ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Особенности кристаллического каучука из "Химия и физика каучука" Изучение зависимости удельного объема каучука от температуры существенно расширяет наши сведения о строении и агрегатном состоянии каучука. [c.160] Удельный объем нормальных жидкостей при понижении температуры, монотонно уменьшается. Это ужньшение объема связано, с одной стороны, с сок ращением междучастичных расстояний в веществе вследствие уменьшения амплитуды тепловых колебаний молекул и, с другой стороны, с увеличением степени ближнего порядка, т. е. с таким изменением структуры жидкости, в результате которого взаимное расположение ее молекул делается энергетически более выгодным. [c.160] Вся1Кое изменение температуры жидкости сопровождается, следовательно, некоторым изменением ее структуры. В момент кристаллизации жидкости происходит скачкообразное изменение строения, переход от ближнего порядка к дальнему. [c.160] Многие и идкости при охлаждении не кристаллизуются, а переходят в стеклообразное состояние. [c.161] Температура, ниже которой структура вещества при дальнейшем охлаждении практически не изменяется, носит название температуры застеклования (Г ). Ниже этой температуры уменьшение объема аморфных тел (как и кристаллических) происходит только за счет изменения междучастичных расстояний, а не в связи с изменением структуры,, как это Илмело место в жидком состоянии. Поэтому переход в стеклообразное состояние характеризуется уменьшением коэфициента теплового (расширения (рис. 58). [c.161] Из изложенного видно, что застеклование не является каким-либо типом фазового превращения строение вещества ниже и выше температу ры застеклования одинаково. [c.161] Температура застеклования зависит от временного режима охлаждения вещества чем медленнее охлаждение, тем до более низких температур успевает устанавливаться соответствующая температуре структура. Поэтому при медленном охлаждении вещества точка Тд излома кривой зависимости удельного объема от температуры будет отвечать более низкой температуре, т. е. при медленном охлаждении застеклование происходит при более низ1К1их температурах (рис. 59). [c.162] Время установления структуры возрастает в 8—10 раз при понижении температуры на 10 поэтому при всех практически возможных скоростях охлаждения вещества температура застеклования колеблется в пределах 3—4°, т. е. является вполне определенной характеристикой его, имеющей, как будет видно из дальнейшего, весьма важное значение. [c.162] Зависимость удельного объема натурального каучука от температуры представлена на рис. 60 (из работы Бекедаля 1). Кривая 7 получена при быстром охлаждении каучука. Характер ее указы-вает на отсутствие кристаллизационных процессов, — это кривая типична для аморфных тел. Температура застеклования натурального каучука, как видно из кривей 1, соответствует от —70° до —72 . [c.162] Ниже температуры застеклования коэфициент расширения каучука уменьшается почти в три раза, как и у других аморфных тел. [c.163] Однако, вид кривой существенно изменяется при медленном охлаждении или длительной выдержке каучука (в течение нескольких часов) на каждой ступени охлаждения (кривая 2, рис. 60). Наблюдающееся в этом случае резкое изменение удельного объема в сравнительно узком температурном интервале (от -г8 до -(-13 ) обусловлено частичной кристаллизацией каучука. [c.163] В зависимости от того, при какой температуре длитшьно выдерживать каучук, кристаллизация протекает с различной скоростью. [c.163] Скорость кристаллизации натурального каучука при температуре йиже —35° близка к нулю и достигает максимума при температуре около —25°, быстро падая по мере приближения к комнатной температуре. При комнатных температурах процесс кристаллизации каучука продолжается свыше года, а вблизи максимума он практически заканчивается в течение 10 час. [c.163] ожно установить рентгенографически и по кривым зависимости удельного объема от температуры, при закончившемся процессе кристаллизации недеформиров1аиного каучука далеко не весь каучук переходит в кристаллическое состояние и часть его остается в аморфном состоянии. Застеклованием оставшейся в каучуке аморфной фазы и объясняется излом кривой удельного объема при дальнейшем охлаждении в интервале температур от —70 до —72° (рис. 60). [c.163] Правильность этих заключений подтверждается наличием теплового эффекта, сопровождающего фазовый переход. Об этом эффекте можно судить по кривой удельной теплоемкости аморфного и частично кристаллизованного каучука (рис. 61). У кристаллизованного каучука -кривая теплоемкости идет немного ниже, чем у аморфного, до температуры примерно —2Ъ. Здесь она начинает медленно подниматься, при И° проходит через максимум и далее вновь совпадает с кривой для аморфного кауч ука. Пик кривой обусловлен тем, что в этот момент происходит плавление кристаллической фазы. Относя скачок теплоемкости количеству мристаллической фазы, можно определить теплоту плавления кристаллического каучука, которая равна 6,1 кал г. Эта величина только приблизительная, так как количество кристаллической фазы известно неточно. [c.164] Таким образом, ниже —72 натуральный каучук аморфен или частично кристаллизован. Аморфная фаза его находится в стеклообразном состоянии — кауч1ук неэластичен, хрупок. Присутствие кристаллической фазы в этом хрупком стеклообразном продукте лишь несколько (повышает его прочность. [c.164] Выше —70° и до +13° натуральный каучук также аморфен или частично кристаллизован. Аморфная фаза его в этом интервале темпе,ратур способна к значительным обратимы.м деформациям с тем большими скоростями, чем выше температура. [c.164] В интервале от +13° до +45° каучук также аморфен или частично кристаллизован. В этом интервале температур эластические свойства каучука выражены наиболее ясно. [c.164] Выше +45 каучук аморфен. Чем выше температура, тем в большей степени проявляется пластичность каучука и деформации его делаются все менее обратимыми. [c.164] Вернуться к основной статье