Некоторые механические свойства полимеров

Температуры стеклования и текучести по своей природе не аналогичны переходам вещества из одного агрегатного состояния в другое. Прежде всего они не являются константами даже для данного образца полимера. Только рассмотрев особенности, внутреннего строения и некоторые механические свойства полимеров, мы сможем правильно понять природу этих переходов, а пока ограничимся общей характеристикой их. [c.570]

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]

Деструкция полимеров — это разрушение макромолекул - под действием различных физических и химических агентов. В результате деструкции, как правило, уменьшается молекулярная масса полимера, изменяется его строение, а также физические и механические свойства полимер становится непригодным для практического использования. Следовательно, этот процесс является нежелательной побочной реакцией при химических превращениях, переработке и эксплуатации полимеров. В то же время реакции деструкции в химии высокомолекулярных соединений играют и положительную роль. Эти реакции используют для получения ценных низкомолекулярных веществ нз природных полимеров (например, аминокислот из белков, глюкозы из крахмала), а также для частичного снижения молекулярной массы полимеров с целью облегчения их переработки. С помощью некоторых деструктивных процессов можно определять строение исходных полимеров и сополимеров. Процессы, приводящие к разрыву химических связей в макромолекулах, как уже отмечалось, используют для синтеза привитых и блок-сополимеров. [c.67]

Стереорегулярные полимеры обычно получают методом ионной полимеризации с использованием комплексных катализаторов. Стереорегулярной структурой обладают натуральный каучук, а также некоторые синтетические полимеры, например полиизобутилен, полиэтилен, полипропилен. Стереорегулярность структуры изменяет тепловые и механические свойства полимеров. [c.358]

Глава 1. СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ПОЛИМЕРОВ В БЛОКЕ Некоторые механические свойства полимеров [c.201]

Присутствие растворителя в полимере приводит к значительным изменениям его физико-механических свойств. Чтобы оценить это явление, рассмотрим некоторые основные свойства полимеров. На приведенной на рис. VI. 14 термомеханической кривой можно выделить три области. , [c.298]

Наше краткое изучение фотохимии полимеров заканчивается двумя темами, касающимися долговечности полимеров вне помещений. Большинство органических полимеров претерпевает химическое изменение, или фотодеструкцию, под действием видимого или УФ-излучения, особенно в присутствии атмосферного кислорода. В результате механические свойства полимера в объеме ухудшаются. Для некоторых приложений долговечность является важным параметром, например в строительстве или автомобилестроении. Поэтому желательно продлить полезную продолжительность жизни материала с помощью фотостабилизации. В то же время существуют также экологические проблемы, связанные с устойчивостью пластиков, применяемых в сельском хозяйстве, и пластиковых упаковочных материалов после их использования. Следовательно, полимеры могут быть намеренно сделаны светочувствительными. Использование фотодеструктирующих пластмасс позволяет сделать предметы типа пластмассовых кружек очень недолговечными — под действием света они рассыпаются в тонкий порошок и развеиваются. [c.262]

Механические свойства полимеров зависят от стереорегулярности их цепей. Полимеры, состоящие из мономеров, подобных стиролу, имеют асимметрические атомы углерода. Используя некоторые гетерогенные катализаторы, можно приготовить такие полимеры, в которых все соседние асимметрические атомы, по крайней мере для длинных участков цепи, имеют одинаковую стерическую конфигурацию. [c.595]

Следует учесть, что глобулярное строение ухудшает механические свойства полимера только в том случае, если оно сохраняется вплоть до разрушения образца. У некоторых полимерных стекол, где взаимодействие между глобулами достаточно сильно (вероятно тогда, когда наряду с глобулами присутствуют и вытянутые молекулы), глобулы могут разворачиваться под действием механических усилий. В результате в образце при деформации устанавливается равновесие между глобулярной и вытянутой формой, появляются высокие удлинения и эластичность (это, вероятно, происходит и при деформации каучука). [c.433]

Хотя основная цель добавления пластификатора заключается в снижении Т е,. и хрупкости полимера, существенное значение имеет изменение и некоторых других свойств. На рис. 154 в схематическом виде показана зависимость ряда механических свойств полимеров от содержания в них пластификатора. Кроме того, пластификаторы обычно ухудшают диэлектрические показатели полимеров. [c.512]

В первом приближении целый ряд физико-механических свойств полимеров в стеклообразном состоянии, такие, как температура стеклования, коэффициент термического расширения (Р ), удельный объем (У ), модуль упругости Е) и напряжение при разрыве (Ор), являются функцией межмолекулярного взаимодействия между цепями, интегральной количественной характеристикой которого может служить величина плотности энергии когезии. Именно поэтому между этими параметрами часто можно наблюдать линейные корреляции. На рис. 13 и 14 приведены некоторые результаты проведенных нами исследований. На них представлены корреляции Tg—Pg, Tg — Е тз. — Е [43, 75, 76, 80] для различных химически модифицированных эпоксидных систем. Во всех примерах свойство полимера монотонно меняется с изменением его состава. [c.217]

Согласно данным Соголовой (см. гл. П), присутствие химически неактивных наполнителей и некоторых пластификаторов, а также большие деформации не изменяют кристаллическую структуру полимера, обнаруживаемую рентгенографически, но существенно изменяют надмолекулярные структуры и влияют на механические свойства полимеров. Одной из важных причин изменения механических свойств является разрушение одних надмолекулярных структур и образование других в результате больших деформаций. Свойства кристаллических полимеров можно варьировать в широких пределах, изменяя различными приемами их надмолекулярную структуру при сохранении химического строения. Так, надмолекулярные структуры весьма чувствительны к тепловой и механической обработке полимера. [c.132]

Выше упоминалось, что один и тот же полимер может находиться в стеклообразном, высокоэластическом н вязкотекучем состояниях. Поведение полимера при механических воздействиях зависит от того, в каком состоянии он находится. Релаксационная природа механических свойств полимеров проявляется в закономерностях прочности, которая существенно зависит от скорости деформирования. При длительно действующих напряжениях проявляется пластическая деформация веществ, обладающих большой вязкостью. При резких ударных нагрузках релаксационные процессы не успевают развиться заметным образом даже в относительно маловязких системах. Тело реагирует на внешнее воздействие как упругое. Например, если струю жидкости подвергнуть действию быстрой ударной нагрузки нормально направлению течения [287], то до некоторых значений скоростей удара струя изгибается как одно целое, т. е. ведет себя как упругое тело. При увеличении скорости деформации наступает момент, когда при ударе струя разлетается на отдельные кусочки различной формы, т. е. ведет себя как хрупкое тело [287, с. 595]. [c.78]

Энергия активации процесса может быть, следовательно, получена из графика зависимости lg Дг от обратной абсолютной температуры. Для высоких АН изменение температуры приводит к очень большому смещению положения максимума потерь по частоте. Данные измерений динамических механических свойств полимеров часто описывают при помощи уравнения Аррениуса с постоянным значением энергии активации. В некоторых случаях это может рассматриваться лишь как приближенная оценка вследствие ограниченности полученного в эксперименте интервала частот. В целом же было установлено, что реально наблюдаемая температурная зависимость релаксационных свойств в области стеклования аморфных и кристаллических полимеров в противоположность более локализованным видам молекулярной релаксации не удовлетворяет представлению о постоянстве величины энергии активации. [c.134]

Как было показано в предыдущих главах, механические свойства полимеров в сильной степени зависят от температуры и скорости деформации. Характер зависимости нагрузки от деформации при постоянной скорости растяжения в общем случае изменяется с температурой, как было показано на рис. 2.1. При низких температурах нагрузка растет практически линейно с увеличением удлинения вплоть до момента разрушения, которое в данном случае происходит хрупко. При более высоких температурах достигается предел текучести, и нагрузка снижается перед тем, как произойдет разрыв, иногда при этом образуется шейка это пластическое разрушение, происходящее, однако, при весьма малых деформациях (обычно 10—20%). При еще более высоких температурах и соблюдении некоторых определенных условий происходит упрочнение при деформации и шейка стабилизируется, что обусловливает холодное течение полимера. Удлинения в этом случае обычно велики и достигают 1000%. Наконец, при температурах, превышающих температуру стеклования, наблюдается зависимость нагрузки от удлинения, характерная для каучуков. [c.307]

В полимерных блоках, так же как и в металлах, структуры закаленных и отожженных слоев различаются величиной элементов вторичной структуры. Как и в случае металлов, можно полагать, что многие физико-механические свойства полимеров будут существенным образом зависеть от макроструктуры. Можно ожидать, что в формировании физико-механических свойств полимеров важную роль будут играть такие факторы, как величина и тонкая структура сферолита, характер поверхностей раздела между ними, а также присутствие и особенности распределения низкомолекулярных примесей. Некоторые из этих факторов были рассмотрены в работе [12] на примере этого же полиамида. [c.375]

Существенное значение имеет строение неупорядоченных аморфных прослоек, которые, как уже неоднократно отмечалось, в первую очередь ответственны за реальные механические свойства полимеров. В принципе некоторые сведения об упаковке макромолекул в этих областях могут быть получены из анализа рассеяния рентгеновских лучей в области больших углов, но пока этот метод нашел ограниченное применение. В работе [74] определено угловое положение максимума аморфного гало в зависимости от температуры образца, ориентированного на 1500% ПЭ. Найдено, что для неупорядоченной области можно различать две компоненты, отличающиеся плотностью, — изотропную жидкую составляющую, и анизотропную, более плотную, рассеяние от которой концентрируется на экваторе отжиг существенно уменьшает долю второй составляющей. [c.116]

Анализ экспериментальных кривых ММР позволяет определить ряд деталей процесса полимеризации и охарактеризовать его механизм в целом, установить корреляции между механическими и некоторыми другими свойствами полимера и его полидисперсностью. [c.39]

Наиболее яркой демонстрацией влияния распределения звеньев могут служить данные по механическим свойствам бутадиен-нит-рильных каучуков, полученных статистической сополимеризацией бутадиена и акрилонитрила по способу, известному в промышленности уже 30 с лишним лет, и по механизму чередующейся сополимеризации, разработанному Фурукава и сотр. в конце 60-х — начале 70-х годов [9]. Изменение характера распределения звеньев при мольном составе, близком к 1 1, привело к столь резкому изменению комплекса физико-механических свойств полимера, что это, по существу, означало рождение нового типа каучука. Ниже приведены показатели некоторых свойств продуктов серной вулканизации сополимеров бутадиена с акрилонитрилом (мольное отношение 52 48) [c.11]

Окисление большинства полимеров обычно обусловливает ухудшение механической прочности и диэлектрических свойств, но в то же время окисление, например целлюлозы, может быть использовано для улучшения некоторых физических свойств полимера. Хотя имеется много общего в реакциях окисления различных полимеров, существуют и значительные отклонения для отдельных классов полимеров, это делает необходимым изучение реакций окисления полимеров, особенно полимерных углеводородов. [c.451]

Когда в гл. 8 речь шла о равновесном напряжении, то имелось в виду именно а< , которое на рис. 9.1 (кривая 2) показано как предельное при релаксации пространственио-сшитого эластомера. Некоторые механические свойства полимера можно рассчитать, зная его структуру. Пример такого расчета был приведен в гл. 8, где показано, как получить равновесный модуль пространственно-сшитого полимера, зная густоту сетки химических связей. Таких примеров в физикохимии полимеров немного. Количественные зависимости между молекулярной структурой и свойствами сложны и поэтому часто приходится прибегать к отысканию феноменологических закономерностей с помощью моделирования. [c.120]

С помощью радиосеры был, изучен ряд вопросов механизма эмульсионной полимеризации неопрена. Было установлено, что один атом серы в образующемся полимере приходится на цепочку, содержащую 80—100 молекул исходного неопрена. Влияние тетраэтилтиурамдисульфида на некоторые механические свойства полимера объясняется тем, что этот препарат извлекает часть атомов серы из голисульфидной цепи. [c.219]

Ценную информацию о процессах, протекающих в полимере при вытяжке, можно получить с помощью метода изометрического нагрева (см. гл. I). По диаграммам изометрического нагрева (ДИН) можно установить условия вытяжки, так как между формой кривых и механическими свойствами полимера существует определенная связь. Метод изометрического нагрева является обратным по отнощению к методу термомеханических кривых. Если при снятии последних поддерживается постоянным напряжение и регистрируется развитие деформации при постоянном повышении температуры, то метод изометрического нагрева предусматривает регистрацию внутренних напряжений, возникающих при постепенном нагреве образца при постоянной деформации растяжения. При этом, если вначале образец не был нагружен, то при некоторой температуре в нем начинает развиваться растягивающее усилие. Оно достигает максимума и затем постепенно падает (рис. VI. 4). Форма диаграмм изометрического нагрева существенно зависит от режима вытяжки (кратности, скорости и температуры). С увеличением кратности вытяжки величина максимальных напряжений на ДИН возрастает (рис. VI.4,a). Для полимеров с достаточно высокой температурой размягчения (таких, как полиметилметакри-лат), кроме того, смещается в сторону низких температур начало роста напряжений (рис. VI. 4, г). Увеличение скорости вытяжки при постоянных кратности и температуре вытяжки приводит к увеличению максимального напряжения (Тмако и к уширению максимума (рис. VI. 4, i). С повышением температуры вытяжки при постоянных кратности и скорости вытяжки максимальное напряжение Стмакс уменьшается, а максимум уширяется. В отдельных случаях возникает даже плато (рис. VI-4,в). Вид этих диаграмм тесно связан с силовым режимом предварител1 ной вытяжки [c.190]

Так как полимеризационных мaтep iaлoв очень много, то в табл. 133 приведены лишь некоторые из них, а по остальным см. справочную литературу. Свойства полимерных материалов, приведенные в табл. 133, могут изменяться в зависимости от технологии изготовления изделий. Поэтому приведены усредненные данные для чистых полимеров. Зависимость механических свойств полимеров от температуры см. с, 514. [c.495]

Некоторые механические свойства поливиинлацетатного бетона при различном соотношении полимер-цемент и наличии песка нриведены в табл, 266. Для сравнения в таблице даны свойства мелкозернпстого бетона. В табл. 267 приведены свопства футеровочных коррозпоииостойких полимербетонов па различных смолах по данным Эванса [212]. [c.355]

В последнее время широкое применение находят новые высокотермостойкие и устойчивые к действию растворителей, обладающие хорошими механическими свойствами полимеры, такие как полиимиды (например, материал Веспел фирмы Дюпон). Они, в отличие от фторопластов, не обладают текучестью и при повышенных температурах, что позволяет использовать их для уплотнений инжекторов, работающих при повышенных температурах (особенно это важно в ГПХ). Высокие конструкционные свойства таких материалов позволили создать конусные уплотнения для капилляров, которые легкогерметизируются и позволяют работать при давлениях, превышающих 35 МПа с фитингами разных видов и типов, легко присоединять колонки с фитингами разной формы. Недостатком этих материалов является несколько более низкая, чем у фторопласта, химическая инертность они набухают и утрачивают свои свойства в некоторых растворителях при повышенных температурах. [c.167]

ММР и молекулярная масса влияют а физико-механические свойства полимеров непосредственно или косвенно, определяя кристаллическую структуру, плотность, степень ориентации. Исследования зависимостей прочности при растяжении, удлинения при разрыве, прочности при изгибе полистирола, полиэтилена, полипропилена, поливинилхлорида и других по -меров показали, что прочность растет при увеличении Мш и Мп до некоторых критически значший, а затем сохраняется постоянной. Если значения Мш и М выше критических, то прочностные характеристики полимера не зависят от ММР. [c.144]

Изучение механических свойств полимера необходимо для определения областей его применения. С первого взгляда такие исследования кажутся сугубо прикладны1ми, однако некоторые из методов позволяют узнать не только важные в практическом отношении свойства полимера, но и дают возможность сделать выводы о его строении, структуре и агрегатном состоянии. Следовательно, механические методы исследования могут дать ценную дополнительную информацию о свойствах полимера (см. разделы 2.3.1—2.3.11). Для характеристики полимера в твердом состоянии служат следующие механические параметры прочность и способность к растяжению, упругость, хрупкость, ударная вязкость, твердость. Эти параметры обсуждаются в разделах 2.3.12.1— 2.3.12.4. [c.96]

Как было показано выше, при спонтанной полимеризации газообразного или жидкого полимерного формальдегида образуется твердый, но механически непрочный полиоксиметилен. Этот продукт, мол. масса и структура которого зависят от температуры, получил название Еи-полиоксиметилена (см. табл. 3). Поскольку Еи-полиоксиметилен получается самопроизвольно, без применения каких-либо реактивов или катализаторов, он вполне может рассматриваться, как модификация чистого формальдегида. Еи-полиоксиметилен непрочен и в химическом отношении, легко подвергается сольволизу. Полимеру можно придать химическую стабильность и инертность, если концы полимерных молекул заблокировать устойчивыми функциональными группами, например ацетильными. Для регулирования мол. массы и механических свойств полимера полимеризацию проводят в присутствии катализаторов, с применением растворителей и, в некоторых случаях, еополимерных добавок [21]. Таким образом получают высококачественный конструкционный термопласт — полиформальдегид (см. гл. 7). Полиформальдегид, являясь синтетическим продуктом, содержащим небольшие количества ацетильных групп, уже несколько отстоит от естественных модификаций чистого формальдегида. [c.22]

Введение пластификаторов в кристаллические полимеры снижает их температуру стеклования и иногда способств) ет росту кристаллических структур, что ух) дшает механические свойства полимеров. Это обстоятельство ограничивает применение пластификаторов для модификации кристаллических полимеров. Следует отметить, однако, что в случае натурального каучука добавление некоторых пластификаторов не только снижает скорость кристаллизации, но практически устраняет ее, что имеет существенное значение для длительною хранения каучука. [c.515]

Многочисленные исследования влияния степени полимеризации на механические свойства полимеров показали, что полимер обладает измеримой механической прочностью только при некотором минимальном значении степени полимеризации, лежащем обычно между 40 и 80. По мере увеличения средней степени полимеризации прочность полимера непрерывно увеличивается (рис. IV. 1). Верхняя кривая, ограничивающая заштрихованную область на рис. IV. 1, относится к полиамидам, нижняя — к полио.пефинам -Между этими кривыми располагаются соответствующие кривые для таких полимеров, как, например, сложные зфиры целлюлозы. До степени полимеризации около 250 соблюдается пропорциональная зависимость между механической прочностью и степенью полимеризации. Затем кривая изгибается, и после достижения степени полимеризации порядка 600 дальнейшее увеличение молекулярной массы уже мало отражается на прочности полимеров. [c.173]

В отечественной литературе часто встречается термин лента . Под лентой обычно понимают протяженные агрегаты, состоящие из ламелей. Таким образом, ламели являются независимыми структурными элементами, из которых могут быть построены более сложные надмолекулярные образования, в том числе и сферолиты. Радиальная структура сферолитов хорошо выявляется методами оптической и электронной микроскопии. При рассмотрении тонких срезов или пленок полимеров, содержащих сферолиты, в оптическом микроскопе в поляризованном свете на фоне общего свечения видны темные кресты. Такая картина наблюдается при исследовании неорганических и низкомолекулярных соединений. Появление темных крестов объясняется наличием многочисленных кристаллов, радиально исходящих из одной точки и имеющих кристаллографическую ось, направленную по радиусу из центра. Плечи темного креста параллельны направлению поляризации и создаются кристаллами в положении гашения. Кристаллы, имеющие другую ориентацию, кажутся при этом освещенными. Длительное время существовало мнение, что механические свойства полимеров в значительной степени зависят от размеров сферолитов. Действительно, на некоторые из параметров, характеризующих механические свойства полимеров (например, прочность), иногда существенно влияет величина сферолитов. Однако очень трудно доказать экспериментально, что между размерами сферолитов и механическими свойствами полимеров существует однозначное соответствие, так как при изменении размеров сферолитов обычно изменяются степень кристалличности, размеры и дефектность кристаллитов, [c.57]

Несмотря на то что данная книга посвящена механическим свойствам полимеров, представляется целесообразным сначала ввести некоторые элементарные понятия об их стрзштуре. [c.11]

Итак, мы рассмотрели некоторые проблемы адгезионной прочности и механики адгезионных соединений и убедились в их чрезвычайном многообразии. В первую очередь следует обратить внимание на температурно-временную зависимость адгезионной прочности. Не вызывает сомнений, что при анализе этой зависимости необходимо учитывать терморелаксационный характер прочности полимеров, специфику их деформации, зависимость механических свойств полимеров от температуры и продолжительности приложения нагрузки. Релаксационные процессы, развивающиеся при деформации полимеров, накладывают существенный отпечаток на прочностные свойства адгезионных соединений. [c.203]

Первое указание на применение метода крутильных колебаний для исследования механических свойств полимеров содержалось в работе Льюиса и Гиллхэма [14]. Однако проблема выбора материала для нити с таким расчетом, чтобы в нем не происходили температурные переходы, остается в центре внимания исследователей. Этим условиям удовлетворяют стеклянные волокна [15, хлопковые нити [16] п некоторые другие целлюлозные изделия [17]. [c.21]

Существующая же справочная литература касается в основном физико-механических свойств полимеров и полимерных материалов и некоторых характеристик, необходимых для практического применения полимеров (например, Б. А. Архангельский, Пластические массы. Судпромгиз. Л., 1962, Справочник по пластическим массам под ред. М. И. Гарбара, Химия , М., 1967, Зарубежные промышленные полимерные материалы и их компоненты. Изд-во АН СССР, М., 1963 и др.). [c.3]