ЛІТЕРАТУРА. 1. Лабораторний практикум з хімії та технології полімерів, під ред

ОСНОВНА

1. Лабораторний практикум з хімії та технології полімерів, під ред. О.Словіковської, Варшава: Варшавська політехніка. — 1999. — с. 77 —183

2. Стрепихеев А.А., Деревицкая В.А., Слонимский Г.Л., Основы Химии высокомолекулярных соединений, М.: Химия. - 1966. - 510с.

додаткова

1. Николаев М.Ф., Химия синтетических полимеров и пластических масс на их основе. М " Химия — 1964 —756с

2. Энциклопедия полимеров. - М.: Советская энциклопедия том 1.1972. - 1224с.

Тема 3 Фізичний стан полімерів

Полімерні речовини можна згрупувати наступним чином:

1. Текучі полімери, які можуть незворотно змінювати свою форму під дією навіть дуже малих механічних напруг: це низькомолекулярний оліізобутилен, феноло - формальдегідні полімери на початковій стадії тверднення (резоли).

2. Високоеластичні полімери, які можуть зворотно деформуватись на багато сотень процентів при дії відносно невеликих напруг. В ненапруженому стані ці еластомери мають аморфну структуру. Це каучуки і гума. Крім того, багато з термопластичних полімерів, які при кімнатній температурі - тверді, а при нагріві переходять у високоеластичний стан, наприклад, полістирен, поліпропілен, полівінілхлорид, полівініліденхлорид, поліметилметакрилат, полівініловий спирт, полівінілацетат.

3. Тверді полімери, тобто полімери, які навіть для невеликої деформації потребують дії порівняно великих напруг і легко відтворюють свою вихідну форму після закінчення дії сил. Ці полімери можуть мати як аморфну так і кристалічну будову, можуть бути ізотропними або анізотропними.

Аморфні ізотропні полімери можуть зустрічатись у трьох фізичних станах: твердому, високоеластичному і в’язкотекучому. Стан твердих тіл, які не встигли при охолодженні закристалізуватися, але втратили свою текучість, називають склоподібним станом.

3.1 Особливості високоеластичного стану полімерів

Високоеластичний або еластичний стан полімерів за рядом ознак нагадує рідкий стан. Показники стиснення еластичних полімерів і рідин близькі. Але, не дивлячись на деяку подібність до рідкого стану, високомолекулярний стан має свої специфічні особливості, тому його потрібно розглядати як особливий фізичний стан, притаманний лише полімерам

Для високоеластичного стану характерна здібність тіл до великих зворотних змін форми під дією порівняно невеликих прикладених зусиль. Наприклад, каучук може зворотно розтягуватись в 10 - 15 разів порівняно з його початковою довжиною. Це так звані високоеластичні або еластичні деформації на відміну від звичайної пружної деформації, яка спостерігається у металів. Фізична суть у високоеластичної і пружної деформації різна. Високоеластична деформація виникає внаслідок розпростування (розпрямлення) гнучких ланцюгів полімеру Якщо під дією зовнішніх сил змінилась форма тіла, то після зняття дії сил може бути 2 випадки:

-тіло відтворить свою форму повністю (пружне тіло);

-тіло не відтворить свою форму внаслідок того, що відбулося незворотне переміщення молекул тіла.

Таким чином, відомі два види деформації: зворотна або пружна і незворотна, яка зветься залишковою або пластичною, або деформацією течії. Тіла, які легко змінюють свою форму і здібні зворотно деформуватись на багато сотень відсотків -це каучуки і гуми.

3.2 Особливості склоподібного стану полімерів

Склоподібний стан характерний як для низькомолекулярних тіл, так і для високомолекуляриих. Прикладом склоподібного стану для низькомолекулярного твердого тіла може бути швидко охолоджений розплавлений цукор, він прозорий і крихкий, нагадує силікатне скло.

Особливості склоподібного стану полімерів пов'язані з лінійною будовою макромолекул полімерів з підвищеною рухомістю структурних елементів навіть у склоподібному стані.

Якщо ланцюги ВМС жорсткі, то виникають перепони для їх перегрупувань і пересунень, тому макромолекули запаковані не так густо, як в низькомолекулярних тілах; виникає так звана " рихлість " пакування; а полімери в кінець — кінців не такі крихкі, як їх низькомолекулярні гомологи.

Якщо макромолекули гнучкі, то густина пакування їх мало відрізняється від низькомолекулярних систем. Друга особливість полімерів - вимушена високо-еластичність, тобто високоеластична деформація, яка розвивається тільки під дією великих зовнішніх механічних напруг (високомолекулярне скло в таких випадках руйнується). Високомолекулярні склоподібні тіла завдяки гнучкості і великій довжині макромолекул можуть перегруповуватися (деякі їх частини) без руйнування тіла в цілому. У деяких полімерів вимушена високоеластичність має місце у широкому інтервалі температур, а у інших полімерів вона майже непримітна. Склоподібні полімери, незалежно від ступеню їх молекулярного порядку, знаходяться у твердому агрегатному стані, але у рідкому фазовому.

3.3 В'язкотекучий стан полімерів.

Рідинний агрегатний стан виникає, коли енергію міжмолекулярного теплового руху можна порівняти за розміром з енергією теплового руху молекул. Течію в ньому разі можуть визвати навіть малі силові поля. Рідкий агрегатний стан полімерів має місце тільки у відсутності просторової структури абo в тому випадку, коли зв’язки між молекулами дуже слабкі і дуже легко руйнуються тепловим рухом.

В'язкотекучий стан один з основних фізичних станів аморфних полімерів. У в'язкотекучому стані вплив на полімерне тіло механічних сил призводить, в основному, до розвитку незворотних деформацій, які можуть проявлятися вже при температурах трохи вищих температури склоутворення, але основну роль у цьому разі відіграють високоеластичні деформації.

Таким чином, межа між високоеластичним і в'язкотекучим станом умовна і залежить від вибраного методу характеристики властивостей полімеру.

Значення в'язкотекучого стану для технології полімерів визначається тим, що різні процеси переробки пов'язані з необхідністю обов'язкового розвитку необоротних деформацій. Тому аналіз таких процесів, як екструзія і лиття під тиском базується на розгляді закономірностей поведінки полімерів, які знаходяться у в'язкотекучому стані. Збільшення молекулярної маси веде до збільшення в'язкості полімера, утруднюється розвиток незворотних деформацій, які необхідні для придання матеріалу необхідної форми, і збільшується схильність до накопичення високоеластичних деформацій, які потім залишаються у готовому виробі і впливають на його механічні властивості. Внаслідок цього стає необхідною зміна режиму формування, а іноді і самого метода переробки. Наприклад, марки поліпропілену, які мають низьку в'язкість, використовують для формування волокон; з підвищенням в'язкості оптимальним методом переробки є лиття під тиском, потім - екструзія. Накінець, поліпропілен з найбільшою молекулярною масою і відповідно найбільшою в'язкістю можна переробляти тільки методом пресування. Якщо в'язкість настільки велика, що полімер не піддається жодним методам переробки, тоді звертаються до штучної зміни полімеру, наприклад, до механічної деструкції полімеру при пластикації на вальцях (каучуки, полівіцілхлорид), або до нагрівання полімеру до температури деструкції. Іноді, наприклад, при переробці полівінілхлориду, особливо ефективним методом регулювання властивостей полімеру є додавання до нього пластифікаторів.

Регулювання структури полімерів у в’язкотекучому стані дозволяє активно впливати на властивості готових виробів, тому що структура твердих полімерів закладається у розчині.

Поиск по сайту: