Особенности вязкотекучего состояния полимеров

Особенности вязкотекучего состояния полимеров ----------------------------- ---------------------- 257 [c.220]

ОСОБЕННОСТИ ВЯЗКОТЕКУЧЕГО СОСТОЯНИЯ ПОЛИМЕРОВ [c.257]

Охарактеризуйте особенности вязкотекучего состояния полимеров. [c.156]

В связи с этим было введено представление о трех физических состояниях, Б которых могут находиться полимеры вязкотекучем, высокоэластическом и стеклообразном. Вязкотекучее состояние полимеров характерно тем, что в нем возможно интенсивное тепловое движение отдельных звеньев, больших фрагментов полимерной цепи — сегментов и перемещение молекул как единого целого. Это состояние типично для большинства жидкостей. Наиболее важная особенность полимеров, находящихся в этом состоянии, — способность течь под действием приложенного напряжения, текучесть. Текучесть характеризуется вязкостью, которая как физическое явление относится к процессам переноса и как все процессы переноса по своей сути имеет релаксационный характер. Основные закономерности, относящиеся к вязкости полимеров и вязкотекучему состоянию, подробно изложены в ряде обзорных статей и монографий [1—5]. [c.73]

Вязкотекучее состояние полимеров также имеет характерные особенности, обусловленные линейным строением макромолекул. Прежде всего следует отметить огромную вязкость высокополимеров , повышающуюся с увеличением молекулярного веса. В то же время энергия активации вязкого течения , начиная с определенного значения молекулярного веса, при котором становится возможным высокоэластическое состояние, перестает зависеть от молекулярного веса. Энергия активации вязкого течения определяется величиной энергии, необходимой для перемещения элемента структуры из одного положения в другое. В жидкостях, состоящих из малых молекул, таким подвижным элементом структуры является сама молекула, и поэтому как коэффициент вязкости, так и энергия активации вязкого течения зависят только от строения молекулы. [c.257]

В вязкотекучем состоянии полимер напоминает обычно жидкость, особенно, если рассматривать процесс деформации только качественно. Действительно, в вязкотекучем состоянии полимеры способны необратимо течь под воздействием иногда сравнительно небольших внешних напряжений. [c.45]

Зависимость величины деформации полимеров от температуры, выраженная в графической форме, называется термомеханической кривой. На рис. 4.4 приведена типичная термомеханическая кривая аморфного полимера. Кривая состоит из трех участков, соответствующих трем физическим состояниям. Участок I отвечает области стеклообразного состояния, для которого характерны незначительные обратимые деформации. Участок II относится к высокоэластическому состоянию полимеров, главной особенностью которого являются большие обратимые деформации. Участок III отвечает области вязкотекучего состояния полимеров, для которого характерны необратимые деформации или течение. [c.148]

Последний фактор обусловлен особенностями формования полимерного материала переводом высокомолекулярного вещества в вязкотекучее состояние растворением или плавлением и последующим отверждением его во внещнем силовом поле. Скорость протекания всех этих процессов предопределяется гибкостью макромолекул, а направление и степень завершенности - особенностями фазовых равновесий. Вместе с тем процессы синтеза и переработки полимеров никогда не реализуются в технологической практике как равновесные, а прекращаются на стадии, на которой достигается некоторый компромисс между приемлемыми качественными и количественными характеристиками полимерного субстрата, с одной стороны, и технико-экономической эффективностью - с другой. [c.14]

При концентрации растворенного полимера, большей 1л1 , в растворах существенно возрастает вероятность взаимных контактов макромолекул, обусловливающая интенсификацию межмолекулярных взаимодействий и, как результат, возникновение аномалии вязкостных свойств. Характерной особенностью таких растворов является существенное подавление термодинамической гибкости сольватированных макромолекул и все более отчетливое проявление кооперативного характера изменений структуры растворов при тепловых и (или) механических воздействиях изменение конформации индивидуальной цепи определяется возможностями, которые обеспечивают ей соседние сольватированные макромолекулы. Полимеры в вязкотекучем состоянии представляют собой псевдопластичные аномально вязкие жидкости. [c.172]

