45. Влияние структуры полимера на кристаллизацию

Химический состав макромолекулы, молекулярная масса, конфигурация макромолекулы оказывают существенное влияние на процесс кристаллизации, на кинетику зародышеобразования.

Увеличение молекулярной массы повышает вязкость системы. На кинетику кристаллизации оказывает влияние строение макромолекулы. Аналогичное действие оказывает и разветвленность полимерной макромолекулы. Чем больше боковых ответвлений, тем меньше образование кристаллической структуры.

Введение в состав полимера пластификатора увеличивает гибкость цепи и облегчает процесс кристаллизации. Поэтому общая скорость кристаллизации от содержания пластификатора имеет экстремальный характер. Введение твердофазных частиц увеличивает скорость кристаллизации по гетерогенному механизму. Активные наполнители, вызывающие сшивку макромолекулы, замедляют процессы кристаллизации или вообще исключают их.

46. Механические свойства полимеров. Упругие характеристики

При эксплуатации полимеры подвергаются воздействию различных внешних полей: механических, тепловых, электрических, магнитных. Отклик полимеров на эти воздействия определяет их физические свойства.

Механические свойства полимеров характеризуют изменение размеров, формы и структуры полимерного тела при воздействии на него механических сил. В зависимости от величины и продолжительности воздействия механических сил полимеры подвергаются деформации или разрушению. Деформационные свойства характеризуют способность полимерных материалов деформироваться под воздействием механических напряжений, прочностные — способность сопротивляться разрушению.

Механические свойства

- Прочность (на растяжение и изгиб)

- Модуль упругости

- Удлинение

- Твердость

- Ударная прочность

Прочность – свойство материала сопротивляться разрушению под действием механических напряжений.

47. Деформационные свойства стеклообразных полимер.

Для стеклообразного состояния полимеров характерны малые величины деформации при небольших напряжениях (кривые 1 2).

Начальный участок зависимости е = f(σ) для любого полимера, являющийся прямой линией, соответствует упругой деформации, которая невелика по величине и подчиняется закону Гука:σ =E*e

где σ - нагрузка на образец; е - деформация, E – мод упругост

Модуль упругости характеризует устойчивость материала к деформации под действием внешних нагрузок. Упругая деформация невелика и полностью обратима. Она обусловлена изменением расстояний между атомами вещества.

В стеклообразном состоянии для полимеров характерны лишь малые деформации при небольших напряжениях. Однако в отличие от низкомолекулярных веществ полимеры, находящиеся в стеклообразном состоянии, под действием больших усилий способны развивать при определенных условиях значительные деформации (до нескольких сотен процентов). Способность стеклообразных полимеров развивать большие деформации называют вынужденной эластичностью, а деформацию — вынужденно-эластической. Вынужденно-эластическая деформация развивается в температурном интервале между Tхр и температурой стеклования полимера Tс.

Типичная зависимость е = f(σ) для стеклообразного полимера при температуре выше Tхр приведена на рис. 8.1 (кривая 2). В начальный момент развития вынужденно-эластической деформации в образце образуется участок со значительно уменьшенным поперечным сечением (шейка), который по мере развития деформации увеличивается в размерах. Образованию «шейки» на кривой е = f(σ) соответствует скачок а—Ь—с. Напряжение, отнесенное к единице поперечного сечения образца, при котором начинает развиваться вынужденно-эластическая деформация называют пределом текучести от.

48. Деформационные свойства пол в высокоэластич

Высокоэластическое состояние является равновесным, но для его установления требуется определенное время, т. е. деформация в этом состоянии имеет релаксационный характер. Поэтому в реальных условиях деформация является неравновесной. При статических испытаниях деформационные свойства называют упруго-релаксационными, а при динамических — упруго-гистерезисными.

В первый момент деформирования внутреннее сопротивление системы определяется общим числом связей (химических и физических) и напряжение резко возрастает. Деформация имеет преимущественно упругий характер. По мере дальнейшего деформирования узлы флуктуационной сетки распадаются (поскольку напряжение в системе соизмеримо с энергией физических связей), при этом макромолекулы легко изменяют конформацию, ориентируясь в направлении действия силы, и напряжение изменяется незначительно. Но ориентация, в свою очередь, приводит к росту числа узлов, образующихся между ориентированными макромолекулами и, следовательно, к росту напряжения, темп которого зависит от плотности физических сшивок, образующихся в условиях ориентации.

Степень перестройки структуры за время деформирования: определяется скоростью релаксации и условиями деформирования. Чем меньше время релаксации, тем большая часть макромолекул примет равновесные конформации и больше разрушится флуктуационных связей за время деформирования, т. е. напряжение уменьшится. Повышение скорости деформирования «отодвигает» систему от состояния равновесия тем больше, чем выше скорость.

Равновесные условия обеспечивают за время деформирования максимально возможную релаксацию структурных единиц (звеньев, сегментов, надмолекулярных структур и т. д.). Это, как правило, достигается при повышении температуры, снижении скорости деформирования, а также при набухании в растворителе или пластификаторе, которые повышают подвижность структурных единиц. Но практически полной релаксации добиться невозможно, так как в спектре релаксации есть очень большие времена, и поэтому говорят об условно-равновесных условиях.

Таким образом, деформационные свойства в равновесных условиях характеризуются величиной высокоэластической деформации и условно-равновесным модулем высокоэластичности.