Лабораторная работа «Определение механических свойств полимеров»

Оглавление

1.Классификация полимеров по физическим признакам

1.1. По структуре цепи

1.2. По термодинамической гибкости цепей

1.3. По степени упорядочения макромолекул.

2. Аморфные полимеры

2.1. Физические состояния полимеров аморфных полимеров

2.1.1. Стеклообразное состояние полимеров

2.1. 2. Высокоэластическое состояние полимеров

2.1.3. Вязкотекучее состояние полимеров

2.1.4. Примеры кривых нагружения для аморфных полимеров

2.1.4.1. Аморфные несшитые полимеры

2.1.4.2. Сшитые полимеры

3. Частично кристаллические полимеры

4. Физико-механические испытания полимеров

4.1. Основные определения

4.2. Приборы для определения механических свойств полимеров

4.2.1. Устройство испытательных машин

4.2.2. Захваты (зажимы)

4.2.2. Приспособления для различных видов испытания

4.2.4. Приспособления для определения истинной деформации рабочей части образца

5. Подготовка образцов для испытаний на растяжение

6. Проведение испытаний механических свойств полимерных материалов на универсальном динамометре фирмы «Инстрон» модель 1121

Контрольные вопросы

Список рекомендуемой литературы

1.Классификация полимеров по физическим признакам

1.1. По структуре цепи

Линейная макромолекула
Разветвлённые макромолекулы
статистически	гребнеобразная		звездообразная
Сеточная молекула («сшитый» полимер)
«слабо» сшитая, сеточные (редкосшитые)		сетчатые (частосетчатые или густосетчатые), пространственная структура

Иногда производят разделение («сшитых» полимеров на сетчатые (частосетчатые или густосетчатые) и сеточные (редкосшитые), в которых связи между отдельными цепями расположены до­статочно редко и каждая цепь между узлами в значительной мере сохраняет свойства изолированной макромолекулы. Рези­ны, т. е. вулканизованные (сшитые) каучуки, являются наибо­лее характерными представителями редкосшитых полимеров. Частосетчатые полимеры, используют обычно в качестве конструкционных материалов.

1.2. По термодинамической гибкости цепей

Наконец, одним из важнейших признаков, по которым сле­дует классифицировать линейные полимеры, является термо­динамическая гибкость их цепей. По этому признаку полимеры разделяют на гибкоцепные и жесткоцепные. Но прежде, чем подробнее рассмотреть это разделение, обсудим фундаменталь­нейшее понятие физики полимеров — понятие конформации макромолекулы.

Конформацией макромолекулы называют взаимное распо­ложение в пространстве ее звеньев. В каждый момент вре­мени все атомы и, следовательно, звенья макромолекулы зани­мают определенные положения в пространстве, од­нако, в результате теплового движения эти положения все время изменяются, т. е. мгновенные конформации переходят одна в другую. Когда говорят о конформации макромолекулы, имеют в виду всю совокупность мгновенных конформаций, при­нимаемых всеми звеньями макромолекулы в определенных условиях. Конформация макромолекулы описывается значениями длин химических связей между атомами, валентных углов между химическими связями, примыкающими к общему атому, и углов внутреннего вращения между химическими связями, разделенными одной связью. Поэтому, чем большее число связей разде­ляют любые 2 звена макромолекулы, тем в больших пределах может меняться расстояние между ними и их взаимная ориентация. От­сюда следует, что полимерная цепь обладает гибкостью. Гибкость макромолекулы, зависит от ее строения, определяющего характер взаимодействия между соседними атомами, принадлежащими одной молекуле и природы взаимодействий межмолекулярных (с соседними макромолекулами).

Поэтому, главными специфическими молекулярными характеристиками макромолекул полимеров должны быть молекулярный вес, определяющий разме­ры макромолекул, и гибкость. Гибкость может быть оценена эквивалентной величиной сегмента, имеющего различные значения для каждого независимого проявления гибкости макромолекул. Под величиной сегмента обычно принимают значение молекулярного веса, которое должны были бы иметь молекулы полимера для того, чтобы полимерная система подчинялась обычному для низкомолекулярных тел закону. Следовательно, сегмент является всего лишь эквивалентной величиной, позволяющей описывать поведение реальной полимерной системы закономерностями для идеальных систем. По существу при изучении какого-либо свойства полимера реальную систему макромолекул описывают как систему отдельных сегментов.

Чем больше гибкость макромолекулы, тем более независимо движутся её отдельные части и, следовательно, меньше размер её сегментов. Размер сегмента зависит от способа определения.

Гибкость полимерной цепи ведет к тому, что макромолекулы никогда не имеют прямолинейной формы—напротив, любая доста­точно длинная цепь, извиваясь, в любой момент имеет форму слу­чайного запутанного клубка.