В результате краткого рассмотрения особенностей течения полимеров в вязкотекучем состоянии мы приходим к основному выводу, что состояние это весьма похоже на высокоэластическое и отличается от него лишь малой стабильностью флуктуационной сетки. Все так называемые аномалии вязкости растворов или расплавов полимеров связаны с наличием этой сетки. Любой фактор, влияющий на устойчивость сетки, влияет и на закономерности вязкого течения. Выражением этого обстоятельства является правило логарифмической аддитивности. [c.181]

Температура, при которой полимер при охлаждении переходит из высокоэластического или вязкотекучего состояния в стеклообразное, называется температурой стеклования. Полимеры в стеклообразном состоянии отличаются рядом особенностей релаксационного поведения и комплекса механических свойств от полимеров в высокоэластическом состоянии. Это становится очевидным при сравнении свойств натурального каучука (типичный эластомер) и поли-метилметакрилата, часто в обиходе называемого органическим стеклом. [c.142]

Пластические свойства появляются, как мы видели, при нагревании до Т > Т и обусловлены последовательным перемещением цепей. Движение цепи как целого связано с большими затратами энергии на одновременное преодоление большого числа межмолекулярных связей. Поэтому течение полимеров следует представлять себе как последовательное перемещение отдельных звеньев цепи. Для этого необходимо локальное выпрямление цепей и, таким образом, пластичность связана с гибкостью цепей и с эластическими их свойствами. Факторы, вызывающие увеличение жесткости цепей (мостичные связи, полярные группы), уменьшают или полностью исключают пластичность. Так, пространственные, особенно сшитые, полимеры даже при редкой сетке теряют способность к необратимым деформациям, а следовательно, не могут переходить в вязкотекучее состояние. [c.310]

Следует отметить, что одии и тот же полимер в зависимости от воздействующих на иего различных факторов (механических нагрузок, температуры, типа растворителя и др ) может находиться в аморфном или кристаллическом состоянии, образовывать различные надмолекулярные структуры Особенности полимеров, влияющие иа свойства, отчетливо видиы при рассмотрении термомеханической кривой, показывающей зависимость величины деформации полимера от температуры при постоянной нагрузке (рис 14) В общем случае иа термомеханической кривой можно выделить три области, соответствующие стеклообразному, высокоэластическому и вязкотекучему состояниям [c.22]

Известно, что повышение прочности искусственных целлюлозных волокон почти всегда сопровождается понижением из разрывных удлинений. Однако сущность этого факта пе была еще настолько ясна, чтобы предвидеть и объяснить возможные соотношения изменений между прочностью и разрывными удлинениями для волокон, упрочненных но различным механическим схемам при прочих равных условиях. Между тем упрочнение целлюлозного волокна разными методами при постоянстве всех других условий приводит при равных разрывных прочностях к разрывным удлинениям готовых волокон, отличающимся друг от друга в 2—3 раза, причем, что особенно интересно, такое резкое падение удлинений возможно даже при сравнительно более низких прочностях. Как это было показано в экспериментальных работах, обобщенных Каргиным и Слонимским [4] в единую теорию переходных состояний линейных полимеров, имеющих и ниже температуры химического распада, переход из вязкотекучего состояния в стеклообразное совершается через высокоэластическую область с исчезновением большого набора периодов релаксации и может осуществляться как за счет межмолекулярного, так и за счет внутримолекулярного взаимодействия звеньев цепи. Естественно предположить, что стеклование полимерных волокон связано с теми же причинами и что увеличение жесткости линейных молекул целлюлозы может совершаться под действием механического напряжения, приложенного извне. [c.270]

Из всех кристаллических полимеров фторопласт-4 обладает наиболее подходящими для указанной цели физико-химическими свойствами. Особенно ценным качеством его является практически абсолютная химическая стойкость. Материал не набухает ни в одной из жидкостей, хорошо поддается механической обработке в холодном состоянии, однако не является литьевым, так как не может быть переведен в вязкотекучее состояние. Фторопласты-4 (А, В, В) имеют одинаковые механические свойства и являются основными материалами для амортизаторов клапанных пластин. Для всех фторопластов-4 максимальная рабочая температура эксплуатации не должна превышать 260 °С. [c.237]

