ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Зависимость технической прочности пластмасс от их структуры из "Технология синтетических пластических масс" Степень упорядоченности н способность полимера пере. одить в кристаллическое состояние зависят от двух основных факторов от величины межмолекулярных сил притяжения и от конфигурации цепей, т. е. от степени их снмметрич1юстн и гибкости. [c.116] В табл. 7 приведены энергии молекулярного притяжения для различных групп. [c.116] Полиэтилен, если судить по Гс его аморфной фазы, был бы идеальным каучуком, однако он имеет устойчивую кристаллическую структуру, что в значительной-степени снижает высокоэластические свойства и придает ему свойства эластичного пластика, а не каучука. [c.118] Полимеры, в макромолекулах которых имеются полярные боковые группы или бензольные ядра, обусловливающие значительно большее удельное молекулярное притяжение (порядка 2000— 4000 кал/моль), не обладают при обычной температуре высокоэластическими свойствами последние проявляются, однако, при более высоких температурах (70—150°). Большее взаимодействие между цепями в этих полимерах и придает им тот комплекс физико-механических свойств, на основании которых такого рода полимеры относят к группе пластиков. [c.118] Наконец, полимеры, обладающие весьма высоким удельным молекулярным притяжением — свыше 5000 кал/моль, — чаще всего обладают кристаллической структурой с высокой температурой плавления и дают при растяжении устойчивую ориентационную кристалличность. К такого рода полимерам относятся природные н синтетические волокна (целлюлоза, фиброин шелка, полиамиды, полиуретаны, полимочевина и др.). [c.118] При одинаковом изменении потенциальной энергии д 7 температура плавления кристаллов зависит от разности в энтропии д5, причем, чем эта разность меньше, тем выше температура плавления кристаллов, тем сильнее молекулярная связь в кристаллической решетке. Разность в энтропии расплавленного и кристаллического состояний будет тем меньше, чем симметричнее построена макромолекула в этом случае, чтобы впрыгнуть в кристаллическую решеткл, макромолекула не должна значительно менять форму, по сравнению с той, которую она имела в расплавленном (аморфном) состоянии. Очевидно, что наличие сильно разветвленных боковых групп и их несимметричное расположение вдоль цепи должны мешать макромолекула. принять то правильное расположение, которое характерно для кристаллической решетки. Естественно, что чем менее симметрична структура макромолекулы, тем больше должны быть межмолекулярные силы, чтобы такие молекулы могли впрыгнуть в кристаллическую решетк у. [c.118] Згвисимость кристаллизации от обоих факторов — изменения энергии и энтропии во время плавления — объясняет кристалличность полиэтилена и аморфность многих полимеров с более высокой энергией молекулярного притяжения. [c.118] Способность к кристаллизации в значительной мере определяет все существо различий между тремя основными типами полимеров — каучуками, пластиками и волокнами. [c.119] Для получения каучуков — полимеров, способных к высокоэластической деформации при возможно низких температурах, необходимы условия, препятствующие закреплению цепей макромолекул как силами, действующими в кристаллической решетке, так и межмолекулярными силами связи. Иначе говоря, макромолекулам каучуков должны быть свойственны малые межмолекулярные силы и несимметричная линейная структура. [c.119] С другой стороны, для получения волокон, т. е. полимеров с постоянной ориентационно-кристаллической структурой, необходима высокая удельная энергия молекулярного притяжения (свыше 5000 кал мояь), а макромолекулы должны быть симметричными, с цепями, не содержащими боковых групп. [c.119] В этом отношении пластики занимают среднее положение. Полимеры, которые относят к классу пластиков, при обычной температуре не обладают достаточно выявленной высокоэластичностью (в отличие от каучуков), но и не имеют постоянной ориентационно-кристаллической структуры, свойственной волокнам. [c.119] Таким образом, три названные типа высокополимеров не имеют принципиальных признаков различия. Их отличают по различной степени гибкости макромолекул, величине межмолекулярных сил притяжения и по их способности к закреплению в кристаллической решетке. Большие колебания в величине этих показателей обусловливает и наличие большого количества материалов, занимающих промежуточное положенне между основными типами полимеров. [c.119] Механическая прочность твердых тел определяется силами взаимодействия между частицами причем в телах с гетерополярными кристаллическими решетками — силами взаимодействия между ионами, в веществах с ковалентными связями (например, в алмазе или в пространственных полимерах) — силами взаимодействия между атомами и, наконец, в таких телах, как молекулярные кристаллы, линейные полимеры или низкомолекулярные смолы — силами взаимодействия между молекулами. [c.119] Для расчета максимального (теоретического) значения механической прочности твердых тел исходят из зависимости потенциальной энергии Е системы от расстояния г между взаимодействующими центрами (или от сил Р, получаемых дифференцированием Е по г), также из равенства сил притяжения и отталкивания в состоянии равновесия (рис. И, стр. 71). [c.119] Расчет позволяет лишь приближенно оценить значение так как приходится принимать некоторые допущения, сильно сказывающиеся на получаемых результатах. [c.120] Однако энергия взаимодействия так сильно зависит от характера химических сил (валентных, ван-дер-ваальсовских), что даже при грубом исчислении можно получить приближенное значение Рт, характеризующее тот или иной механизм взаимодействия. [c.120] Таким образом, для расчета теоретической прочности нужно знать энергию диссоциации О и конста.чту Ь, которая приближенно для С—С связей может быть определена из значений Го. [c.120] Для более грубого представления о величине теоретической прочности можно исходить нз величины модуля упругости при возможно низких температурах. [c.120] Вернуться к основной статье