Особенности эластичности каучукоподобных тел

Особенности эластичности каучукоподобных тел 189 [c.189]

ОСОБЕННОСТИ ЭЛАСТИЧНОСТИ КАУЧУКОПОДОБНЫХ ТЕЛ [c.189]

Особенностью каучукоподобных полимеров, к которым относятся натуральный каучук, гуттаперча, все типы синтетических каучуков и другие каучукоподобные полимеры, является их высокая эластичность. Они могут растягиваться на многие сотни и даже тысячу-две процентов по отношению к первоначальным размерам. В результате слабого межмолекулярного взаимодействия и весьма слабого взаимодействия между собой отдельных звеньев молекулы таких полимеров принимают любые изогнутые формы, вплоть до формы клубка. Это связано с некоторой свободой теплового движения молекул в таких полимерах, возрастающего с повышением температуры окружающей среды. Распрямление молекулярных цепей под действием растягивающих усилий и является причиной высокой эластичности каучукоподобных полимеров. После снятия деформирующих сил молекулы тотчас возвращаются к своей изогнутой форме, отвечающей их устойчивому состоянию для данной температуры. [c.13]

Таким образом, высокая эластичность каучукоподобного вещества, по-видимому, определяется в основном особенностями строения его цепей. Следовательно, при попытках модифицировать натуральный каучук путем осуществления топохимических реакций очень важно предотвратить одновременное протекание других характерных для макромолеку-лярных веществ реакций (циклизация, расщепление и т. д.), которые могут привести к нарушению структуры и исчезновению свойств эластичности. [c.178]

Действительно, мы видели, что макромолекулы являются миниатюрными физическими телами, способными не только к изменению формы и размеров, но и к фазовым переходам, с поправками на особенности термодинамики малых систем. Некоторые макроскопические свойства, например, такое как каучукоподобная эластичность, однозначно задаются уже на молекулярном уровне. Другие же существенным образом зависят от способа упаковки макромолекул в полимерном теле. Собственно, этот способ и представляет собой надмолекулярную структуру. Но при упаковке в сплошное тело макромолекулы сохраняют часть своей индивидуальности, разумеется, в первую очередь это относится к гибкоцепным макромолекулам. Способ их упаковки прежде всего зависит от того, сохранялась ли или изменялась (и если изменялась, то как) их конформация во время конденсации. Сильных изменений конформации можно ожидать, например, при кристаллизации, ибо в этом случае достаточно протяженные участки цепей должны рас-64 [c.64]

Приведенные соотношения используются при анализе деформаций гибкоцепных полимеров, особенно каучукоподобной эластичности, а также при рассмотрении фазовых переходов и других превращений на разных уровнях структурной организации. [c.406]

Особенность каучукоподобных полимеров по сравнению с другими полимерными соединениями состоит в том, что они обладают свойством высокой эластичности, т. е. способности к большим обратимым деформациям при малом модуле упругости в широком диапазоне температур. Это свойство, обусловленное их молекулярной структурой, определяет их техническую ценность. [c.140]

У смол отсутствует определенная температура плавления и при их нагревании постепенно соверщается переход из твердого, стеклообразного или кристаллического состояния в вязкотекучее. У ряда смол этот переход совершается в большом температурном интервале, вследствие чего отчетливо наблюдается, в особенности у полимеров с линейным строением, промежуточное высокоэластическое состояние, в котором у полимера проявляются характерные свойства каучукоподобной эластичности. [c.125]

Твердые силиконы применяются в виде их растворов в качестве лаков. Они очень жаростойки и гидрофобны. Ткани, бумага, керамика, покрытые защитными силиконовыми пленками, приобретают водонепроницаемость и гидрофобность. Для каучукоподобных силиконов (стр. 481) тоже особенно характерна длительная теплостойкость и независимость эластичности (правда, не очень высокой) от температуры. [c.489]

При вулканизации происходит изменение макромолекулярного строения, однако для каучука можно осуществить реакции, известные из химии олефинов, при которых структура полимера не меняется или изменяется лишь незначительно. К этим реакциям относятся все реакции присоединения по двойной связи (гидрирование и особенно хлорирование). Хлоркаучук, твердый при комнатной температуре, приобретает пластические свойства (но не каучукоподобную эластичность) при повышенной температуре (начиная с 80°). Он используется как пластмасса, в частности, для создания лаковых покрытий, устойчивых к действию кислот, хлора, алифатических углеводородов. Хлоркаучуковые покрытия неустойчивы к действию ароматических растворителей, сложных эфиров и кетонов. При хлорировании снижается вязкость каучука в растворе. Причина этого явления пока не установлена. Штаудингер предполагает, что при хлорировании происходит циклизация. При действии на каучук газообразного хлористого водорода происходит гидрохлорирование. Гидрохлорид каучука по свойствам напоминает гуттаперчу. Переход в область каучукоподобной эластичности для него осуществляется при температуре П5°. [c.115]

Эластичные, особенно каучукоподобные высокоэластичные полимеры наряду с волокнообразующими полимерами являются наиболее технически важными высокомолекулярными соединениями. В 1956 г. произведено около 3-10 т высокоэластичных материалов, из них 2-10 т — натуральный каучук, остальное — различные типы синтетического каучука, преимущественно сополимера стирола (22%) и бутадиена (78%). Все большее значение получают и другие сополимеры, особенно бутилкаучук. [c.235]

Чем больше неактивных концов, тем меньше модуль эластичности, поэтому все вещества, которые могут сорбировать алифатические соединения, действуют как усилители . Это имеет место для окиси цинка, карбоната магния и особенно различных сортов сажи. По Флори, концентрация неактивных концов I при одной и той же степени сшивания уменьшается с повышением молекулярного веса исходного материала. Свободные концы цепей не способствуют эластической релаксации после деформации, так как они сравнительно быстро дезориентируются, образуя неупорядоченную структуру. Поэтому ясно, что сильно деструктированный каучук обладает более низким модулем эластичности таким образом, и при пластикации деструкция должна быть не очень значительна. Добавление регенерированного каучука также ухудшает свойства материала. Отношение молекулярного веса несшитого полимера к молекулярному весу участков цепей, находящихся между двумя мостиками , всегда имеет значение при решении вопроса о причинах каучукоподобной эластичности высокомолекулярных соединений. Для определения напряжения Г, рассчитанного на начальное поперечное сечение, Флори предложил следующее уравнение [c.240]

Каучукоподобная эластичность некоторых аморфных или полукристаллических полимерных материалов является отражением существенных особенностей, которые вносит молекулярная структура, а не автоматическим следствием проявления вязкостных свойств. Идеальная каучукоподобная эластичность требует максимально низкой энергии вторичных связей и, следовательно, минимального сопротивления взаимному перемещению. Тепло, которое выделяется при растяжении идеальной резины и полностью поглощается при ее сжатии, обусловлено только изменением энтропии цепей и не зависит ни от внутреннего трения, ни от внешней энергии. [c.15]

Кривая усилий — растяжений для каучука имеет необычную 5-образную форму и наклон, отличный от такового для других материалов (рис. 1). Механизм упругости и эластических свойств вообще, обусловленный строением молекулы каучука, совершенно оригинален. Выяснению особенностей каучукоподобной эластичности, построению моделей каучука, объясняющих его эластические свойства, посвящена обширная литература, сводку которой можно найти в специальных книгах по каучуку [2]. Наиболее вероятны представления, в которых развивается мысль, что тепловое движение заставляет молекулу каз ука изгибаться и принимать форму синусоиды поэтому эластичность обязана своим происхождением тепловым возбуждениям, направленным перпендикулярно длине молекулы. Растяжение каучука создает запас потенциальной энергии, вызывающей обратное сокращение образца при устранении растягивающего уси- 1 ия. Математическая интерпретация подобных представлений исходит из того положения, что при [c.15]