В вязкотекучем состоянии доминирующим является вязкое течение, осуществляемое в результате необратимого перемещения целых макромолекул или даже агрегатов макромолекул. Особенностью течения полимерных тел является то, что одновременно с ним развивается обратимая высокоэластич. деформация. Это приводит к ряду специфич. эффектов, в частности к разбуханию струи, вытекающей из трубы высокоэластическое восстанов.иение), Вайссенберга эффекту и др. Для полимеров в вязкотекучем состоянии [c.116]

Способы наполнения определяются физич. состоянием полимера и типом наполнителя. Основной способ Н. при использовании твердых тонкодисперсных наполнителей или рубленого волокна — смешение наполнителя 1) с высокомолекулярным полимером, находящимся в высокоэластич. (каучуки) или вязкотекучем (термопласты) состоянии 2) с расплавом или р-ром термореактивного связующего с последующим отверждением (или сушкой с отверждением) наполненной системы 3) с мономером, форполимером (или с их р-рами) с последующей полимеризацией или поликонденсацией этот способ особенно широко используют при получении клеевых и лакокрасочных композиций. Основное оборудование для смешения наполнителя со связующим — смесители различной конструкции, а также вальцы. [c.161]

Особенностями П. по сравнению с низкомолекулярным роем должны быть большие размеры, обусловленные значительной длиной макромолекул, и большая длительность существования, определяемая подвижностью макромолекулы в целом, к-рая намного меньше, чем у малой молекулы. Длительность жизни П. в разных физических состояниях полимеров должна быть весьма различна меньше всего в вязкотекучем состоянии и в конц. р-рах полимеров и сколь угодно велика в стеклообразных полимерах (конечно, в отсутствие внешних воздействий, способных изменить структуру полимера). [c.272]

Однако указанное правило косвенным образом -отражает зыбкость границы между высокоэластическим (если только оно не зафиксировано сшивкой) и вязкотекучим релаксационными состояниями полимеров. Основной особенностью структуры для обоих является наличие сетки или суперпозиции сеток и суперсеток. Соответственно, полное разделение высокоэластической и пластической деформации при динамических измерениях вязкости возможно лишь в исключительных условиях проведения опытов. [c.182]

Упомянутые идеализированные варианты были использованы прнменлтельно к полимерам, которые в покое были скорее в стеклообразном, нежели структурно-жидком деформационном состоянии. В принципе, определенные удобства для разделения вязких и высокоэластических составляющих деформаций и соответственно зондирования релаксационного спектра представляет невулкани-зованные или недовулканизованные каучуки. (Конечно, при этом приближение к вязкому течению осуществляется со стороны высокоэластического состояния). В этом случае при достаточно широком диапазоне изменения Р (или растягивающего напряжения) удается довольно существенно менять и у. не попадая в экстремальные условия, когда начинают работать термокинетические эффекты структура сетки меняется при этом не слишком сильно, а механизмы прекращения течения не связаны с фазовыми превращениями. Особенно удобны опыты такого рода (течение каучуков через патрубки) для наблюдения высокоэластической турбулентности. Однако указанные системы не находятся в типичном вязкотекучем состоянии и потому здесь не рассматриваются. [c.183]

Рассмотренные типы полимеризационных смол являются кар-боцепными полимерами и относятся к группе термопластичных материалов (стр. 443). Характерная их особенность — отсутствие прочных химических связей между макромолекулами. Связь между ними осуществляется только сравнительно слабыми межмолекуляр-ными силами. Термопластичные полимеры размягчаются при нагревании и переходят в вязкотекучее состояние. В процессе нагревания необратимых изменений с образованием сетчатых структур не происходит. Особенность этих полимеров — возможность многократной термической переработки с использованием методов прессования, вальцевания, литья под давлением и т. д. [c.473]

Особенно часто наблюдаются случаи, когда термомеханическая Kpnsai состоит из двух (см. рис. 19), а не трех участков. Как правило, это связано с тем, что полимер имеет недостаточно большую молекулярную массу, и н достигая высокоэластичесюго состояния, переходит из стеклообразного непосредственно в вязкотекучее состояние. Подъем соответствующей ветви термомеханической кривой определяет температу ру текучести, и можно сказать, что температуры стеклования (размягчения) и теку чести совпадают. Когд вторая ветвь термомехани юской кривой лежит в области высоких температур, ну жно убедиться, что в этой области деструкция еще не происходит н резкое возрастание деформации действительно связано с течением полимера, а не с его разложением. В последнем случае раз.мягчение и течение еще не достигнуты, и во всем возможном интервале температу р полимер находится в стеклообразном состоянии. [c.106]

ВЯЗКОТЕКУЧЕЕ СОСТОЯНИЕ, одно из основных физ. состояний конденсиров. тел (гл. обр. линейных орг. полимеров и неорг. стекол), при к-ром они обладают текучестью, т.е. доминирующий вклад в их полную деформацию вносит необратимая составляющая (вязкое течение). Переход в B. . возможен при т-рах, превышающих т-ру текучести (Т ) полимера, к-рая зависит от скорости (частоты) или длительности нагружения тем выше, чем больше скорость (меньше время). Для эластомеров Tj обычно ниже комнатной т-ры, для пластиков-выше. Полимер м.б. переведен в В. с. и при добавлении к нему низкомол. р-рителя, понижающего Tj этот путь особенно важен для жесткоцепных полимеров, разлагающихся при нагр. без перехода в B. . Осн. характеристика материала в В. с.-вязкость. [c.449]

Технологическое поведение каучуков и резиновых смесей при переработке во многом зависит от их адгезионно-фрикционных свойств, а также от когезионной прочности перерабатываемого материала и утогезионного взаимодействия слоев и гранул смеси. Когезионные и адгезионно-фрикционные свойства каучуков и смесей особенно сильно проявляются в переходной температурно-скоростной области, когда из упругопластического состояния полимер переходит в высокоэластическое, а затем в вязкотекучее состояние. При этом возникают различные аномалии, затрудняющие [c.78]

Твердое и вязкотекучее состояния встречаются у обычных низкомолекулярных тел. Отличительная особенность полимеров заключается в появлении у них очень большого температурного интервала Ттек — Гст между твердым и вязкотекучим состояниями. Если у низкомолекулярных тел переход между этими состояниями происходит резко при температуре плавления или в сравнительно узком диапазоне температур (рис. 88), то интервал Т ек—Т ст У аморфных полимеров может достигать 150 . В этом интервале возникает новое физическое состояние — высокоэластическое состояние. Так как это состояние обнаруживается только у полимеров, то оно должно быть [c.370]

Адсорбция полимеров на границе раздела фаз с твердым телом играет важную роль в усиливающем действии наполнителей, адгезии, склеивании и т. п. Адсорбционное взаимодействие является одним из важнейших факторов, определяющих свойства наполненных и армированных полимеров, свойства клеевых прослоек, адгезию полимеров и др. Рассмотренные в предыдущих главах основные закономерности адсорбционных процессов показывают, что при адсорбции полимера на твердой поверхности происходят изменения конформации макромолекул, которые определяют структуру адсорбционных слоев и ее отличия от структуры полимера в растворе или в массе. Совершенно очевидно, что многие особенности структуры адсорбционных слоев, получаемых при адсорбции полимеров на твердой поверхности из жидкой фазы, должны сохраняться и в таких системах, в которых адсорбционное взаимодействие полимера с твердой поверхностью реализуется в отсутствие растворителя, т. е. во всех практически важных системах (армированных и наполненных пластиках, покрытиях, клеях и т. п.). Для понимания свойств систем и нахождения путей их регулирования крайне важно знать структуру адсорбционных слоев в таких гетерогенных полимерных материалах. Между тем адсорбционные методы, позволяя выявить ряд существенных черт взаимодействия полимеров с твердыми поверхностями и поведения полимеров на границе раздела, не могут дать полных сведений о структуре граничных слоев в полимерных материалах. Это связано с тем, что адсорбционные взаимодействия в растворе не идентичны таковым в отсутствие растворителя. Последнее обстоятельство обусловлено отличием конформаций макромолекулярных цепей в растворе от конформаций в высокоэластическом, стеклообразном или кристаллпческо.м и вязкотекучем состояниях. [c.153]

В книге описаны все, в нейшие проявления особенностей механических 7 свойств Но лиме ов, м в вязкотекучем состоянии, что является основой для на-y b-o6o Ho8affioro Ясчета и выбора перерабатывающего оборудования при формовании изделий из полимерных материалов. Наиболее подробно изложены результаты исследований вязкостных свойств растворов и расплавов полимеров, определяющие их поведение в различных технологических процессах. Рассмотрено поведение текучих полимеров в условиях одноосного растяжещя. [c.2]

В. А. Каргин в ряде работ, проведенных совместно с Т. И. Соголовой, подробно исследовал п олимеры в вязкотекучем состоянии. В результате этих исследований была открыта очень важная особенность течения полимеров, заключающаяся в том, что в процессе течения существенно проявляется высокоэластическая деформация, обусловленная развертыванием скрученных макромолекул, т. е. обедняется набор конформаций и резко повышается вязкость системы. Возрастание вязкости приводит к прекращению процессов течения, т. е. к самозастекловыванию полимера в изотермических условиях, что является одним из отличительных признаков поведения вещества в полимерном состоянии. Именно такое поведение линейных полимеров в вязкотекучем состоянии лежит в основе формования волокон и пленок, осуществляемого в результате их вытяжки. [c.10]

Таким образом, общепринятую картину молекулярного расположения в аморфных полимерах необходимо пересмотреть. С нашей точки зрения аморфные полимеры построены либо из свернутых цепей, образующих глобулы, либо из развернутых п епей, собранных в пачки. Особенности механических и других физических свойств полимеров, состоящих из пачек цепей, могут быть хорошо объяснены такой моделью вследствие неизбежной гибкости самих пачек, которая может иметь несколько различных структурных механизмов. Например, таким механизмом может быть разворачивание области пачки, внутри которой цепи свернуты в спирали, или согласованные повороты около С—С-связей одного участка пачки по отношению к другому. Этот вопрос, естественно, нуждается в дальнейшем структурном исследовании. Необходима также разработка статистической теории деформации эластичных полимеров, основанной иа этой модели. Следует заметить, что высказанные соображения об особенности строения алгорфных полимеров относятся не только к высокоэластическому и стеклообразному состояниям, но и к вязкотекучему состоянию. Действительно, как известно, низкомолекулярные жидкости, обладающие палочкообразными молекулами, содержат в себе пачки молекул каждая [c.108]

Особенности физических свойств аморфных полимеров. Поскольку всякое структурное превращение в А. с. требует времени, что проявляется, как ранее упоминалось, в релаксационных явлениях, многие свойства аморфных полимерных тел очень чувствительны к скорости внешних воздействий, а также к темп-ре. Так, высокоэластич. линейный полимер ведет себя как стеклообразный (иногда даже хрупкий) при достаточно высоких скоростях деформациц или при низких темп-рах (см. Стеклообразное состояние), но проявляет текучесть, характерную для вязкотекучего состояния, т. е. для жидкого по агрегатному состоянию аморфного полимера, при достаточно медленных силовых воздействиях или при достаточно высоких темп-рах. Поэтому полимеры в А. с. являются упруговязкими телами при линейном строении их макромолекул и вязкоупругими телами при образовании прочной пространственной структуры. [c.62]

Выше уже отмечалось различие в реализующихся физич. состояниях линейных и пространственных полимеров и их различное поведение в высокоэластич. состоянии. Появленпе поперечных связей между макромолекулами приводит к образованию полимерного каркаса и вызывает понижение темп-ры стеклования, в случае достаточно частых поперечных связей настолько резкое, что полимер может перейти из вязкотекучего состояния не только в высокоэластическое, но и непосредственно в стеклообразное (отверждение нек-рых термореактивных смол). В стеклообразном состоянии влияние полимерного каркаса проявляется особенно сильно при больших напряжениях (приводит к подавлению вынужденной высокоэластичности). Реализация у линейных полимеров вязкотекучего состояния определяет пх тердюпластичность — способность к многократному размягчению. [c.117]

При переработке литьем, особенно непластифицированного поливинилхлорида, возникают трудности, связанные с разложением полимера, нагретого до температуры, отвечающей вязкотекучему состоянию. Вик и Кениг [483] описывают устранение этих трудностей путем литья при давлениях 1500 кГ1см и использования литьевой машины специальной конструкции с литьевыми каналами суживающегося сечения. При таком методе работы, по мнению автора, опасность разложения почти исключается, так как материал находится при температуре легкого течения очень короткое время. [c.385]