Зависимость между структурой и эластичностью

ЗАВИСИМОСТЬ МЕЖДУ СТРУКТУРОЙ И ЭЛАСТИЧНОСТЬЮ [c.177]

Существует еще ряд нерешенных проблем, тормозящих дальнейший прогресс в этой области химии полимеров, однако в данном разделе они рассматриваться не будут. Несмотря на все эти недостатки, необходимо отметить, что в целом перспективы дальнейшего развития научных исследований достаточно широки. Эти исследования несомненно приведут к синтезу многих новых веществ с ценными свойствами и определению новых областей их применения, а также позволят отойти от эмпирических методов, преобладавших до настоящего времени в химии каучука. Можно надеяться, что дальнейшее расширение научных исследований будет способствовать более глубокому пониманию зависимости между структурой макромолекул каучука и их высокой эластичностью. [c.209]

Из приведенных выше данных следует, что среднее время жизни двух связей О — Н...0, т в 3,3-10 раз больше Тд времени жизни одной из двух связей О — Н...0 между соседними молекулами. Экстраполируя эту зависимость, находим, что эластичные структуры глицерина и воды с временем жизни 10 с могут существовать, если для их распада необходимо одновременно разрушить 5 связей О — Н...О. Структура таких комплексов аналогична структуре, изображенной на рис. 1. Если необходимое для распада такой структуры напряжение сдвига равно 2-10 Па, то среднее расстояние между подобными комплексами должно составлять 10 см. Если же напряжение сдвига достигает [c.153]

Согласно этой формуле, чем меньше и и чем больше температура, тем вероятнее перегруппировка макромолекул, тем эластичнее полимер. Если же значение и велико, а температура мала, то цепные макромолекулы проявляют себя как жесткие системы. Структурными единицами, из которых образуются полимеры, являются пачки, состоящие из большого числа цепных макромолекул. В зависимости от степени упорядоченности молекул в пачках полимеры могут существовать в кристаллическом и трех аморфных (стеклообразном, высокоэластическом и вязкотекучем) состояниях. Каждое из них определяется комплексом физико-механических свойств, связанных со структурой и прочностью связей вдоль молекулярной цепи и между цепями. Кристаллические полимеры упруги, им присущи анизотропные свойства аморфные полимеры эластичны и изотропны. [c.319]

Пластификация полимеров состоит в целенаправленном изменении межмолекулярного взаимодействия между макромолекулами полимера внутри или на поверхности надмолекулярных структур под действием введенных в систему жидких и твердых пластификаторов. Б зависимости от соотношения и химического строения полимеров и пластификаторов она приводит к получению преимущественно более эластичных, а в отдельных случаях более твердых и прочных полимерных материалов. [c.123]

В зависимости от температуры и других условий проведения реакции можно получить каучукоподобные высокомолекулярные продукты либо вязкие жидкости от белого до светло-желтого цвета. Небольшая энергия связи между звеньями в макромолекулах полиизобутилена, объясняемая наличием в его структуре регулярно распределенных метильных замещающих групп, обусловливает высокую эластичность и низкую механическую прочность полимера 2. [c.16]

Основными факторами, влияющими на свойства полимеров, являются структура, т. е. строение макромолекулы, ее форма, диэлектрические свойства, определяющие интенсивность межмолекулярного взаимодействия, и, в частности, наличие водородных связей, а также молекулярный вес. Допуская некоторые существенные упрощения, можно схематически представить связь между четырьмя указанными факторами и свойствами полимеров, обусловленными ими, так, как это приведено в табл. 57. Мы не выделяем специально текстуру, которая является важнейшим фактором, так как она в значительной степени обусловливается тремя первыми указанными факторами. В табл. 57 приведены волокнообразующие, пластичные и стеклообразные полимеры, материалы, обладающие каучукоподобной эластичностью и способностью к отверждению, причем точное разграничение этих классов полимеров в зависимости от их свойств [c.202]

В твердых полимерах с линейной структурой каждая молекула может входить отдельными своими звеньями в состав кристаллитов, т. е. участков, в которых соседние цепи расположены правильно, параллельно друг другу, тогда как другие ее звенья могут входить в участки аморфной структуры, где отсутствует правильное расположение цепей (рис. 88). Долю объема кристаллитов в общем объеме полимера называют степенью кристалличности полимера. Полимеры с линейной структурой и невысокой степенью кристалличности (аморфные) могут находиться в зависимости от температуры в трех агрегатных состояниях стеклообразном, высокоэластическом и вязкотекучем (рис. 89). Каждое из этих состояний характеризуется определенными механическими свойствами. В стеклообразном состоянии силы притяжения между молекулами велики все молекулы поэтому занимают и сохраняют определенные положения, а полимер обладает механической прочностью, подобно твердому телу. С понижением температуры возрастает хрупкость. При нагревании полимер переходит в высокоэластическое состояние, существующее только у высокомолекулярных соединений. Важнейшее свойство полимера в этом состоянии — высокая эластичность — способность сильно растягиваться под действием не- [c.257]

Экспериментальные результаты. Сделав вывод о том, что структурный фактор (1), упоминавшийся в разделе II настоящей главы, обусловлен физической структурой, образованной частицами наполнителя, можно предположить, что эта структура должна быть более заметной, если каучук заменить, например, низкомолекулярной жидкостью. Это подтверждено следующим экспериментом. Были приготовлены в лабораторном смесителе смеси сажи с н-деканом или жидким парафином. Из рис. 3.24 видно, что действительная компонента модуля систем сажа — жидкость сравнима с модулем наполненных вулканизатов. Сопоставимость результатов становится еще более очевидной, если графически изобразить зависимость не от амплитуды, а от работы деформации (рис. 3.25) при этом для сравнения с зависимостью (С — 0 )/(Со — С ) от работы деформации, изображенной на рис. 3.15, при построении графика 3.25 значение 0 систем наполнитель — жидкость принято равным нулю. Смеси наполнитель — жидкость позволяют визуально представить сажевую структуру вулканизатов при концентрациях наполнителя, равных обычно применяемым в резинах, эти смеси совершенно жесткие, образцы сохраняют свою форму неограниченное время п эластичны при деформациях по крайней мере в несколько процентов. Модуль сдвига этих систем соответствует рассчитанному по уравнению (3.20), если принять А = дин-см, а Н — в пределах между 5 и 20 А. [c.101]

СШИВОК. Таким образом, в случае гребнеобразных нематиков вклад упругих сил в свободную энергию системы, приводящей к сопротивлению сплющивающему или растягивающему (см. выше (1) или (2)) нематическому полю, определяет влияние основной цепи на нематическую часть свободной энергии полимера. Баланс этих двух вкладов в свободную энергию влияет на фазовые переходы в нематических полимерах. При рассмотрении различий между обычными и полимерными жидкими кристаллами полезно помнить о том, что основная цепь обладает упругостью за счет большой энтропии и находится под напряжением в нематическом поле. Реальная степень сплющивания или растяжения цепи существенно меняется в зависимости от химической структуры (главным образом, от структуры гибких развязок, соединяющих боковые группы с основной цепью) и конкретного типа фазы, причем влияние смектического упорядочения оказывается очень большим. Идея об упругости основной цепи непосредственно используется в разд. 2.6, в котором рассмотрено моделирование эластичности нематических сеток. [c.22]

Данные о зависимости между степенью разветвления полиэфира и скоростью полимеризации также подтверждают гипотезу об образовании закрытых ячеек. Основываясь на статистической вероятности реакций концевых групп, по-видимому, можно полагать, что при данной скорости реакции изоцианата с гидроксилсодержащим компонентом развитие сетчатой структуры, и следовательно, эластичности, происходит быстрее в случае полиэфиров с умеренной степенью разветвления, чем в случае полиэфиров с менее разветвленной структурой. Так, можно считать, что при прочих равных условиях постепенное увеличение разветвленности полимеризующегося компонента, по-видимому, должно привести к высокому процентному содержанию закрытых ячеек в пене. Можно также полагать, что уменьшение реакционной способности диизоцианата должно отчасти компенсироваться увеличением степени разветвленности. И наоборот, при одном и том же полимеризующемся компоненте увеличение реакционной способности диизоцианата должно привести к увеличению процентного содержания закрытых ячеек. [c.316]

Небольшая книжка профессора X. Раубаха Загадки молекул — одна из книг научно-популярной серии Акцент , выпускаемой в ГДР. Цель этой серии — привлечь внимание широкого круга читателей к современным проблемам познания окружающего мира. Предлагаемая книжка, несомненно, будет интересна советскому читателю. Автор раскрывает загадки молекул , показывая зависимость между архитектурой молекул и свойствами различных органических соединений. Читатель узнает, какие особенности строения молекул определяют ан-тидетонационные достоинства горючего или биоразлагаемость моющих веществ, от чего зависят запах, способность веществ отпугивать или привлекать насекомых, какие соединения являются красителями чем объяснить эластичность или поразительную для органических соединений жаростойкость некоторых материалов и как эти свойства используются в практике. В книге содержатся сведения о структуре важнейших материальных носителей жизни — белков и нуклеиновых кислот, о химической записи наследственного кода и о том, как этот код проявляется при биосинтезе белка. [c.5]

Размеры рассмотренных участков реологической кривой могут быть самыми различными в зависимости от природы системы и условий, при которых проводят испытания механических свойств (например, температуры). В коагуляционных структурах систем с твердой дисперсной фазой предел упругости растет с увеличением концентрации частиц и межчастичного взаимодействия. В этом же наиравлении уменьшается область текучести. Для материалов, имеющих кристаллизационную структуру, например для керамики и бетонов, характерны большая (по напряжениям) гуковская область деформаций и практическое отсутствие области текучести — раньше наступает разрушение материала (хрупкость). Поэтому им не свойственны ни ползучесть, ни тиксотропия. Для полимеров с конденсационной структурой наиболее типичны релаксационные явления, включая проявление эластичности, пластичности и текучести. Доля Гуковской упругости в них возрастает с ростом содержания кристаллической фазы. Наличие области текучести у полимеров объясняют разрушением первоначальной структуры и возникновением определенного ориентирования макромолекул, надмолекулярных образований и кристаллитов. По окончании такой переориентации наблюдается некоторое упрочнение материала, а затем с ростом напряжения материал разруилается. В какой-то степени промежуточными реологическими свойствами между свойствами керамики и полимеров обладают металлы и сплавы. У них меньше области гуковской упругости (по напряжениям), чем [c.380]

В качестве пластификаторов применяют низкомолекулярныо растворители, которые прн иведении в полимер распределяются между макромолекулами илн между надмолекулярными структурами в зависимости от качества растворителя — пластификатора. В результате уменьшается когезия между макромолекулами, образуется подвижная структура, обладающая малой вязкостью и высокой эластичностью. [c.391]

Сера является наиболее распространенным вулканизирующим веществом для многих каучуков. Степень чистоты применяемой серы должна быть не менее 99,5 %. Равномерное распределение серы в смеси — необходимое условие для достижения оптимальных физико-механических показателей вулканизатов. Наличие в резинах свободной серы указывает на неправильную рецептуру смеси или на недовулканизацию. Суть процесса вулканизации заключается в образовании трехмерной сетчатой структуры из линейных макромолекул каучука при нагревании его, например, с серой. Атомы серы присоединяются по двойным связям макромолекул и образузот между ними сшивающие дисульфидные мостики, как показано на рис. 3.1. Се тчатый полимер прочнее и проявляет повышенную упругость — высокоэластичность. В зависимости от количества сшивающего агента (серы) можно получать сетки с различной частотой сшивки. Предельно сшитый каучук — эбонит — не обладает эластичностью и представляет собой твердый материал. Температура вулканизации должна быть выше температуры плавления серы (120 °С), но ниже температуры плавления каучука (180-200 °С). [c.24]

