Физико-механические свойства полимеров. Фазовое состояние полимеров

В настоящей работе исследована зависимость физико-механических свойств пленок из сегментированного полиуретана от условий синтеза, которые предполагают одновременное проведение процесса химической реакции и испарения растворителя. Показана зависимость формирования структуры и свойств полимера с пространственной сеткой химических и физических связей, синтез которого основан на использовании реагирующих систем в растворе, от фазового состояния раствора. Предложен способ расчета и построения модели истории фазового поведения раствора для реагирующей системы после отливки пленки при свободном испарении растворителя. Модель фазового состояния раствора реагирующей системы дает возможность на основании кинетических данных реакции полимеризации и испарения растворителя установить параметры, необходимые для отливки пленки с максимальными прочностными характеристиками, и прогнозировать свойства пленки, отливаемой в заданных условиях. [c.225]

В книге изложены основы физико-химии полимеров учение о фазовых состояниях полимеров, их механических и электрических свойствах, теория растворов высокомолекулярных соединений, вопросы их пластификации. Отдельные разделы посвящены газопроницаемости полимеров, полимерным сорбентам и ионитам. [c.2]

Наша книга не претендует на охват всех разделов физики н механики полимеров. В трех ее частях представлены наиболее важные сведения о строении и свойствах полимеров. В первой рассмотрены строение, физические состояния, кристаллизация и стеклование как основные фазовые и релаксационные переходы, статистическая и молекулярная физика макромолекул и полимерных сеток, а также некоторые вопросы термодинамики механических свойств полимеров. Во второй рассмотрены механические, электрические, магнитные и оптические свойства, относящиеся к релаксационным явлениям в полимерах. В третьей представлены важнейшие тепловые и механические свойства, связанные с прочностью и разрушением, а также с трением и износом полимеров. [c.8]

ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЛИМЕРОВ. ФАЗОВОЕ СОСТОЯНИЕ ПОЛИМЕРОВ [c.264]

При нагревании застеклованного полимера в результате теплового движения отдельных участков макромолекул — сегментов, часть межмолекулярных связей нарушается. Сегменты макромолекул начинают скручиваться, благодаря чему энтропия вещества растет и изобарный потенциал уменьшается. Это особое состояние полимера называется высокоэластическим, так как, пребывая в нем, вещество проявляет эластичность, т. е. способность восстанавливать свою первоначальную форму. При дальнейшем нагревании полимер переходит в текучее, т. е. истинно жидкое, состояние. Температуры перехода полимера из застеклованного состояния в высокоэластическое и затем в текучее (температура стеклования и температура текучести) не являются явно выраженными температурными точками, как это имеет место для Т л и Гкип низкомолекулярных веществ. Температуры перехода полимера из одного физического состояния в другое (фазовое состояние остается жидким) представляют собой температурные интервалы, в которых происходит изменение физико-механических свойств материала. Иногда такой интервал составляет десяток градусов, что объясняется неодинаковостью длины макромолекул полимера — его полидисперсностью. Подробнее о специфичности свойств макромолекулярных веществ см. гл. V. [c.124]

Проблема получения высокопрочных полимерных материалов неразрывно связана с созданием в них предельно ориентированных структур. К настоящему времени наибольшее распространение получили способы придания полимерам высокой степени ориентации, основанные на их кристаллизации из перемешиваемых растворов или ориентированных расплавов в процессе течения последних под высоким давлением. Механическое воздействие является мощным фактором, влияющим на структуру и, следовательно, на термодинамическое состояние материала, поскольку приложение напряжений приводит не только к вязкому течению растворов и расплавов полимеров, но и к накоплению обратимых (высокоэластических) деформаций. По своей природе это явление связано с изменением конформаций макромолекул и до некоторой степени межмолекулярных взаимодействий, т. е. в конечном счете с изменением свободной энергии системы. Действие перечисленных факторов приводит к изменению термодинамических закономерностей фазового перехода, обычно называемого ориентационной кристаллизацией полимеров. Структура и свойства образуемого при этом материала в значительной степени отличаются от обычно наблюдаемой картины прежде всего тем, что при фазовом переходе под действием напряжений, по крайней мере, часть цепей кристаллизуется в выпрямленных конформациях, образуя кристаллы с выпрямленными цепями — КВЦ. Наличие КВЦ приводит к изменению всей совокупности физико-механических характеристик полимеров, причем в ряде случаев отмечаемые при этом показатели являются уникальными и недостижимыми любым другим способом. [c.141]

Авторы сознательно следуют устоявшейся, но не вполне строгой терминологии, введенной Каргиным и Слонимским [19]. В 50-е годы термин физические состояния был рекомендован, чтобы подчеркнуть возможность резкого изменения многих физических свойств полимеров в узком диапазоне изменения температуры без каких-либо химических (типа вулканизации) превращений, а также без фазовых переходов. С точки зрения физики термин физические состояния не имеет большого смысла, ибо нефизических состояний вообще не существует. Гораздо лучше передает суть дела предложенный Волькенштейном термин релаксационные состояния или его механический эквивалент (предложенный Бартеневым и позже используемый в данной книге) деформационные состояния . — [c.17]

Книга является пособием для изучения курсов по механике, физике и физической химии полимеров. В ней отражены наиболее важные разделы науки о полимерах их молекулярное строение, физические состояния, полиморфные и фазовые превращения, механические, электрические, оптические и теплофизические свойства. Детально рассмотрены вопросы статистической физики полимеров, термодинамики полимерных сеток, особенности ориентированного состояния полимеров, релаксационные явления и др, [c.2]

Переход полимера из одного физического состояния в другое происходит в определенных интервалах температур. Средние температуры этих интервалов носят название температуры стеклования (Тс) и температуры текучести (Гт). Эти температуры не характеризуют фазовых переходов полимера, так как структура, свойственная аморфному полимеру, сохраняется во всех физических состояниях. Переход из одного состояния в другое совершается постепенно и не сопровождается скачкообразным изменением физико-механических и,других свойств полимера (рис. 1). [c.15]

Большое значение для практики имеет характер изменения физико-механических (прочностных) свойств полимеров от температуры. Эти свойства зависят от фазового (кристаллического или аморфного) и физического состояния полимера. [c.543]

Подход к проблеме деформирования с позиций физика предопределил не только содержание, но и композицию книги. В ней в первую очередь излагаются понятия о физических и фазовых состояниях полимерных систем, а затем рассматриваются процессы деформирования в каждом из этих состояний. Естественно, что наметившиеся и развитые в последние годы структурные представления нашли самое широкое отражение. Влияние надмолекулярной структуры на механические свойства, структурные превращения при деформации, регулирование и стабилизация структуры, создание полимеров с заранее заданными свойствами — это тот круг вопросов, который в настоящее время привлекает пристальное внимание исследователей. [c.3]

На физико-механические показатели кристаллических полимеров оказывает влияние фазовое состояние материала в изделии, поэтому формирование свойств детали не заканчивается после ее извлечения из литьевой формы. [c.65]

Многие физико-механические свойства стеклообразных полимеров (п ЭП, в частности) по уровню соответствуют лишь действию дисперсионных сил [39, 93], хотя в полимерах могут реализоваться и другие силы. В. В. Коршак полагает [38], что на долю ММВ, обусловленных дисперсионными силами, приходится 80—90 % всех видов ММВ. Считается, что наблюдаемые расхождения теоретических и экспериментальных значений физико-механических характеристик обусловлены наличием различного рода дефектов, которые снижают прочностные характеристики полимеров [39, 40]. Э. Ф. Олейник [93] указывает, что главной причиной, приводящей к этому, является аморфное состояние полимеров (т. е. нерегулярное распределение материальных носителей прочности). Представляется обоснованным подход, когда признается возможность существования неоднородностей на всех уровнях структурной организации. Тогда неоднородности НМС и микроструктуры, переходящие в пределе в фазовую гетерогенность, должны неизбежно приводить к появлению ослабленных зон, которые определяют свойства полимера. На этом базируются представления о микрогетеро-генном характере структуры сетчатых полимеров [31—34, 41]. [c.45]

Переходы из одного состояния в другое происходят в определенных интервалах температур, названных температурой стеклования (Тс) и температурой текучести (Гт). Следует отметить, что как температура стеклования, так и температура текучести сильно зависят от метода определения и от условий испытания. Переходы из одного физического состояния в другое происходят постепенно, не сопровождаясь скачкообразным изменением физико-механических свойств полимера, сарактерным только для фазовых переходов. [c.39]

Основные физико-химические и в первую очередь механические свойства, низкомолекулярных тел связаны с их фазовым состоянием. Поэтому соответствующие температуры пере-.чодов, т. е. плавления или кипения, являются основными характеристиками таких веществ. Однако у аморфных полнмерон и.меются другие явно выраженные переходы из одно1 о состояния в другое. Хотя они и выражены менее резко, а различ я самих состояний ме1 ее ощутимы, чем в случае фазовых превращений, те.м не мепее легко попять, что эти температуры переходов полимеров из одного состояния в другое Т и Г,.) являются основ ыми характеристиками свойств аморфных полимеров. [c.41]

Возникшее в последнее время новое самостоятельное направление в учении о механических с]юйствах полимеров — структурная механика полимеров, в становлении и развитии которой первостепенную роль сыграли работы В. А. Каргина и его сотрудников, характеризуется закономерностями проявления физико-механических свойств полимеров в зависимости от фазового состояния и морфологии надмолекулярных образований, т. е. от физической структуры полимерных тел. Знание указанных закономерностей позволило разработать методы направленного изменения структуры, а следовательно. [c.12]

В историческом плане физике полимеров сильно не повезло. Если химия полимеров долго плелась в хвосте технологии, то физика до сравнительно недавнего времени исполняла служебную аналитическую роль при химии (пресловутое охарак-теризование полимеров). Четкие самостоятельные проблемы физика полимеров — как специальный раздел молекулярной физики и физики твердого тела — стала обретать в первой половине бО-х гг., когда в нее стали вторгаться чистые физики, а не переучившиеся химики (к числу коих относится даже такой бесспорный физик, как Флори недаром Нобелевскую пре-мню он получил по химии...). Первым из них был Терелл Хилл его монография Термодинамика малых систем открыла новый подход к фазовому дуализму полимеров из примитивного механического триединства каучуков и резин, объединяющих в себе свойства трех обычных агрегатных состояний, он превратился в молекулярно-физическую концепцию со своим специфическим статистико-механическим формализмом. Вкратце, суть его сводится к тому, что любое состояние полимера на фазовой плоскости или в фазовом пространстве определяется самостоятельными, хотя и взаимозависимыми вкладами отдельных макромолекул (малых систем по Хиллу) и ансамбля этих макромолекул (большой системы). [c.3]

Широкое использование полимерных материалов в технике в значительной степени обусловлено их ценньши механическими свойствами, изучение которых является предметом одного из разделов физики — механики полимеров. В данной книге приводятся лишь основные физико-химические закономерности, позволяющие понять особенности поведения. полимеров в различных физических и фазовых состояниях. Деформация полимеров в высокоэластическом и вязкотекучем состоянии была рассмотрена в главах VII и IX. Данная глава лосвящена шоведению стеклообразных и кристаллических полимеров при деформации. [c.218]