ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Эластомеры и жидкости из "Структура и релаксационные свойства эластомеров" Строение эластомеров и жидкостей имеет много общего. С одной стороны (с точки зрения структурных особенностей) эластомеры можно назвать высокомолекулярными жидкостями с более сложной структурой, чем простые жидкости. Однако они отличаются очень высокой вязкостью, поэтому их можно назвать полимерными высоковязкими жидкостями. С другой стороны, поскольку эластомеры обладают высокой вязкостью при кратковременных нагружениях, их механические свойства подобны свойствам упругих твердых тел. [c.19] Жидкости характеризуются непрерывно изменяющейся структурой, которая зависит от температуры и давления. К твердым телам относят как кристаллические тела, так и аморфные (стекла). Для них характерна неизменность структуры в области существования твердого состояния с данным типом структуры. Таким образом, твердое состояние вещества отличается от жидкого не только структурой, но и стабильностью ее при изменении внешних условий. При этом для кристаллов характерно наличие дальнего порядка и термодинамическая стабильность, а для стекол — наличие ближнего порядка и кинетическая стабильность (время жизни структурных элементов в стекле обычно существенно выше времени наблюдения). [c.19] Учитывая, что эластомеры по ряду свойств близки к жидкостям, рассмотрим кратко строение обычных жидкостей Н—4, 12—14]. [c.19] Как показали результаты структурных рентгено-, электронно-, нейтронографических исследований, в жидкости в малой окрестности каждой частицы ее соседи расположены с определенной упорядоченностью, напоминающей кристаллическую структуру, хотя и более рыхлую. [c.19] В настоящее время вопрос о структуре жидкостей еще нельзя считать окончательно решенным, так как понятия ближний порядок и квазикристаллическая структура различными исследователями трактуются по-разному. [c.20] Теория квазикристаллического строения жидкостей привлекла внимание исследователей к тем свойствам жидкостей, которые существенно связаны с большой плотностью и сильным взаимодействием частиц. Но вместе с тем понятие о квазикристалличности нуждается в дальнейшем уточнении, так как для характеристики физических свойств жидкостей важно не только то, что сближает их с твердыми телами, но и то, что отличает их от последних. [c.20] Теоретически структура жидкости исчерпывающим образом описывается набором функций распределения положений групп частиц [3, 12, 13]. В большинстве случаев достаточно ограничиться небольшим числом функций распределения, причем главную роль в описании структуры жидкости играет радиальная функция распределения. [c.20] Существует такое среднее время т (значительно превышающее То), в течение которого центр колебаний каждой частицы смещается на величину межатомных расстояний. Это время есть, по существу, средний интервал между двумя последовательными тепловыми флуктуациями, в результате которых частица переходит в новое положение. Следовательно, х — это время оседлой жизни молекулы или атома [1 ]. [c.21] Из-за большой плотности и сильного взаимодействия следует ожидать, что перемещения частиц в жидкости на расстоянии порядка межатомного будут совершаться за время т преимущественно в виде скачков с преодолением потенциального барьера. Для этого кинетическая энергия частицы при флуктуациях должна быть по крайней мере равна высоте потенциального барьера. Эта кинетическая энергия есть энергия активации самодиффузии. [c.21] Тепловое движение атомов или молекул в жидкости во многих случаях можно упрощенно представить в виде перескоков частиц из одних временных положений равновесия в другие и в виде тепловых колебаний в промежутках между скачками. В случае несферических молекул, к которым относятся и макромолекулы, кроме этих тепловых движений наблюдаются вращения групп атомов и их вращательные колебания вокруг валентных связей. В различных веществах атом, ион, молекула или ее часть (например, сегмент) могут представлять собой отдельную перемещающуюся частицу. Такие частицы получили название кинетических единиц. [c.21] Зависимость времени оседлой жизни , т. е. длительности пребывания кинетической единицы во временном положении равновесия, от температуры определяется уравнением Больцмана (1.1). [c.21] Установлено, что определенным внешним условиям (температуре Т, давлению р) соответствует вполне определенная структура жидкости, называемая равновесной. При переходе от одних внешних условий к другим структура жидкости устанавливается не сразу, а в процессе релаксации. Необходимо некоторое время, тем большее, чем ниже температура и выше давление, чтобы структура жидкости стала равновесной. Это время больше временит, но определяется им. [c.21] При изменении температуры и давления в жидкостях происходи г перестройка структуры [2, 15], и определяющей в этом случае является скорость молекулярных перегруппировок, от которой зависит скорость процессов структурной релаксации в жидкостях. В результате такой релаксации для данных р и Т в отсутствии механических, электрических и магнитных полей происходит переход структуры от неравновесной к равновесной. Если же структура жидкости соответствует равновесной, но система выведена из состояния равновесия под действием различных внешних сил, то при снятии этих сил имеет место неструктурный релаксационный процесс (механическая, электрическая или магнитная релаксация). [c.22] Существование равновесной структуры, например в расплавах силикатных стекол, доказано опытами Лебедева, Стожарова и Лилли. Стекла вблизи температуры стеклования являются удачной моделью для наблюдения релаксационных процессов в жидкостях. Действительно, в этом случае времена релаксационных процессов становятся сопоставимыми с обычными временами наблюдения. Так, Стожаров [16] обнаружил, что в резко охлажденном стекле, имеющем относительно низкий показатель преломления, малую плотность и структуру, соответствующую высокой температуре, в процессе выдержки при более низкой температуре показатель преломления и плотность увеличиваются до некоторого вполне определенного равновесного значения, соответствующего температуре выдержки. В Этом же образце стекла, но предварительно отожженном при более низкой температуре (поэтому обладающем более высоким показателем преломления и плотностью) и нагретом до той же температуры выдержки, показатель преломления и плотность с течением времени умепьщаются, стремясь к тому же самому равновесному значению. [c.22] Лилли [17], измеряя вязкость стекла при высоких температурах, наблюдал аналогичное явление. У стекла, охлажденного от высоких температур, вязкость с течением времени увеличивается до некоторого определенного равновесного значения. У стекла, отожженного при температуре ниже исследуемой и затем нагретого до той же температуры, вязкость с течением времени уменьшается, стремясь к тому же равновесному значению. Из этих опытов следует, что каждой температуре соответствует определенная структура. [c.22] Вернуться к основной статье