термомеханічної кривої полімеру полягає у визначенні температурних меж існування його фізичних (релаксаційних) станів - стеклообразного, високоеластичного і вязкотекучего, кожне з яких має певне значення при його переробці або застосуванні. Високоеластіческая деформація мало залежить від температури і пов'язана зі зміною форми макромолекулярних клубків. Деформація в'язкої течії пов'язана зі значними зсувами сегментів щодо положення рівноваги, що приводять до переміщення клубків один щодо одного. Дуже важливо, що при температурі нижче Т з полімер зберігає деякий комплекс властивостей і не стає крихким, але може бути охолоджений до температури крихкості Т хр, коли легко розбивається при ударі. На термо-механічної кривої Т хр не проявляється у вигляді характерної точки, а методи її визначення завжди пов'язані з руйнуванням зразка. Якщо область Т з -Т хр протяжна і включає кімнатну температуру, то полімер буде застосовуватися як пластмаса (термопласт), а при збігу кімнатної температури з областю Т т -Т з полімер знайде застосування в якості еластомеру (каучуку).
У стеклообразном або високоеластіческом станах полімер під дією сили тяжіння зберігає свою форму, що характерно для твердого агрегатного стану. У в'язкотекучий стані то під дією сили тяжіння він повільно розтікається, що відповідає рідкому агрегатному стані. Газоподібного стану полімери не можуть мати через великої довжини макромолекул. Енергія міжмолекулярної взаємодії в розрахунку на одну мак...
