ВІКІСТОРІНКА
Навигация:
Інформатика
Історія
Автоматизація
Адміністрування
Антропологія
Архітектура
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Військова наука
Виробництво
Географія
Геологія
Господарство
Демографія
Екологія
Економіка
Електроніка
Енергетика
Журналістика
Кінематографія
Комп'ютеризація
Креслення
Кулінарія
Культура
Культура
Лінгвістика
Література
Лексикологія
Логіка
Маркетинг
Математика
Медицина
Менеджмент
Металургія
Метрологія
Мистецтво
Музика
Наукознавство
Освіта
Охорона Праці
Підприємництво
Педагогіка
Поліграфія
Право
Приладобудування
Програмування
Психологія
Радіозв'язок
Релігія
Риторика
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Статистика
Технології
Торгівля
Транспорт
Фізіологія
Фізика
Філософія
Фінанси
Фармакологія


Властивості полімерних матеріалів

Загрузка...

Особливості будови полімерів значно впливають на їх фізико-механічні та хімічні властивості. Внаслідок високої молекулярної маси вони не здатні переходити в газоподібний стан і утворювати рідини з низькою в'язкістю при нагріванні, а термостабільні полімери навіть не розм'якшуються. З підвищенням молекулярної маси розчинність полімерів зменшується.

Механічні властивості полімерів (пружність, міцність тощо) теж залежать від їхньої структури, фізичного стану, температури і т.д. Полімери можуть знаходитися в трьох фізичних станах: склоподібному, високоеластичному і в’язкотекучому.

У склоподібному стані полімери тверді і аморфні. Атоми, що входять до складу молекулярного ланцюга полімеру, здійснюють коливальний рух близько положення рівноваги; руху ланок і переміщення макромолекул не відбувається.

Високоеластичний стан, який притаманний не тільки високополімерам, характеризується здатністю матеріалу до великих зворотних змін форми при невеликих навантаженнях (коливаються ланки, і макромолекула набуває здатності згинатися).

В'язкотекучий стан нагадує рідкий стан, але відрізняється від нього дуже великою в'язкістю (рухлива вся молекула). Зі зміною температури лінійний або розгалужений полімер може переходити з одного фізичного стану в інший.

Полімери з просторовою структурою знаходяться тільки в склоподібному стані. Рідкосітчата структура дозволяє отримувати полімери і в склоподібному і високоеластичному станах. Різні фізичні стани полімеру виявляються при змінюванні його деформацій з температурою. Графічна залежність деформації, що розвивається за певний час при заданій напрузі, від температури називається термомеханічною кривою (рис. 20). На кривих є три ділянки, що відповідають трьом фізичним станам. Середні температури перехідних областей називаються температурами переходу. Для лінійного полімеру, що не кристалізується, (крива 1) область I – область пружних деформацій (ε=2-5 %), пов'язана зі зміною відстані між частинками речовини. При температурі нижче tхр полімер стає крихким. Руйнування відбувається в результаті розриву хімічних зв'язків у макромолекулі. В області II невеликі напруги викликають переміщення окремих сегментів макромолекул і їх орієнтацію в напрямку діючої сили. Після зняття навантаження молекули в результаті дії міжмолекулярних сил приймають первинну рівноважну форму. Високоеластичний стан характеризується значними зворотними деформаціями (сотні відсотків). Близько точки tт, крім пружної і високоеластичної деформації, виникає і пластична.

Рис. 20. Термомеханічні криві некристалічного лінійного (1), кристалічного (2) і рідкосітчатого (3) полімерів:

 

tc, tk, tт, tx – температури склування, кристалізації, початку в'язкої течії і початку хімічного розкладання відповідно,

I-III – ділянки склоподібного, високоеластичного і в'язкотекучого станів

 

Кристалічні полімери нижче температури плавлення/кристалізації tк є твердими, але мають різну твердість (рис. 20, крива 2) внаслідок наявності аморфної частини, яка може перебувати в різних станах. При tк кристалічна частина плавиться, і термомеханічна крива стрибком досягає ділянки кривої 1, що відповідає високоеластичній деформації некристалічного полімеру.

Рідкосітчасті полімери (типу гум) мають термомеханічної криву типу 3. Вузли сітки перешкоджають відносному переміщенню полімерних ланцюгів. У зв'язку з цим при підвищенні температури в'язкої течії не настає, розширюється високоеластична область, і її верхнім кордоном стає температура хімічного розкладання полімеру (tх).

Температурні переходи (tс і tт) є одними з основних характеристик полімерів.

Залежність напруги від деформації для лінійних і сітчастих полімерів різна. При дії великих напруг в склоподібних полімерах розвиваються значні деформації, які за своєю природою близькі до високоеластичних. Ці деформації носять назву вимушено еластичними, а саме явище – вимушеною еластичністю. Вимушено еластичні деформації з'являються в інтервалі температур tхр і tс, і при нагріванні вище tс вони зворотні (рис. 21, а). Максимум на кривій відповідає умові dσ/dε=0 і називається межею вимушеної еластичності. У полімерів із щільною сітчастою структурою під дією навантаження виникає пружна і високоеластична деформація, пластична деформація звичайно відсутня (фенолоформальдегідна смола в стадії резит). У порівнянні з лінійними полімерами пружні деформації сітчастих полімерів складають більшу частину, а високоеластичних деформацій набагато менше. Природа їх високоеластичної деформації, як і в лінійних полімерах, полягає в зворотній зміни деформації полімерної молекули, але максимальна деформація при розтягуванні зазвичай не перевищує 5-15 %.

Рис. 21. Діаграма розтягування: а – склоподібного полімеру

вим.ел. – межа вимушеної еластичності); I – область пружних деформацій; II – область високоеластичних деформацій; б – полімеру з щільною сітчастою структурою

 

Для кристалічних полімерів залежність напруги від деформації виражається лінією з чіткими переходами (рис. 22). На першій стадії (ділянка I) подовження пропорційно діючій силі. Потім раптово у зразку виникає так звана «шийка», яка подовжується за рахунок більш товстої частини зразка (ділянка II). Після того, як весь зразок перетворився на «шийку», процес переходить у третю стадію (ділянка III), яка закінчується розривом. За структурою та властивостями матеріал «шийки» відрізняється від структури і властивостей вихідного зразка: елементи кристалічної структури орієнтовані в одному напрямку, оскільки відбувається рекристалізація [2,9].

Рис. 22. Залежність напруги від деформації для кристалічного лінійного полімеру

Загрузка...

© 2013 wikipage.com.ua - Дякуємо за посилання на wikipage.com.ua | Контакти