Пластичность каучука можно менять, подвергая его механической или термической обработке. Увеличение пластических свойств идет за счет уменьшения эластических свойств, и наоборот. В этом заключается одна из основных особенностей каучукоподобного состояния. Помимо эластичности пластикация каучука изменяет и многие другие свойства, как это видно из табл. 3. [c.16]

Еще раз укажем, что аморфный полимер во всех трех областях, в частности, в области каучукоподобной эластичности II, надлежит рассматривать как расплав. Это существенно, ибо ряд в принципе кристаллизующихся полимеров (например, полиэтилен-терефталат) можно быстрым переохлаждением перевести в стеклообразное и вполне аморфное состояние. Правда, при этом в области II (именно из-за релаксационного расстекловывания ) возникает сегментальная подвижность, а она, в свою очередь, может способствовать кристаллизации. Расплав вновь появится в этом случае при Гх, п. Что касается агрегатных состояний, или степени твердоподобия, то, как уже указывалось, их не удается трактовать однозначно, как для простых веществ. Впрочем, различие это в значительной мере кажущееся, если мы ограничиваемся таким механическим свойством, как податливость тогда перемещая стрелку действия, можно нивелировать разницу между этими состояниями напротив, если рассматривать обратимость деформаций, специфика полимеров, особенно состояния каучукоподобной эластичности, станет бесспорной. Эта бесспорность лишь подчеркивается тем обстоятельством, связанным с зыбкостью границ (особенно для Гт), что расплавы выше Гт и даже достаточно разбавленные растворы гибкоцепных полимеров при очень быстрых воздействиях проявляют не только твердоподобие, но и высокоэластичность при вполне умеренных частотах (см. гл. V). [c.80]

Ранее указывалось, что образование узлов и другие затруднения, которые почти наверно имеются в длинных молекулах высокополимерных твердых веш.еств, приводят к тому, что даже после такого общего упорядочения, какое показано для волокна на p . 15, все же остается некоторое количество неупорядоченных цепей. Эта часть твердого веи ества, не обладающая способностью к упорядочению (или к кристаллизации), придает твердому телу некоторою мягкость, как это уже описы алось выше для предельного случая полной неупорядоченности. Такая аморфная или мезоморфная фракция, повидимжу, обусловливает в основном вязкость и растяжимость некоторых пластиков, так же как их способность амортизировать удары и толчки и в особенности эластичность,, способность синтетических волокон к усадке (сокращению) и другие каучукоподобные свойства [41,45]. Прямым доказательством существования этого тягучего компонента является кривая на рис. 16. Полоски вытянутого на холоду волокна из закаленного поллгексаметллен-себацинамида укреплялись в прозрачной нагревательной- [c.31]

Прочностные свойства резко возрастают за счет образования пространственной сетки из частнц дисперсной фазы. Чем анизо-метричнее форма частнц, тем при меньшей их концентрации образуется пространственная структура. Особенно эффективны в этом отношении волокнистые наполнители, широко используемые в качестве армирующего компонента. Основную часть механических нагрузок на такой материал принимает на себя пространственная сетка из наполнителя, матрица передает эти нагрузки от частицы к частице, и если она мягче наполнителя, то служит кроме того, в качестве амортизатора. Прочностные, упругие и другие механические свойства пространственной сетки, безусловно, зависят от природы наполнителя, дисперсности и формы его частиц. Например, минеральные наполнители увеличивают жесткость материала, рост дисперсности волокон приводит к увеличению упругой деформации. Каучукоподобные наполнители придают материалу эластичность, ударную прочность. Большое значение для долгосрочной службы композиционных материалов имеет снятие внутренних напряжений, способствующих преждевременному разрушению материала. Если в бетонах внутренние наиряжения понижают с помощью вибрации прн твердении или добавлением ПАВ, то у металлов это достигается введением специальных модификаторов (обычно поверхностно-активных), в том числе гетерофазных включений. [c.393]

Разумеется, с устоявшимися проблемами связаны и в достаточной мере устоявшиеся технологические решения. В особенности сказанное относитс я к теории каучукоподобной эластичности (гл. III и IV) и основным реологическим закономерностям (гл. V и конец гл. VI) уместно, впрочем, напомнить, что практика использования каучуков и резин и методы переработки полимеров, из расплавов или растворов существенно опередили теорию и подготовили почву для ее развития. [c.283]

Первая особенность состоит в том, что определяющая роль диффузии среды в скорости взаимодействия с педеформирован-ным материалом сказывается, например, в резком влиянии толщины образца на скорость озонирования тонких (порядка 100 мк) пленок из очищенного СКБ или НК . Так, пленки очищенного НК толщиной 200 А теряли каучукоподобные свойства в течение нескольких секунд при экспозиции их в атмосфере, содержащей 0,01% озона пленки толщиной 1 мк сохраняли эластичность в тех же условиях в течение нескольких часов. Образующийся на поверхности образца окисленный слой полимера препятствует дальнейшему развитию реакции если этот слой непрерывно удалять, то интенсивная реакция с озоном будет продолжаться. Это показано при озонировании саженаиолненных резин из СКН, СКС и СКБ, погруженных в хлороформ (хороший растворитель для озонидов каучука). При этом наблюдается интенсивное образование суспензии сажи, свидетельствующее о, взаимодействии полимера с озоном. [c.298]

Полимеризация пропилена под действием катализатора цигле-ровского типа приводит к получению пластического материала с особенно ценными свойствами, из которого можно изготавливать высокопрочное волокно. Путем формования из него могут быть также получены изделия разнообразной формы. Сополимеры (полимеры, содержащие два или более типов мономерных звеньев в полимерной цепи) этилена и пропилена, полученные под действием катализаторов Циглера, обладают чрезвычайно ценными каучукоподобными свойствами и в перспективе могут оказаться наиболее дещевыми из используемых эластомеров (эластичных полимеров). В 1963 г. Циглеру и Натта была присуждена Нобелевская премия за работы в области полимеризации алкенов. [c.227]

Наиболее важная особенность тиопластов — их каучукоподобная эластичность, доказывающая, что эластичность не связана с наличием двойной связи С = С. Тиопласты — самые эластичные из пластических масс, полученных ие из диенов. В неочищенных продуктах, даже подвергшихся обработке, наблюдаются явления старения, которые постепенно приводят к ствердсвавию. Отвердевшие вследствие старения вещества можно регенерировать, нагревая их до 140°. Еще лучше полученные вещества сразу стабилизировать или вулканизировать, т. е. длительно непрерывно шгревать, иногда под давлением (например, 3 часа при 140° и 3 аг). При этих процессах, очевидно приводящих к образованию сетчатых структур, важную роль играют некоторые добавки, и прежде всего ZnO (5—10%). Действительная вулканизация вообще невозможна без ZnO [c.577]

Общепринятое теперь объяснение эластичности каучуков впервые было дано Мейером (Швейцария) в 1932 г. Мейер был поражен сходством в строении различных веществ, хотя и не обладающих такой сильной деформируемостью, как каучуки, но тем не менее проявляющих каучукоподобную эластичность, т. е. способность к растяжению на 50—200%- Среди таких материалов следует упомянуть шерсть (особенно влажную), шелк, желатину, волокна мышечной ткани. В ранних теориях эластичности каучука внимание концентрировалось исключительно на самом каучуке, и явление эластичности пытались объяснить, исходя из особенностей строения именно молекул каучука. Мейер, наоборот, обнаружив общность явления эластичности, объяснил его неким общим фактором, присущим если не всем длинноцепочечным молекулам, то по крайней мере многим из них. В предыдущей главе уже кратко упоминалось о том, как это произошло. Именно Мейер первый ясно понял, что молекула полимера не жесткая, как прямой стержень, а способна изменять свою форму посредством различных независимых колебаний и вращений отдельных атомов цепи под влиянием теплового движения. Он понял, что идея о способности цепей изменять конформацию неизбежно приводит к выводу об определенной эластичности самих молекул. Из всех конформаций, которые могут возникнуть в результате таких произвольных вращений, большинство относится к сильно свернутым или перекрученным, наподобие представленной на рис. 2.12. Конформации с далеко расположеннылГи друг от друга концами цепи возникают в результате маловероятной комбинации вращений и, следовательно, сравнительно [c.54]

В литературе - - приводится описание этерификации полимерных простых глицидных эфиров кислыми моноаллиловыми эфирами дикарбоновых кислот с последующей сополимеризацией со стиролом для получения особенно быстро высыхающих лаков. Например, 40 г. моноаллилмалеината при обычной температуре медленно перемешивают со 100 г полиаллилглицидного эфира (с молекулярным весом 480—540, содержанием эпоксидных групп —2,5 на 1 моль). При этом образуется прозрачная вязкая бесцветная жидкость, которую после добавки сиккатива можно применять в качестве лака горячей сушки, дающего очень твердые и эластичные пленки. Добавкой 0,25 г перекиси бензоила к 40 г этого продукта получают смесь, в течение короткого времени полимеризую-щуюся при 100 в каучукоподобную массу. Реакция протекает таким же образом и приводит к тем же результатам, если вместо перекиси бензоила вводить 5,5 г стирола. В последнем случае продукт обладает большей твердостью. [c.554]

Поливинилбутираль. Прекрасные адгезионные свойства, водостойкость, светостойкость, теплостойкость, механическая прочность и, в особенно сти, эластичность при низких температурах выдвинули этот пластик на первое место среди других виниловых смол при получении гибких водостойких материалов, в производстве безоско-лочного стекла и специальных клеев. Эти же свойства позволяют использовать поливинилбутираль для изготовления специальных тканей, пригодных для работы в разных метеорологических усло-виях и, в особенности, в Арктике и в верхних слоях атмос( ры. Поливинилбутираль употребляется для выработки плащей, спальных мешков и изготовления прессованием и шприцеванием гибких шлангов, уплотнительных колец, прокладок и других каучукоподобных материалов и деталей. Из него получают также стекловидные, стойкие к удару листы, трубы и прокладки. В отличие от нитроцеллюлозной, поливинилбутиральная пленка не желтеет и совершенно огнебезопасна. Силикатные стекла прочно склеиваются к поливинилбутиральной пленкой благодаря высокой адгезии ее к стеклу, и безосколочное стекло приобретает устойчивость к влаге, [c.23]

Например, в случае газов простейшей моделью является модель идеального газа, в которой пренебре-гается взаимодействие между частицами. При такой трактовке физические свойства системы определяются кинетической подвижностью составляющих ее молекул. Кинетическая теория газов была впервые разработана на основе этой упрощенной модели. Позднее трактовка была расширена введение сил между молекулами позволило принять в расчет более тонкие подробности и объяснить отличия в поведении различных газов. Однако для понимания основной природы газов это расширение не является необходимым модель идеального газа выявляет все черты, существенные для поведения газообразной системы. Наиболее полная теория эластичности каучука в ее современном состоянии аналогична в грубом приближении теории идеального газа. Достигнуто понимание характерных черт каучукоподобной эластичности, но требуется дальнейшее усовершенствование теории для того, чтобы она могла дать количественное объяснение характерных особенностей индивидуальных эластомеров и отличий между ними. [c.76]

Степень полимеризации хлоропрена можно регулировать, получая при этом широкую гамму продуктов [1. 2. 3] а) маслянистые жидкие димеры и тримеры п) пластичный каучукоподобный материал, который после смешения с ингредиентами и вулканизации становится эластичным, но теряет пластичность в) твердый. роговидный, непластичный и неэластичный полимер, не растворимый в органических растворителях. Возможность управлять течением полимеризации и получать продукты, во многих отношениях стоящие выше природного каучука, делает хлоропрен особенно пригодным в качестве сырья для различных синтетических, заменяющих каучук материалов [4. 5]. На скорость полимеризации хлоропрена. точно так же как и в случае дру их полимеризующихся соединений, большое влияние оказывает присутствие кислорода и других катализаторов [2.6—9]. Образцы хлоропрена. освобожденные от перекисей обработкой три-фенилметилом, перегнанные в высоком вакууме и запаянные в стеклянных трубках без доступа воздуха, только после одного или двух месяцев стояния обнаружили заметное повышение вязкости оказалось, что даже через двенадцать месяцев полимеризация не доходит до конца. Однако и эта медленная полимеризация должна быть, вероятно, пр1шисана прпс тствию сле- [c.273]

Невулканизованный сульфохлорированный полиэтилен типа хайпалон — каучукоподобный материал, сохраняющий эластичность до температуры —45 °С. Он отличается весьма высокой стойкостью к действию озона. Важной его особенностью по сравнению с другими эластомерами является огнестойкость, связанная со значительным содержанием хлора. Растворимость хайпалона в ароматических и хлорированных углеводородах позволяет использовать его для получения лаков. Известно применение хайпалона в композициях с различными каучу-ками. [c.91]

В нерастянутом состоянии цепи нитевидных молекул не упорядочены и не ВЫТЯНУТЫ в длину. При растяжении, в результате которого цепи ориентируются более или менее параллельно, они проходят одна мимо другой как в вязкой жидкости при ее течении, но не могут, как в ней, полностью отделиться одна от другой. Следовательно, между цепями должно существовать слабое сцепление, которое делает невозможным полный отрыв, но оно не настолько сильно, чтобы препятствовать вытягиванию цепей в длину, в то время как они скользят одна вдоль другой. Поперечные связи у природного каучУка развиты лищь незначительно при большой пластичности каучУк все же только мало эластичен, так как после растяжения он частично сохраняет длительное время свою кристаллическую структуру и лищь медленно сокращается. В результате вулканизации, при которой атомы серы вызывают образование более прочных поперечных связей между цепями, взаимодействие их между собой усиливается. Если это усиление находится в пределах определенных границ, то оно не препятствует заметно вытягиванию и ориентации цепей под действием растягивающей силы однако оно делает невозможным отрыв всех тех цепей, которые в природном каУЧУке не были поперечно связаны между собой, при вулканизации же соединились за счет непрочных поперечных связей. Если в каУЧУк входит столько серы, что отдельные цепи образуют поперечные связи одна с другой несколькими серными мостиками , то цепи фиксируются в своей невытянутой форме и в неориентированном положении растяжение более невозможно тогда налицо эбонит, который обладает лишь эластичными свойствами обыкновенного твердого тела. Данное здесь представление не во всех деталях совпадает с изложением К. Г. Мейера [325]. Последний говорит о характерных конститутивных особенностях состояния каучУка и каучукоподобных веществ, которое он называет резиноподобным состоянием, следующее атом или атомная группа в одном направлении являются твердыми , т. е. связаны с двумя соседями связями, подобными имеющимся в твердых телах и обусловливающими их высокое внутреннее трение в двух других измерениях они, наоборот, жидки , т. е. связаны с другими соседями связями, подобными имеющимся в жидкостях и характерными для их вязких свойств. Мейер утверждает, что все высокомолекулярные органические цепные высокополимеры путем повышения температуры могут быть переведены в резиноподобное состояние, если высокая температура не вызывает разрыв связи цепей (такого же мнения, по-видимому, придерживается также Г. Марк [320]). Это утверждение является необходимым следствием из его предпосылок, с экспериментальной же точки зрения до сих пор нет и малейшего доказательства их правильности. Наоборот, с точки зрения эксперимента можно сказать, что далеко не все нитевидные молекулы могут давать каучукоподобные массы ПОЭТОМУ это последнее положение лежит в основе наших рассуждений. Если оно правильно, то предпосылки Мейера должны быть сформулированы слишком УЗКО. В них упускается из виду, что у тел с каУчукоподобной эластичностью не может происходить полного отрыва одних молекул от других, как в жидкостях или смолоподобных веществах, так как в этом случае не наблюдалось бы эластичности. Рассматриваемая нами здесь как необходимая для объяснения эластичности слабая поперечная связь цепей между собой, [c.314]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология