Физические состояния полимеров

Макромолекулы полимера в целом, отдельные их фрагменты и элементарные звенья находятся в тепловом движении: чем ниже температура, тем меньше их подвижность. В зависимости от температуры аморфные полимеры могут находиться в трех физических состояниях: стеклообразном, высокоэластичном и вязкотекучем. Стеклообразное и высокоэластичное относятся к твердому агрегатному состоянию, вязкотекучее — к жидкому. Температурные области существования этих состояний определяют термомеханическим способом: строят зависимость деформации полимера от температуры — термомеханическую кривую (рис. 11.5).

В определенном интервале температур аморфный полимер находится в стеклообразном состоянии. Средняя температура этого интервала называется температурой стеклования Тс. Ниже Тс перемещение макромолекулы как целого практически не происходит (рис. 11.6, а), при приложении нагрузки незначительно меняются лишь расстояния между атомами в ней. В стеклообразном состоянии полимер имеет высокую твердость и хрупкость, деформации невелики даже при больших нагрузках (участок СС на рис. 11.5).

Термомеханическая кривая аморфного полимера

Рис. 11.5. Термомеханическая кривая аморфного полимера:

СС — стеклообразное,

ЭС — высокоэластичное и ТС — вязкотекучее состояния

При температуре выше Тс полимер находится в высокоэластичном состоянии: отдельные участки макромолекулы приобретают подвижность, а сама цепь — способность распрямляться под действием внешней нагрузки (рис. 11.6, б). Полимер характеризуется высокой эластичностью, т. е. при небольших механических нагрузках возникают значительные обратимые деформации (участок ЭС на рис. 11.5).

При повышении температуры выше температуры текучести Тг (участок ТС на термомеханической кривой) полимер переходит в вязкотекучее состояние. При этом происходит разрыв межмолекулярных связей (рис. 11.6, в) и имеет место движение макромолекул друг относительно друга, вызывая необратимые деформации (течение).

Молекулярные процессы при деформации линейных аморфных полимеров

Рис. 11.6. Молекулярные процессы при деформации линейных аморфных полимеров: а, б и в — стеклообразное, высокоэластичное и вязкотекучее состояния соответственно

Вид термомеханической кривой зависит от химического состава и структуры полимера. На термомеханической кривой кристаллического полимера вырождается область ЭС, а температуры Тс и Ts стягиваются в одну точку — температуру плавления Тпл. У пространственных полимеров вырождается область ТС. В полимерах с высокой плотностью пространственной сетки отсутствуют области ЭС и ТС.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >