Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English

О процессе стеклования

    Процесс стеклования полимеров не всегда сопровождается резким изменением энергии активации диффузии, в частности не обнаружено изменения аргона в полиэтилметакрилате и поливинилхлориде, в то время как для полиметилакрилата и поливинилацетата наблюдалось уменьшение величины аргона примерно на одну треть [12]. [c.87]

    Процесс релаксации напряжения в эластомерах, в частности в резинах, связан с протеканием в них как физических, так и химических процессов (см. 2 гл. П). Физическая релаксация объясняется перегруппировкой различных структурных элементов, выведенных из состояния равновесия внешними силами, и происходящими в поле действия межмолекулярных сил. Процессы ориентации свобо)1ных сегментов определяют быструю стадию физической релаксации, протекающую при обычных температурах практически мгновенно. Именно подвижность свободных сегментов ответственна за основной процесс стеклования, которому соответствует а-процесс в уже знакомом нам (гл. I) спектре времен релаксации, приведенном на рис. П. 14 для резин из диметилстирольного каучука при 20°С. Медленная стадия физической релаксации связана с молекулярной подвижностью сегментов, входящих в элементы надмолекулярной структуры с временами релаксации, находящимися в пределах 10 —10 с (при 20 °С). Это как раз сегменты с максимальной взаимной корреляцией движений. В зависимости от размеров и типа упорядоченных микрообластей, [c.99]


    Минимальный интерЕ ал или его отсутствие обусловливают загущение жидкой массы до начала упорядочения надмолекулярных структур в системе и плавный переход ее из жидкого в твердое состояние при достижении соответствующей вязкости (не менее 10 2 Па-с) — происходит процесс стеклования. Несмотря на то, что нефтяной углерод в этих условиях является химически агрегированным веществом, он представляет собой перегретую жидкость , в которой, как в жидкости, сохраняется ближний порядок взаимодействия молекул. Температура, прп которой масса отверждается (образование 85% ни в чем ие растворимых веществ), называется температурой коксообразования. [c.48]

    Таким образом, в зависимости от размеров, состояния и природы структур, температуры и других факторов времена релаксации различаются существенно. Для структур с малой вязкостью дисперсионной среды времена релаксации незначительны (10 —10 о с). С повышением молекулярной массы соединений, переходом из жидкого в вязко-текучее, эластичное и твердое состояния времена релаксации увеличиваются. Большое влияние релаксационные явления оказывают иа процессы стеклования и кристаллизации нефтепродуктов. Релаксационные явления оказывают влияние ие только на упорядоченность, но и па форму ССЕ. Например, формы пор в вязкой среде принимают причудливые очертания. [c.92]

    Современные представления позволяют рассматривать процесс стеклования (размягчения), как квазиравновесный ФП 2 рода (кинетический ФП) [37]. Это означает, что переход из стеклообразного состояния в жидкое (размягчение) может быть представлен как ФП 2 рода, при котором в области низких температур обращается в ноль или резко падает энтропия переохлажденной полимерной жидкости из-за уменьшения числа кон-формационных состояний макромолекул. Это дает возможность формально ввести параметр порядка, который связан с энтропией системы и характеризует процесс стеклования (размягчения). [c.31]

    Процесс наблюдается только в присутствии в полимере активного наполнителя. Для полимеров, указанных в табл. I. 1, время релаксации -процесса при 20 °С равно величине порядка 1 с. Отчетливо наблюдается соответствующий максимум механических потерь. Считается, что этот максимум связан с изменением сегментальной подвижности в адсорбционном (граничном) слое полимера, поэтому энергия активации данного процесса выше, чем процесса стеклования. -Процесс происходит без перестройки в целом сажевой структурной пространственной сетки, так как частицы сажи проявляют подвижность при более высоких температурах и больших временах наблюдения. [c.63]


    РАЗЛИЧНЫЕ ТИПЫ ПРОЦЕССОВ СТЕКЛОВАНИЯ [c.80]

    Некоторые исследователи считают, что процесс стеклования полимеров и неорганических стекол объясняется главным образом процессами структурирования физической природы, например в результате образования полярных узлов молекулярной сетки при понижении температуры. Вероятнее всего, процесс образования в линейных полимерах физических поперечных связей флуктуационной природы является не главным, а сопутствующим процессом, приводящим к дополнительной. потере сегментальной подвижности при понижении температуры. Например, бутадиен-нитрильные сополимеры содержат в цепи боковые полярные ни-трильные группы СЫ, которые способны образовывать поперечные физические связи между макромолекулами. Замечено, что чем больше концентрация в сополимере нитрильных групп, тем раньше происходит стеклование при охлаждении. Это явление не противоречит релаксационной теории стеклования, которая допускает, что низкомолекулярная жидкость, расплав полимера или эластомер изменяют структуру при понижении температуры. Структура, [c.86]

    Температурные зависимости функций состояния (см. рис. II. 6) дают излом, а, следовательно, их температурные коэффициенты (коэффициент объемного расширения, теплоемкость и др.) дают скачок при переходе через температуру стеклования (рис. 11.7), что послужило поводом к отождествлению процесса стеклования с переходом второго рода. [c.87]

    Таким образом, процессы стеклования и размягчения имеют типично кинетические отличия. Процесс стеклования проще в том отношении, что структура полимера в структурно-жидком состоянии является практически однозначной функцией температуры и давления, но сложнее тем, что энергия активации и время релаксации — нелинейные функции температуры и давления Процесс размягчения сложнее в том отношении, что структура стекла, полученного из одного и того же вещества, может быть самая различная в зависимости от тепловой предыстории , но проще тем, что энергия активации стеклообразного состояния выражается простой линейной зависимостью от температуры и давления. [c.95]

    ПОБОЧНЫЕ ПРОЦЕССЫ СТЕКЛОВАНИЯ [c.99]

    Как отмечалось в 4 гл. I, структура некристаллических полимеров (а тем более полимеров с активным наполнителем) состоит из нескольких структурных подсистем, в которых подвижность сегментов различна. В результате кроме основного процесса структурного стеклования наблюдается несколько побочных процессов стеклования. Например, структуру эластомеров в первом приближении можно представить как состоящую из двух частей, причем одна часть состоит из свободных сегментов, тепловое движение которых квазинезависимо, а другая представляет собой распределенную по всему объему молекулярно-упорядоченную а [c.99]

    В этой главе, без привлечения сложного формализма физической кинетики, была продемонстрирована релаксационная природа процессов стеклования и размягчения. Необходимый ма- [c.100]

    Период т непосредственно определяет коэффициент самодиффузии, который мы уже упоминали в гл. II в связи с конкуренцией процессов стеклования и кристаллизации  [c.164]

    Из кинетической теории следует, что в интервале стеклования структура вещества при охлаждении сначала запаздывает в нарастающем темпе, затем темп запаздывания замедляется и структура замораживается. В интервале размягчения также наблюдается запаздывание перестройки структуры, но несколько иначе, чем при охлаждении. В результате в температурном ходе изменения структуры (а следовательно, и физических свойств) должен иметь место гистерезис даже при одинаковых скоростях охлаждения и нагревания, что и наблюдалось экспериментально. Однако рассмотренная теория не может претендовать на количественное согласие с реальным процессом стеклования из-за грубости принятой модели вещества, неучета группового механизма релаксации и конкретной структуры различных жидкостей. [c.40]

    Релаксационная спектрометрия полимеров в настоящее время находится в начальной стадии развития, но ей принадлежит, по-видимому, большое будущее. Важны развитие и разработка новейших методов получения непрерывных и дискретных спектров и применение их для расчетов и прогнозирования вязкоупругих свойств полимерных материалов. Очевидно, что разработка современных методов расчета и прогнозирования невозможна без знания всех релаксационных механизмов и их кинетических характеристик для различных полимерных материалов и особенно для тех, которые находятся в условиях длительной эксплуатации. В настоящее время можно считать установленными основные релаксационные пере ходы в полимерах, которые необходимо учитывать при прогнозировании их свойств. В частности, это относится к новым данным по релаксационным переходам (а -, Хг, кз- и ф-переходы), находящимся по шкале времен релаксации между а-процессом (стеклованием) и б-процессом (химической релаксацией). Для прогнозирования эксплуатационных вязкоупругих свойств эластомеров при относительно низких температурах наиболее важную роль играют медленные физические процессы релаксации ( - и ф-процессы), так как в течение длительного промежутка времени (до 50 лет) химической релаксации практически не наблюдается. Однако при высоких температурах для длительного прогнозирования основную роль начинает играть химическая релаксация. [c.144]


    Как и фазовые переходы 2-го рода, стеклование характеризуется тем, что при 7с стеклообразное и жидкое состояния тождественны и различаются лишь при удалении по обе стороны от температуры перехода, что обнаруживается по изменению свойств с температурой. Однако принципиальное отличие стеклования от фазовых переходов состоит не только в иной природе этих превращений, но и отчетливо видно из следующих характерных черт процесса стеклования, не совместимых со свойствами фазовых переходов  [c.41]

    Механическое стеклование определяется частотой или временем механического воздействия, а структурное — тепловым режимом (скоростью охлаждения). Опыт показывает, что оба процесса стеклования независимы и их можно экспериментально разделить. Значение Тм соответствует максимуму механических потерь (см.. рис. 2.7), а Тс Р — точке излома на кривой тепловой усадки (см. рис. 2.5). Если тепловой режим охлаждения задан, то тем самым задана Тс р. При этом механическое воздействие может производиться независимо от теплового. Меняя режим механического воздействия, можно получать различные Тс . И наоборот, меняя скорость охлаждения, можно наблюдать различные Те при постоянной температуре механического стеклования, если задана частота внешнего воздействия. Например, эластомер НК (натуральный каучук) при медленном охлаждении со скоростью т= 1 К/мин стеклуется при температуре — 200 К. Выше этой температуры структура полимера является равновесной, что соответствует жидкому состоянию. Подвергая НК выше этой температуры механическим воз- [c.46]

    Молекулярная природа обоих процессов стеклования едина и заключается в потере кинетическими единицами вещества подвижности при относительно низких температурах или высоких частотах. Различие между обоими видами стеклования вытекает из отличия характера физического воздействия на материал (в одном случае охлаждение, а в другом — периодическая нагрузка). С понижением температуры время т, в течение которого происходит элементарная молекулярная перегруппировка, возрастает настолько, что становится больше периода колебания внешней силы (происходит механическое стеклование) или больше времени наблюдения (происходит структурное стеклование). [c.47]

    Эти переходы характеризуются температурами стеклования и текучести, Ниже рассматриваются методы определения этих тем ператур и механизм процесса стеклования. [c.182]

    Переход полимеров в стеклообразное состояние происходит при понижении температуры в результате протекания кинетического (релаксационного) процесса — стеклования. Если при этом действие внешних силовых полей отсутствует, то реализуется только процесс структурного стеклования полимеров. [c.58]

    Кривая РТЛ для полиизобутилена (ПИБ) (рис. 9.2) характеризуется двумя максимумами свечения. Для ПИБ отчетливо проявляются два перехода, которые относятся к процессам стеклования и вращения метильных групп. Максимум РТЛ при Т = = —52° С, который очень хорошо согласуется с данными термомеханических измерений, соответствует температуре стеклования исследуемого эластомера. Его обозначают как а-максимум и относят к некристаллическим областям полимера. Ниже темпера- [c.243]

    Процесс стеклования обусловлен изменением сегментальной подвижности цепей в неупорядоченной части полимера. Следующее из принципа температурно-временной зависимости уравнение Вильямса — Лаидела — Ферри [38, с. 251] относится к процессу а-релаксации и учитывает температурную зависимость энергии активации (см. гл. П и V). Процессу а-релаксации соответствует самый высокий максимум потерь (см. рис. 1.19). [c.63]

    Информацию о связи молекулярного строения и надмолекулярной структуры полимеров с их физическими свойствами обычно получают, изучая их физические превращения (или переходы). К таким превращениям относятся процессы стеклования и плавления. Анализ экспериментальных данных, полученных для разных полимеров, показывает, что оба эти процесса наблюдаются вместе лишь у кристаллических полимеров, содержащих неупорядоченные и упорядоченные области. Из сопоставления температурных зависимостей термодинамического потенциала Ф, коэффициентов термического расширения Р и изотермической сжимаемости Хт следует [10.7], что характер их изменения в области стеклования и плавления полимеров оказывается примерно одинаковым (рис. 10.21). [c.271]

    Автором агрегативной гипотезы О. К. Ботвинкиным было высказано предположение, что сушествующие в жидкости при высокой температуре химические соединения сохраняют свою индивидуальность и в стеклообразном состоянии. По его представлениям, у любой жидкости, которая может переходить в стеклообразное состояние, всегда сушествуют мгновенно возникающие группировки сложных анионов, или агрегаты. Величина их примерно 0,10—0,13 нм. Если принять, что существующие в расплаве ионы 810з " и 31205 и т. п. могут разрастаться п цепочки и слои, то исходя из известного расстояния между атомами кремния в 0,25—0,29 нм, получим число тетраэдров в группах-агрегатах равным приблизительно 4, Отсюда следует, что агрегат — это обрывок цепи или слоя, состоящий из небольшого количества тетраэдров. Агрегат может обладать геометрически упорядоченным строением. Беспорядочные сочетания таких агрегатов и составляют каркас стекла. При стекловании вначале образуются агрегаты, а затем они соединяются в каркас. Процесс стеклования завершается тогда, когда агрегаты связываются в пространственный каркас. [c.198]

    Из полученных уравнений следует, что в системе с концентрационным хаосом в критическом состоянии существует распределение радиусов корреляций по закону ехр -и параметров порядка по закону ехр(-1 ). Это означает, что в таких системах и.меет место пересечение критических областей ФП отдельных компонентов. Кроме того, с -ществует дополнительная статистическая коррелированность и дополнительное расширение спектров времен релаксаций компонентов. Отсюда следует качественно новый эффект - пространственно-временное совмещение фазовых переходов. Например, процесс стеклования еще не закончился, а началась кристаллизация. Отсюда вытекает неизбежная полиморфность многокомпонентных систем с концентрационным хаосом, т е. их значительное структурное разнообразие. В отдельных фракциях при небольшо.м отклонении от среднего значения распределение радиусы корреляции и параметры порядка 28 [c.28]

    Подвижность различных элементов структуры полимеров характеризуется временами релаксации в широком диапазоне от 10" ° с до 10 с, а соответствующие им релаксационные процессы наблюдаются методами релаксационной спектрометрии, например, при деформации полимеров под действием статических или переменных механических нагрузок или при воздействии электрических и магнитных (гл. VII, VIII) полей, а также в процессах стеклования (гл. II), течения (гл. V), диффузии и т. д. [c.58]

    В физике твердого тела для различных классов кристаллов наблюдаются сверхсостояния (сверхпроводимость, ферромагнетизм и сверхпластичность для металлов, сегнетоэлектрическое состояние для диэлектриков), для квантовой жидкости (гелия) наблюдается сверхтекучесть. Полимеры обладают своим сверхсостоянием, которое называется высокоэластнческим состоянием. Высокоэластическое состояние объясняется не только структурой полимерных молекул или макромолекул, но и свойством внутреннего вращения, известным для простых молекул в молекулярной физике. Теория высокой эластичности основывается на применении конформ анионной статистики макромолекул, которая является развитием статистической физики в физике полимеров. Аморфные полимеры по структуре сложнее, чем низкомолекулярные вещества, но в их ближнем порядке примыкают к строению жидкостей. Релаксационные и тепловые свойства расплавов полимеров и жидкостей во многом аналогичны (процесс стеклования, реология). Кристаллические полимеры по своему строению похожи на твердые тела, но сложнее в том отношении, что наряду с кристаллической фазой имеют в объеме и аморфную фазу с межфазными слоями. По электрическим свойствам полимеры — диэлектрики и для них характерно электретное состояние, по магнитным свойствам полимеры — диамагнетики, а по оптическим свойствам они характеризуются ярко выраженным двойным лучепреломлением при молекулярной ориентации. При этом все полимеры обладают уникальными механиче- [c.9]

    Приведенные выше рассуждения соответствуют релаксационной теории структурного стеклования, впервые предложенной Кобеко [39, с. 176]. Эта теория учитывает, однако, йзл 1енение структуры жидкости только в пределах ближнего порядка и поэтому не объясняет всех особенностей процессов стеклования а полимерах. Например, в полимерах выше Тс с изменением темпе ратуры, кроме изменения структуры на уровне ближнего порядка, идут процессы структурообразования, например процессы формирования флуктуационных надмолекулярных структур, процессы обратимого и необратимого структурирования и т. д. Это приводит к более сильной температурной зависимости физических свойств в области стеклования. [c.85]

    Таким образом, в линейных эластомерах наблюдается кроме основного процесса стеклования один побочный, связанный со стеклованием при повышенных температурах упорядоченной части каучука. В наполненных - 5езинах идут два побочных процесса стеклования, связанных со стеклованием в упорядоченной и адсорбированной частях каучука. Для резины из диметилстирольного каучука при 20 °С (см. рис. II. 14) для всех трех процессов релаксации наиболее характерные времена релаксации следующие для а-процесса 10" для а -процесса 0,1, для -процесса 10 —10 с. Это значит, что для этой резины при 20 °С сегментальная подвижность в упорядоченной части каучука заморожена, а в адсорбированной и неупорядоченных частях каучука сегменты еще подвижны. Если резину охлаждать от высоких температур, то вначале [c.100]

    Изменение U при температурах выше и ниже Тс при р = onst (или выше, или ниже рс при Т = onst) показано соответственно на рис. 2.1 (в процессе охлаждения при скорости q = —dTjat) и на рис. 2.2 (в процессе повышения давления при некоторой скорости dp/di), на которых граница между жидким и стеклообразным состояниями изображена точками Тс и рс. В действительности процесс стеклования наблюдается в некоторой области, так как при охлаждении структура начинает отставать от равновесной при температурах несколько выше, а окончательно фиксируется при температурах несколько ниже Тс. [c.37]

    В настоящее время в теории релаксационных явлений полимеров каилучшим образом описаны а-процесс релаксации, связанный с сегментальным движением и процессом стеклования полимеров, а также химические процессы релаксации в сшитых эластомерах [76]. Важное значение при этом имеет уравнение Вильямса — Лан-делла — Ферри, которое лучше всего выполняется для полимеров в переходной области (из высокоэластнческого в стеклообразное состояние). [c.125]

    Существует несколько методов определения температуры стеклования, основанных на том, что процесс стеклования полимеров всегда сопровождается постепенным изменением физических свойств (объема, плотности, днэлектрических и механических свойств и др.). Наибольшее распространение получили методы исследования удельного объема, теплоемкости, модуля упругости и деформации. [c.109]

    Теплоемкость тела зависит от числа внутренних степеней свободы, т. е. возможных видов движегшя молекул. Процесс стеклования характеризуется постепенным изменением теплоемкости с температурой и может быть определен методом ДТА. Изменение теплоемкости отрал<ается па кривых ДТА отклонением от основной линии обычно в виде излома (см. рис. УП,1). Температура стеклования зависит от нескольких факторов молекулярной массы полимера, внутреннего напряжения и в метлпеп степени — от скорости нагревания. [c.109]

    Процесс стеклования характеризуется постепенным изме11ецием теплоемкости с температурой (рис. 74). [c.185]

    Из изложенного выше следует, что температуру стеклования можно определять по изменению различных физических свойств полимера в зависимости от температуры При этом, принимая во внимание релаксационный характер процесса стеклования, необходимо учитывать временной фактор (скорость н 1гревания или охлаждения, время действия силы и т д ). При достаточно медленном охлаждении или достаточно большом времени воздействия силы значения температур стеклования для одного и того же пол 11-и ера, полученные разными методами, обычно совпадают. Так, излом на кривых изменения уде.1Ьного объема с температурой происходит в той же области температур, что и резкое увеличение модуля. Это свидетельствует о сходстве характера молекулярных перегруппировок, происходящих при охлаждении и при высоко-эластических деформациях Однако при этом наблюдается и некоторое различие, в связи с чем возникли понятая структурного 1 механического стеклования [c.189]

Смотреть страницы где упоминается термин О процессе стеклования: [c.222]    [c.62]    [c.88]    [c.98]    [c.100]    [c.38]    [c.56]    [c.128]    [c.142]    [c.182]   
Смотреть главы в:

Механизмы быстрых процессов в жидкостях -> О процессе стеклования



ПОИСК







© 2025 chem21.info Реклама на сайте