Агрегатные и фазовые состояния полимеров
Полимеры могут существовать только в 2хх агрегатных состояниях (твёрдом и жидком), в газообразном существовать не может, т.к. разрушение наступает раньше чем процесс перехода в газообразное состояние. (органические)
Полимеры могут находится в 2х фазах в аморфной или в кристаллической. Если ММ молекулы расположены хаотично, тогда полимеры находятся в аморфной фазе (жидкость или даже твёрдое вещество)
Если макромолекула расположена упорядочено, то тогда полимер находится в кристаллической фазе
(картинка) складчатая структура ММ (лента)
Из лент могут формироваться кристаллы
(картинка) кристалл
В большинстве случаев полимеры представляют из себя 2х фазовую систему в которой мельчайшие участки имеют или кристаллическую или аморфную структуру.
Степень кристалличности (альфа ка)
(Альфа Ка) = Обём кристалл к обёму общему и на 100%
Существуют полностью аморфные полимеры (альфа ка) = 0 (полимер прозрачный)
Большинство (альфа ка) от 20 до 50%
Аморфные кристаллические решетки полупрозрачные (альфа ка)= более 80% (высоко кристаллические полимеры). Максимально кристаллический полимер (альфа ка) = 96%
Физические (релаксационные состояния полимеров)
Эти состояния характерны для аморфных полимеров. Изменение формы под действием механической силы.
Полимер может находится в 3х физических состояниях:
Стеклообразное состояние – твёрдое тело деформируется по закону Гука
Высокоэластичное состояние (ВЭ) - в этом состоянии полимер способен к большим обратимым деформациям (вытянуть в 5-10 раз, возвратить в обратное состояние, из стекла при большой температуре в ВЭ)
Вязкотекучее – напоминает жуткость с большой вязкостью (текучестью)
Температурные границе между физическими состояниями являются:
- Тс (температура стекловидная) – граница между стекловидной и ВЭ
- Тт (температура текучести) – между ВЭ и ВТ
Для определения этих температур, строят график зависимости диформации от температуры при действии постоянной нагрузки
(картинка) график температурномеханическая кривая
График можно разделить на 3 зоны:
Температурная зона собственного состояния
Высоко эластичная (ВЭ)
Высоко текучая (ВТ)
Электрические свойства полимеров
Для характеристики электрических свойств полимеров, применяют следующие показатели:
Удельное объёмное электрическое сопротивление ( ) [Ом*метр]. Показывает сопротивление оказывающее в одном кубическом метре материала помещённого в электрическое поле, проходящее через него электрический ток.
Не полярные полимеры, не содержащие примесей, имеют большее значение («Ро» порядка 10^14 -10^16 Ом*метр). Эти значения характерные для полипропанола, полистирола, политетрофторэтилен (тифлон).
Полярные полимеры такие как: ПВХ, ПЭП – имеют меньшее сопротивление.
Диэлектрические потери – это мощность рассеивания в диэлектрике (полимере) под действием переменного электрического поля. Обычно диэлектрические потери характеризуют с помощью тангенса угла диэлектрических потерь, обозначается:
Чем ниже тангенс, тем ниже диэлектрические потери, тем лучше электрическая изолирующие свойства материала у не полярных полимеров: ПЭ, ПП, ПС, ПЭТ (тифлон). (10^-4) – у полярных полимеров похуже.
Диэлектрическая проницаемость (эпсилон). Отношение ёмкости исследуемого вещества к ёмкости вакуумного сопротивления. Чем меньше диэлектрическая проницаемость, тем лучше диэлектрик защищает полимер от действия электрического поля или поражения электрическим током. Ёмкость определяется согласно ГОСТ-у при частоте (10^6 МГц).
Электрическая проницаемость. Обозначатся: (Епр) = кВ/мм или кВ/м. Электрическая проницаемость определяет напряжение к толщине. Е = Uпр/h (напряжение на толщину в мм или в м). Электрическая проницаемость сильно зависит от температуры, с повышением температуры полимера электрическая прочность повреждается (легче пробивается).
Нагревостойкость полимеров. Характеризуется температурой при которой полимер может длительно сохранять свои электроизолирующие свойства. У линейных полимеров, полученных полимеризацией, нагревостойкость не превышает (100-120*С). Более устойчивые к нагреванию кремнеорганические полимеры (силиконы), а так же полиимиды (коричневого цвета) у них длительная рабочая температура находится в пределах (180-200*С). Сетчатые полимеры имеют значительно более высокую нагревостойкость, чем линейные и разветвлённые.