В кремнийорганических полимерах проявляется преимущество силоксановой связи — ее высокая термическая устойчивость. Вместе с тем углеводородные радикалы придают полимерам гибкость, эластичность и способность растворяться в органических жидкостях. Чем больше число органических радикалов, приходящихся на один атом кремния, или чем меньше число поперечных связей, тем выше эластичность полимера. Наиболее эластичны линейные кремнийорганические полимеры, у которых на один атом кремния приходятся два органических радикала. В этом случае полимерные цепи связаны между собой только межмолекулярными силами, дающими возможность цепям, в отличие от химических связей, перемещаться друг относительно друга. Поперечные химические связи повьпиают твердоегь и прочность кремнийорганических полимерных веществ. Если число поперечных связей невелико и расположены они редко, то соединения более прочны, чем линейные, и в то же время сохраняют высокую гибкость и эластичность, свойственную резинам. Когда образуются пространственные структуры с частыми поперечными связями, получаются прочные твердые нерастворимые вещества, обладающие различной степенью эластичности в зависимости от числа поперечных связей. [c.266]

Ограничения внутр. вращения количественно описываются в терминах поворотной изомерии (см. Внутреннее вращение молекул). Для фрагмента М., построенной из атомов углерода, соединенных простыми связями, схема энергетич. барьеров внутр. вращения изображена на рисунке. Степень свободы этого вращения определяет гибкость М., с к-рой связаш>1 каучукоподобная эластичность, способность полимеров к образованию надмолекулярных структур, почти все их физ. и мех. св-ва. Разница энергий Ае между минимумами на кривой зависимости внутр. энергии Е от угла вращения ф определяет термодинамич. (статич.) гибкость М., т. е. вероятность реализации тех или иных конформаций (напр., вытянутых, свч>нутых), размер и форму М. величины энергетич. барьеров АЕ определяют кинетич. (динамич.) гибкость М., т.е. скорость перехода из одной конформации в другую. Величины энергетич. барьеров зависят от размеров и характера боковых радикалов при атомах, образующих хребет цепи. Чем массивнее эти радикалы, тем выше барьеры. Конформация М. может изменяться и под действием внеш. силы (напр., растягивающей) податливость М. к таким деформациям характеризуется кинетич. гибкостью. При очень малых гибкостях, напр. в случаях лестничных полимеров или наличия действующей вдоль цепи системы водородных или координац. связей (см. Координационные полимеры), внутр. вращение сводится к относительно малым крутильным колебаниям мономерных звеньев друг относительно друга, чему соответствует макроскопич. модель упругой плоской лиггы или стержня. Число возможных конформаций М во-растает с увеличением степени полимеризации, и термо/(нна шч. гибкость по-разному проявляется на коротких и ДJIИHHЫX участках М. Это можно понять с помощью др. макроскопич. модели-металлич. проволоки. Длинную проволоку можно скрутить в клубок, а короткую, у к-рой длина и размер в поперечном направлении соизмеримы,-невозможно, хотя физ. ее св-ва те же. Непосредств. численная мера термодинамич. гибкости (персистентная длина 1) ог деляется выражением / = 1ое р(А /кТ), где Де > О, 10 м (т.е. порядка длины хим. связи), к-постоянная Больцмана, Т-т-ра. Если контурная диина, т.е. длина полностью вытянутой М. без искажения валентных углов и связей, равна Ь, то Ь< I соответствует ситуации с короткой проволокой, и гибкость просто не может проявляться из-за малого числа допустимых конформаций. При Ь I М. сворачивается в статистич. клубок, среднеквадратичное расстояние между концами к-рого при отсутствии возмущающих факторов пропорционально / 2 (Р-степень полимеризации). [c.636]

Соотношение кристаллической и аморфной фаз важно для механических свойств полимерных мембран [20j, которые могут быть связаны с такими эксплуатационными характеристиками, как скорость убывания проницаемости во времени вследствие холодного течения [21J. Монокристаллам свойственны очень жесткие структуры, особенно в направлении их длинных осей. Однако размер кристаллов в поперечном направлении можно легко увеличить, преодолев силы Ван-дер-Ваальса между соседними цепями. Благодаря своей жесткости кристаллиты сдерживают уплотнение полимерных мембран, ведя себя как эффективные поперечные сшивки. Даже если кристаллиты рассматривать как идеальные эластичные области, неспособные к течению, находящиеся между ними аморфные области будут полностью подвергаться деформации. Степень деформации может сильно меняться в зависимости от внешних факторов, например температуры (ниже температуры стеклования жесткость аморфной области может быть значительной), а также наличия пластификаторов, которые способствуют возрастанию деформации [22]. Существуют также мезоморфные и паракристалличе-ские области с разной степенью кристаллического порядка, оказывающие сопротивление деформации, — среднее по величине между сопротивлениями кристаллической и аморфной структуры. [c.116]

Полидиметилсилоксаповый каучук сохраняет эластичность до температуры —65° С, а каучук, содержащий в молекуле фенольную группу, до —90° С. Такая устойчивость к действию низких температур объясняется тем, что в спиральной молекуле связь кремния с кислородом экранирована органическими радикалами, расположенными по поверхности молекулы, что является причиной малых межмолекулярных сил и вытекающей отсюда внутримолекулярной подвижности цепей молекул. Спиральная структура обусловливает также гидрофобпость эластомеров и малую зависимость механических свойств от температуры. При повышении температуры спирали цепей молекул разворачиваются, молекулы удлиняются, что, с одной стороны, уменьшает снижение вязкости полимера, а с другой — освобождает часть связей кремния с кислородом, благодаря чему увеличиваются силы взаимодействия между молекулами. [c.48]

Пенополиуретаны делятся на две группы жесткие и эластичные. Различие в свойствах материалов этих двух групп обусловлено структурой полимеров, содержанием в них поперечных связей. В жеспшх полимерах больше поперечных связей, чем в эластичных. Степень сшивания полимера зависит в первую очередь от степени разветвленности исходного полиоксисоединения (полиэфира). Эластичные полимеры получают на основе линейных или слегка разветвленных соединений, жесткие — на основе сильно разветвлен-, ных соединений. В пределах каждой группы пенополиуретанов можно получать гамму материалов с разными свойствами. Это различие зависит от молекулярного веса полиоксИсоединения химического состава полиоксисоединения свойств полиизоцианата количественного соотношения между полиоксисоедИнением и диизохща-натом. Свойства пенополиуретанов изменяются также в зависимости от их плотности. [c.306]

Готовые полиамидные волокна можно алкоксиметилировать непосредственной обработкой формальдегидом и спиртом. Если при такой обработке сохраняется волокнистая структура, в результате получаются эластичные волокна [66, 76]. Это—характерный пример зависимости свойств полимера от его строения, а также пример тесной связи между волокнами, пластмассами и каучуками. При проведении алкоксиметилирования невытянутую найлоновую пряжу или ткань пропитывают какой-либо кислотой, например щавелевой, и обрабатывают при повышенной температуре смесью формальдегида и метилового спирта таким образом, чтобы произошло метоксиметилирование и последующее образование поперечных связей. Смесь формальдегида и метилового спирта лучше применять в виде горячих паров, так как это исключает набухание и растворение волокна или разрушение его поверхности, что не исключено при обработке жидкими реагентами. Рекомендуется использовать [c.138]

В пределах любой мембраны можно различить три области, в которых возникает сопротивление. Области эти — две поверхности мембраны, соприкасающиеся с раствором, и внутренняя ее часть [172]. На фиг. 46, заимствованной из работы Бриггса и др. [101], представлена в схематизированном виде структура типичной мембраны. Эта схема сходна с той, которую предложили Даниелли и Дэв-сон [166, 167], но на ней показаны также поры, заполненные водой, по которым вода может двигаться, встречая относительно небольшое сопротивление. Можно ожидать, что такая структура будет обладать значительной устойчивостью, так как между СНз-группами соседних липидных цепей должны существовать многочисленные вандерваальсовы связи. Особенно сильны электростатические связи в молекулах лецитина и кефалина [101]. Кроме того, должны существовать водородные связи между ОН-группамн (через молекулы воды) и ионные связи между СОО -группами фосфатидной кислоты (через двухвалентные катионы). Следует также ожидать, что мембрана будет обладать эластичностью, так как белковые цепи на ее поверхности могут в какой-то степени свертываться и развертываться. При изменениях рн, а также при изменении ионообменного комплекса (см. гл. V) объем мембраны может сильно меняться в зависимости от частоты поперечных связей между боковыми цепями аминокислот. [c.194]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология