Надмолекулярные структуры и их влияние на механические свойства полимеров

В первом издании настоящей монографии было сказано, что в связи с накапливающимися данными относительно влияния надмолекулярных структур на механические свойства полимеров следует ожидать двоякого воздействия пластификаторов на надмолекулярные образования. По-видимому, следует различать проникновение молекул пластификатора между надмолекулярными образованиями и непосредственно в них. В зависимости от типа надмолекулярных образований и от характера проникновения молекул пластификатора будет наблюдаться либо умень- [c.213]

В последнее время важное значение придается влиянию надмолекулярных структур на механические свойства полимеров. Полимеры, обладающие после синтеза определенной структуро и свойствами, могут приобрести иной комплекс свойств при перестройке их надмолекулярных структур. Прочность ориентированных полимеров зависит не только от совершенства молекулярной ориентации, но и от характера надмолекулярной структуры. Большое разнообразие надмолекулярных структур позволяет получить многообразие свойств в пределах каждого физического состояния полимера кристаллического, стеклообразного и высокоэластического. [c.127]

Существенное влияние типа надмолекулярных структур на механические свойства полимеров особенно четко прослежено на примере полиарилатов [165—168]. Последние могут быть получены как в виде глобулярных, так и в виде фибриллярных структур. Образцы полиарилатов фибриллярной структуры характеризуются в несколько раз большими ударной вязкостью и максимальным удлинением, чем глобулярной. [c.59]

Влияние надмолекулярной структуры на механические свойства полимеров. I 395 [c.395]

ВЛИЯНИЕ НАДМОЛЕКУЛЯРНОЙ СТРУКТУРЫ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЛИМЕРОВ [c.234]

Установить количественные связи между характером надмолекулярной структуры и механическими свойствами полимеров весьма трудно. Если выбрать какой-либо один параметр (например, размер сферолитов) и изучать его влияние на свойства, нужно соблюдать непременное условие все остальные параметры должны оставаться постоянными. При формировании сферолитной структуры это условие соблюдается с трудом, поскольку процесс кристаллизации полимеров весьма сложен, и образующиеся сферолиты при равных размерах могут иметь различное внутреннее строение. Нужно быть особенно осторожным, когда образцы для испытаний готовятся в разных условиях (прессование пленок или блоков из расплава, получение пленок из раствора и т. д.). Переход от одного растворителя к другому, изменение длительности испарения или температуры прессования из расплава — все это влияет не только на размеры сферолитов, но иногда и на их тонкую структуру. [c.342]

Все эти экспериментальные факты свидетельствуют о сложном характере структурообразования в полимерах, что и создает большие трудности для корректной оценки влияния надмолекулярной структуры на свойства. Такие факты иногда приводят к неправильным выводам об отсутствии влияния надмолекулярной структуры на механические свойства полимеров. На первый взгляд это может показаться правильным, поскольку при внешне одинаковых структурах наблюдаются разные свойства и, наоборот, при неодинаковых структурах свойства совпадают. [c.346]

Накапливающиеся сведения о влиянии надмолекулярных структур на механические свойства полимеров позволяют предположить возможность двоякого действия пластификатора. В зависимости от типа надмолекулярных образований и от того, проникают ли молекулы пластификатора между ними или непосредственно в них, прочность может либо уменьшаться, либо увеличиваться. Однако экспериментальные данные по этому вопросу пока еще крайне скудны. [c.204]

Практически ни в одной области применения полимерных материалов нельзя отвлечься от их прочности. Поэтому как конструкторов, использующих полимерные материалы, так и технологов, изготовляющих их, интересуют прежде всего факторы, от которых зависит прочность изделий в условиях эксплуатации. К сожалению, особенности полимерных материалов таковы, что инженеры лишены возможности пользоваться классическими представлениями о сопротивлении материалов. Создание сопромата для полимеров является одной из наиболее существенных научно-технических задач, а предпосылкой должна явиться теория прочности и деформационных процессов. Разработка ее осуществлялась, в первую очередь, путем исследования релаксационных явлений. В последнее время достигнуты также значительные успехи в области изучения надмолекулярных структур полимерных материалов и обнаружено большое влияние типа таких структур на механические свойства полимеров, в особенности на их прочность. [c.5]

В последние годы большое распространение получила концепция [1], которая заключается в том, что основные физические свойства полимеров (в том числе и механические) зависят не только от их химического строения, но и от надмолекулярной организации. При этом полагают, что определяющее влияние на физические свойства полимеров оказывает их химическое строение, однако это влияние осуществляется через физическую структуру. Эта концепция наиболее четко была сформулирована в работах В. А. Каргина и его учеников и получила широкое развитие. Представление о влиянии надмолекулярной организации на механические свойства полимеров лежит в основе так называемой структурной механики полимеров . Возникла довольно парадоксальная ситуация постепенно многие сторонники этой концепции стали считать, что основные физические свойства полимеров определяются только их надмолекулярной организацией. При этом молчаливо предполагалось, что физические (и в первую очередь механические) свойства полимеров практически не зависят (или зависят слабо) от химического строения. В результате среди работ, посвященных исследованию структуры полимеров, оказалось немало ошибочных или таких, в которых экспериментальные факты неправильно интерпретировались. Сведения о структуре полимеров, которы- [c.33]

ВЛИЯНИЕ НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ ВЕЩЕСТВ, СОРБИРОВАННЫХ НАДМОЛЕКУЛЯРНЫМИ СТРУКТУРАМИ, НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЖЕСТКОЦЕПНЫХ ПОЛИМЕРОВ [c.387]

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ НАДМОЛЕКУЛЯРНОЙ СТРУКТУРЫ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПОЛИМЕРОВ [c.395]

Причиной образования различий в надмолекулярных структурах СПУ может быть различная плотность физической сетки. Исследования глобулярной структуры СПУ [27] показало, что полиуретан с большей плотностью сшивок обладал выраженной глобулярной структурой, а наименьшая плотность сшивок соответствовала образованию полосатой структуры. Последний случай соответствует ситуации, когда межмолекулярное взаимодействие преобладает над силами внутримолекулярного взаимодействия, развернутые макромолекулы полимера объединяются в ассоциаты, которые укладываются более или менее параллельно друг другу, образуя полосатые структуры. В работах [28-31 ] исследовано влияние химического состава и условий получения полиуретановых покрытий на вид и упорядоченность глобулярной структуры и связь глобулярной структуры с механическими свойствами. Установлено, что оптимальная глобулярная структура с высокими физико-механическими свойствами в ПУ покрытии образуется при возможности структурирования раствора, имеющего определенные параметры взаимодействия полимер - растворитель. Получение покрытия из плохого растворителя и в условиях гелеобразования приводит к образованию глобулярной структуры с нестабильными свойствами, и прочность пленок значительно снижается. [c.229]

Не менее существенное влияние на свойства покрытий оказывает надмолекулярная структура полимеров. С ростом дискретных (надмолекулярных) структур ухудшаются механические свойства пленок. Образцы с крупными сферолитами (диаметром 300 мк и более) имеют дефекты в пограничных участках структур и разрушаются уже при небольших деформациях, не превышающих 5— 15%. [c.91]

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]

Примером последовательного влияния химического строения на характер надмолекулярной структуры и механические свойства является поведение гуттаперчи, стереорегулярность в которой нарушена введением атомов галогенов . В образцах хлорированной и бромированной гуттаперчи наблюдается постепенное вырождение исходной сферолитной структуры в ленточную структуру, характерную для каучуков. Одновременно изменяются деформационные свойства. Диаграммы растяжения хлорированной и бронированной гуттаперчи все больше приобретают вид, характерный для каучукоподобных полимеров (рис. IV. 10). [c.260]

Большое влияние на свойства полимера, особенно на механические, оказывает его надмолекулярная структура, которая, по существу, задается и определяется режимом переработки полимера в изделия (вполне возможно, что надмолекулярные структуры также возникают непосредственно во время синтеза полимера), т. е. процесс переработки полимера состоит не только в сообщении материалу той или иной формы, но также и в придании ему определенной структуры. [c.450]

Естественно, что термодинамические исследования растворов полимеров и изучение структуры полимерных волокон и пленок, начатые В. А. Каргиным ранее, были продолжены, но с учетом развития работ по механическим свойствам полимеров. Это привело к разработке важнейшей проблемы связи механических свойств полимеров с их структурными характеристиками. Начав с изучения влияния химического строения и ориентации макромолекул на свойства волокон и пленок, В. А. Каргин впоследствии пришел к выводу о существовании надмолекулярной структуры в полимерах во всех их физических состояниях и об ее существенной роли в формировании механических свойств полимеров. Особое значение имело то, что В. А. Каргин сразу обратил внимание на плодотворность проведения исследований меха- [c.9]

Структурные превращения при больших деформациях одноосного растяжения ППО в присутствии крупных инородных включений, являющихся искусственными зародышами структурообразования, и роль их поверхности в упрочении полимерного материала. Вторая часть работы посвящена изучению вопросов, связанных с влиянием инородной поверхности на надмолекулярные структуры полимера и влиянию этих структур на свойства кристаллических полимеров. Постановка этой задачи определяется тем, что введение искусственных зародышей структурообразования в кристаллизующиеся полимеры является новым и весьма перспективным способом регулирования надмолекулярной структуры и физико-механических свойств полимеров [5—9], а ППО — чрезвычайно удобный объект для исследования структурных превращений в кристаллических полимерах. Для эффективного изучения поставленных вопросов важно было получить надмолекулярную структуру полимера на сравнительно большой поверхности инородных тел, вводимых в качестве искусственных зародышей структурообразования. С этой целью использовали крупные частицы жирорастворимого антрахинонового чистоголубого красителя (последний вводили в раствор НПО в изопропиловом спирте). Применение этого структурообразователя позволило получать [c.432]

Получение прямых и косвенных данных о наличии надмолекулярных структур в полимерных телах и о влиянии их на комплекс механических свойств выдвинуло перед исследователями новую задачу разработать методы полз чения полимеров, обладающих определенными типами надмолекулярных структур, и установить связь между этими структурами и физическими свойствами полимеров, из которых важнейшими являются механические свойства. Осуществление этих исследований привело к развитию нового научного направления, на основе которого возникли технические приемы физической модификации полимеров. [c.234]

Работы последних десяти лет в области влияния структуры на эксплуатационные свойства полимеров показали, что в процессе переработки полимеров даже чисто физическое или физико-химическое воздействие на полимерные материалы позволяет существенно изменять их свойства. Этот путь модификации полимеров открывает широкие перспективы разработки научно обоснованной технологии получения и переработки полимерных материалов. В основе этой технологии лежит формирование соответствующих надмолекулярных образований в результате воздействия тепловых, магнитных, электрических и механических полей. Так, воздействием теплового поля и давления (поле механических сил) из одного и того же химически идентифицированного полипропилена удалось получить разные материалы, отличающиеся структурой на надмолекулярном уровне и механическими свойствами [15, 16]. Воздействием магнитного поля на полиэтилен или эпоксидную смолу, наполненные ча-. стицами никеля, удается повысить их прочность в два раза и одновременно сделать эти пластмассы электропроводящими (р ) изменяется от 10 до 10 Ом-см у полипропилена [15] и от 10 до 10 Ом-см у эпоксидной смолы [16]). [c.14]

В области низких температур подавление гибкости макромолекул способствует проявлению механизма деформации, связанного с сухим трением между элементами надмолекулярной структуры, перемещающимися относительно друг друга. В области высоких температур гибкость макромолекул проявляется в полной мере и роль надмолекулярных структур и границ между ними заметно уменьшается. В связи с этим можно заранее ожидать существенного влияния надмолекулярных структур на формирование комплекса механических свойств полимеров в области низких температур и сглаживания температурных зависимостей этих свойств в области высоких температур. Экспериментальные результаты полностью подтверждают эту точку зрения . [c.12]

В поисках связей между характером сферолитной структуры и деформационными свойствами полимеров кажется естественным в первую очередь определить, как зависят механические свойства полимера от размера сферолитов. Однако, приступая к установлению связей между надмолекулярной структурой и свойствами полимеров, экспериментатор всегда встретится с целым рядом затруднений. Одно из них — влияние внутреннего строения сферолитов — уже было отмечено выше. [c.349]

Г. А. Патрикеев признает также определяющее влияние надмолекулярных структур на механические свойства аморфных и кристаллических полимеров [601, с. 636]. Установлена глубокая перестройка надмолекулярных структур при деформациях, характеризующаяся локальными напряжениями, микроразрыхлениями, образованием микрошеек, расслоениями и разрывами. Наблюдались значительные расхождения в свойствах и степени деформации надмолекулярных структур и образца в целом. [c.252]

На примере описанных выше олигомеров исследовалось [40] влияние строения олигомерного блока олигоэфиракрилатов с концевым расположением двойных связей иа характер надмолекулярной структуры и механические свойства блочных сетчатых полимеров. Полимеризация ОКМ и МЭА осуществлялась в изотермических условиях в присутствии окислительно-восстановлительной систе-ыы 1Ш]щиирования — гилропероксида кумола (0,5%) и раствора УгОз в трикре-зилфосфате (0,1%). Образцы для испытания на растяжение получали в формах, внутренняя часть которых с целью предотвращения адгезии была изготовлена из тефлона. Отверждение образцов осуществляли по ступенчатому режиму реакционная смесь с инициирующей системой тщательно дегазировалась, заливалась в форму и выдерживалась в течение суток при 20 °С. Затем образцы извлекали из формы и выдерживали в песчаной бане 25—30 ч при 140 °С. Испытания на растяжение проводили на машине Инстрон при 20 °С и скорости деформации 7—9-10" м/мин. Структура блочных образцов исследовалась методом электронной микроскопии путем снятия углеродно-платиновых реплик с поверхности сколов, предварительно подвергнутых кислородному травлению. [c.151]

Изучение влияния условий об разования полимерных образцов на их надмолекулярную структуру и механические свойства позволило установить ряд закономерностей схруктурообразоваяия в полимерах и выделить приемы формования, ведущие к улучшению комплекса механических свойств [205—207, 215, 216]. Изучение надмолекулярных структур и их связи с механическими свойствами показало, что с течением времени, особенно при повышенных темературах, а также в процессах переработки полимеров в изделия, происходит изменение надмолекулярных структур, а вместе с этим и изменение механте-ских свойств. По0то1му В. А. Каргин, Т. И. Соголова и сотрудники перешли к изучению этой проблемы и обнаружили новые приемы регулирования и стабилизации надмолекулярных структур [215—219]. [c.340]

Большое влияние на механические свойства полимера оказьь вают размеры и форма надмолекулярных структур. Так, например, при разной длительности прогрева полипропилена получаются образцы, имеющие сферолиты разных размеров (рис. 105) (см. стр. VII). Образец с малыми сферолитами обладает пысокой прочностью и имеет хорошие эластические свойства образцы с крупными сферолитами разрушаются хрупко [c.234]

Сопоставление механических свойств полимеров с их структурой показало, что большое влияние на прочность оказывают регулярность структуры и характер надмолекулярных образований. При получении полимеров из диенов на прочность влияет, например, соотношение и регулярность расположения в цепных молекулах звеньев, присоединенных в положениях 1,2 и 1,4. Для таких полимеров, как полипропилен, большое значение имеет расположение заместителей в основной цепи. Соотношение изотактической, синдиотактической и атактической фракций в полимере иногда оказывает даже более сильное влияние на прочность материала, чем изменение химического состава. Так, из изотактического полипропилена можно получать волокна, ха-рактеризующиеся разрушающим напряжением свыше 7UU МПа, в то время как атактический полипропилен вовсе не обладает волокнообразующими свойствами. [c.187]

Представления о структуре аморфных полимеров в конденсированном состоянии как о системе перепутанных цепных молекул привели к разработке молекулярных механизмов пластицирующего действия добавок низкомолекулярных веществ, вводимых в такие полимеры, выражаемого правилами мольных [1] или объемных [2] долей. Влияние низкомолекулярных веществ на механические свойства полимеров рассматривалось в этих случаях на молекулярном уровне характеристики явления пластификации. Однако в последнее время эти представления претерпели существенные изменения. Оказалось, что полимеры представляют собой систему высокоупорядоченных вторичных структурных образований [3], имеющих в отдельных случаях строгую геометрическую огранку, сходную с кристаллическими формами [4—7]. Новые данные, полученные по характеристике структуры аморфных полимеров, оказались весьма плодотворными для понимания явления пластификации полимеров низкомолекулярными веществами, которые ограниченно совмещаются с полимерами. Было показано, что влияние именно таких низкомолекулярпых веществ на механические свойства полимеров, определяющие их пластифицирующий эффект, связано со степенью распада надмолекулярных структур в полимерах. Можно представить, что процессы распада надмолекулярных структур в полимерах имеют такой же ступенчатый характер, как и процессы самого структурообразования. Полное разрушение всех вторичных структурных образований характеризуется возникновением термодинамически устойчивого раствора [8]. Уменьшение хрупких свойств материала в этом случае приводит к так называемой внутри-пачечной пластификации полимера [9]. Введение в полимер низкомолекулярных веществ, ограниченно совмешающихся с ним и вызывающих разрушение вторичных надмолекулярных образований, приводит к полученииз системы из молекул таких веществ, равномерно распределенных между первичными надмолекулярными образованиями — пачками цепей. Если при этом уменьшаются хрупкие свойства полимерного материала, имеет место так называемая межпачечная пластификация полимера [9]. Наконец, можно представить и существование начального акта распада, который должен характеризоваться нарушением контактов между вторичными надмолекулярными структурными образованиями. При этом подвижность таких сложных образований должна возрасти, а количество низкомолекулярного вещества, сорбированного на местах контактов, должно быть, по-видимому, весьма небольшим. Излон енные соображения явились предметом настоящего исследования. [c.387]

В период с 1937 г. и до конца жизни в НИФХИ под руководством В. А. Каргина проводились фундаментальные исследования в области физико-химии растворов полимеров, механических свойств высокомолекулярных соединений, механизма образования полЕмерных студней, процессов структурообразования в кристаллизующихся полимерах и морфологии кристаллических структур, исследование влияния надмолекулярной структуры на механические и другие физические свойства полимеров, изучение характеристик вязкотекучего состояния и процессов структурообразования в расплавах полимеров, разработка методов модификации физико-механических свойств кристаллических полимеров, а также исследования в области молекулярной пластификации полимеров, приведшие к установлению правил объемных долей. [c.8]

Химическую модификацию определяют как направленное изменение свойств полимеров введением в состав макромолекул малого количества фрагментов иной природы. Физическая, или структурная, модификация--это направленное изменеиие физических (прежде всего механических) свойств полимеров, осуществляемое преобразованием их надмолекулярной структуры под влиянием физических воздействий. Химическое строение молекул ири физической модификации не изменяется, а при химической изменяется. Могут быть и смешанные случаи, так как в результате химических реакций в полимерах изменяется их физическая структура. [c.33]

В настоящем разделе авторы совершенно обходят вопросы, связанные с влиянием надлюлекулярной структуры на основные физико-механические свойства полиолефинов. Между тем, как это было впервые показано и затем детально исследовано в многочисленных работах советских исследователей, в первую очередь В. А. Каргиным и его сотрудниками, надмолекулярная структура во многом определяет физико-механические свойства полимера. Без характеристики этой структуры вообще однозначно нельзя говорить о свойствах тех или иных полимеров. См. Каргин В. А., Слонимский Г. Л., Краткие очерки по физико-химии полимеров, Р1зд. Химия , 1967, а также оригинальные работы, наибо.тее важные из которых приведены в списке дополнительной литературы. — Прим. ред. [c.270]

Говоря о влиянии надмолекулярной структуры на свойства, не следует все сводить только к размерам сферолитов или других ее элементов. Диаметр сферолитов играет заметную роль в формировании комплекса механических свойств полимеров, но и другие многочисленные факторы оказывают не меньшее влияние. Если вмешательство этих факторов предотвратить, нетрудно проследить, как изменяются свойства полимерного материала при переходе от крупносферолитной структуры к мелкосферолитной. Соблюдая одинаковые условия формования и исключая появление надсферолитных образований в виде лент или пластин, можно в чистом виде охарактеризовать влияние размеров сферолитов на механические свойства. [c.346]

Определив величины равновесных напряжений Оаэ по уравнению (V—60) и построив их температурные зависимости (рис. IV.96), можно наглядно представить, как влияет размер сферолитов на равновесную упругость при разных температурах. На рис. IV.96 показаны температурные заЕисимости сг о не только для мелко- и крупносферолитных образцов, но и для ряда промежуточных структур. Картина, показанная на этом рисунке, весьма характерна и, по-видимому, типична для полимеров. Она отображает тот экспериментальный факт, что влияние надмолекулярной структуры на механические (в данном случае релаксационные) свойства полимеров в наибольшей степени сказывается при низких температурах. Именно здесь равновесная упругость Ою для образцов с разными структурами существенно различается, и в дальнейшем, с ростом температуры, это различие постепенно сглаживается. [c.359]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология