Кристаллические полимеры плавление

Температуру плавления кристаллических полимеров можно определить и по характеру изменения деформаций под влиянием внешней нагрузки при различных температурах. На рис. 22 приведены результаты определения аморфного полистирола и кристаллического полиэтилена и полиамида. Для подобных исследований можно также использовать термодинамические весы. В отличие от процесса плавления низкомолекуляр- [c.52]

Физические свойства. Полимеры нелетучи, имеют достаточно высокие температуры и размытость интервала фазового перехода. Для большинства полимеров характеристикой такого перехода является так называемая температура размягчения, при которой в процессе нагревания резко возрастает деформируемость полимера. Для кристаллических полимеров с высокой степенью кристалличности температура размягчения совпадает с температурой плавления. [c.376]

Полиэтилен (-СН2-СНг-)п — карбоцепной термопластичный кристаллический полимер белого цвета со степенью кристалличности при 20°С 0,5—0,9. При нагревании до температуры, близкой к температуре плавления он переходит в аморфное состояние. Макромолекулы полиэтилена (ПЭ) имеют линейное строение с небольшим количеством боковых ответвлений. ПЭ водостоек, не растворяется в органических растворителях, но при температуре выше 70°С набухает и растворяется в ароматических углеводородах и галогенпроизводных углеводородов. Стоек к действию концентрированных кислот и щелочей, однако разрушается при воздействии сильных окислителей. Обладает низкой газо- и паропроницаемостью. Звенья ПЭ неполярны, поэтому он обладает высокими диэлектрическими свойствами и является высокочастотным диэлектриком. Практически безвреден. Может эксплуатироваться при температурах от -70 до 4-бО°С. [c.388]

Кристаллические полимеры могут быть как в неориентированном, так и в ориентированном состоянии. К неориентированным кристаллическим полимерам относятся, например, полиолефины ПЭ и ПП. Для имеющихся в них сферолитов характерны складчатые кристаллиты. При этом сферолиты состоят из отдельных лучей, перпендикулярно которым располагаются складки из макромолекул. Модель такого полимера представляет собой сочетание кристаллической и некристаллической частей, а также областей перехода между ними. Например, у полиэтилена обычно бывает до 10—15% аморфной фазы. После плавления кристаллитов в таком полимере остаются упорядоченные области, играющие роль наполнителя. Таким образом, частично-кристаллический полимер напоминает систему из некристаллического полимера с наполнителем , между которыми имеются переходные слои. Ориентированными кристаллическими полимерами являются полимерные волокна. Для ориентированных полимеров разной степени кристалличности характерно наличие микрофибрилл. [c.23]

Уравнение (VI. 5) в равной мере справедливо для кристаллических полимеров и низкомолекулярных веш,еств. Однако кристаллические фазы низкомолекулярных веществ, как правило, состоят из сравнительно крупных и совершенных кристаллов. Поэтому характеризующие их значения о, s и у невелики, и они плавятся в очень узком температурном интервале, весьма близком к равновесной температуре плавления. [c.186]

При плавлении кристаллических полимеров наблюдается последовательное изменение координационного и ориентационного порядков. Структура полимеров в твердом состоянии, характеризующаяся лишь дальним ориентационным порядком, относится к так называемой паракристаллической модификации. В пространственно упорядоченные области может входить не вся макромолекула целиком, а некоторая ее часть (рис. 3.10). Полимерная цепь последовательно проходит участки высокой упорядоченности (кристаллиты) и аморфные области. В отличие от низкомолекулярных веществ, где кристаллическая и аморфная фазы разделены четкой поверхностью раздела, в полимерах такая поверхность раздела отсутствует. Кристаллические области статистически распределены в аморфной массе. С увеличением гибкости регулярно построенных макромолекул облегчается кристаллизация полимера. [c.142]

Рис. 10.21. Зависимости теплофизических характеристик стеклования н плавления частично-кристаллических полимеров от температуры

Стереорегулярный полипропилен (стр. 454) — кристаллически полимер с очень высокими физико-механическими показателями и хорошими диэлектрическими свойствами. Температура плавления полипропилена значительно выше, чем у полиэтилена 164—170° С, а молекулярная масса 60000—200 000. Полипропилен кислото-и маслостоек даже при повышенных температурах. При обычной температуре он не растворяется ни в одном растворителе, при 80° С растворяется в ароматических углеводородах и хлорированных парафинах. Благодаря исключительным свойствам полипропилен — весьма перспективный полимер. Имеются указания о том, что синтетическое волокно из полипропилена по прочности превосходит все известные природные и синтетические волокна. [c.469]

В частично-кристаллических полимерах могут обнаруживаться все типы переходов, присущие некристаллическим полимерам, и, кроме того, максимумы, связанные с кристаллическими областями 1) плавление кристаллических областей 2) переход из одной кристаллической модификации в другую 3) движение боковых групп в пределах кристаллических областей 4) взаимодействие между некристаллическими и кристаллическими областями и 5) внутреннее трение при движении внутри кристаллических областей. [c.244]

С повышением температуры амплитуды колебаний атомов или частей молекул увеличиваются и достигают критической величины, определяемой расстоянием между соседними частицами, что приводит к плавлению полимерных кристаллов и исчезновению кристаллической фазы. При плавлении полимера резко увеличивается свободный объем и ослабевают связи между цепями, хотя подвижность макромолекул как целого остается незначительной из-за большого внутреннего трения. Уменьшение коэффициентов теплопроводности кристаллических полимеров может быть объяснено также увеличением рассеяния в них тепловых волн вследствие изменения параметров элементарной ячейки и ослаблением межмолекулярного взаимодействия, связанного с увеличением расстояния между цепями. Уменьшению X кристаллических полимеров с повышением температуры может способствовать и рассеяние структурных фононов на границах аморфных и кристаллических областей, на границах раздела кристаллов и на границах раздела сферолитов. Кроме того, с повышением температуры уменьшается длина свободного пробега фононов, что также может приводить к уменьшению X. [c.257]

Теплоемкость Ср частично-кристаллических полимеров вплоть до их Тал изменяется мало. Небольшой изгиб температурной зависимости Ср ПП вблизи 283 К связан с переходом его аморфной части из стеклообразного в высокоэластическое состояние. Выше температуры 385 К рост теплоемкости частично-кристаллических полимеров начинает постепенно ускоряться, что связано с началом плавления кристаллических образований, приводящим к увеличению подвижности на границах аморфных и кристаллических областей. Большее значение удельной теплоемкости ПП по сравнению с ПЭНД связано с дополнительным вкладом, обусловленным вращением метильной группы. Повышенному значению теплоемкости ПП в широком интервале температур способствуют также заторможенное вращение групп С—СНз, два дополнительных скелетных деформационных колебания и три дополнительных углерод-водородных деформационных колебания. [c.270]

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]

Например, степень кристалличности полиэтилена может достигать 80%. Наиболее выражена способность к образованию кристаллов у полиолефинов, полиамидов и полиэфиров. Кристаллическое строение имеет полимер карбин. Свойства кристаллических и аморфных полимеров существенно различаются. Так, аморфные полимеры характеризуются областью температур размягчения, т. е. областью постепенного перехода из твердого состояния в жидкое, а кристаллические полимеры — температурой плавления. [c.359]

Аморфные полимеры, находящиеся в высокоэластическом состоянии, характеризуются небольшим модулем упругости. Если же аморфный полимер переходит в кристаллическое состояние, то модуль упругости повышается на один-два десятичных порядка. Кристаллические полимеры обладают достаточно высокими модулями упругости вплоть до температуры плавления кристаллитов. [c.158]

Рис. 12.10. Температурная зависимость модуля упругости О кристаллического полимера п области плавления

На рис. VI. 20, а приведена типичная зависимость удельного объема низкомолекулярного вещества от температуры. Видно, что плавление происходит практически в точке, в которой скачком меняется удельный объем. Иначе обстоит дело в случае полимеров, кристаллы которых относительно малы и значительно более дефектны по сравнению с низкомолекулярными. Температуры плавления кристаллических полимеров, как правило, ниже равновесной. Разность может достигать от нескольких градусов до нескольких десятков градусов. Редкое исключение составляют лишь упомянутые выше кристаллы с выпрямленными цепями, которые плавятся вблизи TZ- При кристаллизации полимеров из расплава всегда образуются кристаллы, характеризующиеся достаточно широким распределением по размерам и по дефектности, а следовательно, и по температурам плавления. Поэтому поликристаллические полимерные фазы плавятся в определенном интервале температур, иногда весьма широком (рис. VI. 20, б). Последнее, разумеется, не означает нарушения термодинамического требования скачкообразности перехода. Плавление каждого отдельного кристаллита происходит скачком, а кажущаяся плавность перехода отражает лишь структурную неоднородность кристаллического образца. [c.186]

В сравнении с низкомолекулярными кристаллами, для которых характерно скачкообразное изменение структуры, кристаллические полимеры переходят в другое фазовое состояние в некотором температурном интервале. Скорость кристаллизации полимеров разного химического состава находится в весьма широких пределах. Одни кристаллизуются быстро, другие медлен-по, что зависит от степени упорядоченности пачек в аморфном состоянии и от сложности построения надмолекулярных структур. Если пачка в аморфном состоянии состоит из более или менее параллельно сложенных макромолекулярных цепей, то процесс кристаллизации заключается в повороте цепей (см. рис. 3). На это требуется относительно малое время. Более длителен переход одной надмолекулярной структуры в другую. Если полимер кристаллизуется быстро, то при охлаждении расплава температура кристаллизации соответствует температуре плавления кристаллов. Если охлаждать расплав полимера, кристаллизующегося медленно, то он может закристаллизоваться при температуре нил<е Тпи или вовсе не закристаллизоваться. Таким образом, ускоряя или замедляя процесс охлаждения расплавленного полимера, можно изменить его структуру и свойства. Этим пользуются при переработке полимеров. [c.21]

Выше отмечалось, что толщины складчатых полимерных кристаллитов тем больше, чем выше температура кристаллизации. Тогда на основании уравнения (VI.6) следует ожидать зависимости температур плавления кристаллических полимеров от температурной предыстории их кристаллизации. При повышении температуры кристаллизации, а также при последующем продолжительном отжиге закристаллизованного образца вблизи этой температуры интервал температур плавления вследствие роста L смещается в сторону более высоких температур в направлении [c.187]

При нагревании структурно неоднородного образца кристаллического полимера еще до достижения в нем начинают плавиться кристаллы, характеризующиеся наибольшими значениями избыточной свободной энергии и наименьшими размерами (частичное плавление). Одновременно участки макромолекул, составляющих частичный расплав , могут рекристаллизоваться и образовывать кристаллы с более высокой Тпл (в частности, с меньшими значениями 01 и большими значениями Ь). Поскольку процессы рекристаллизации связаны с перегруппировкой участков длинных молекулярных цепей, их скорость невелика и часто оказывается соизмеримой с экспериментально задаваемыми скоростями повышения температуры. В этом интервале условий картина плавления (в частности, фиксируемая методами калориметрии или дифференциального термического анализа) часто зависит от скорости нагревания испытываемого образца. Например, при медленном нагревании на кривой ДТА образца в области температур ниже Тпл может появиться несколько пиков, отражающих последовательные процессы плавления и рекристаллизации. [c.187]

Сопоставление кривых ДТА и ТМ позволяет выяснить природу имеющихся на них пиков и изломов. Так, горизонтальная пло-ща з,ка на ТМК может соответствовать либо высокоэластическому состоянию, либо процессам сшивания, либо процессам кристаллизации. И только сравнивая кривую ТМ с кривой ДТА, можно выявить природу процесса. Кривые ДТА помогают выяснить причину резкого увеличения деформации на участке текучести ТМК, которое может быть вызвано и текучестью аморфного полимера, и плавлением кристаллического полимера. Также может быть более точно определена область стеклования полимера. [c.218]

Анализ дифракционных картин и кривых распределения приводит к выводу, что при плавлении полиэтилена происходит изменение ромбической упаковки кристаллического полимера до гексагональной упаковки в расплаве. Схема упаковки молекул кристал- Рис. 8.19. Распределение электрон-лического полиэтилена в плоскости, плотности в полиэтилене и [c.223]

Температуры плавления кристаллических полимеров линейных и разветвленных а-олефинов [c.306]

В. Теплоемкость. Теплоемкость характеризует подвижность повторяющихся элементов макромолекулы и ее изменений при фазовых (кристаллизация, плавление) или физических (стеклование) переходах. Застеклованные аморфные полимеры имеют, как правило, линейную зависимость от (Т). Вблизи Tg наблюдается положительный скачок АСр= (11,3- -12,2)Дж/(моль-К). Весьма полезны эмпирические соотношения [32] СрТ = 115 кДж/кг и ЛxTg== 0,llЗ. При плавлении кристаллических полимеров Ср сильно возрастает, а затем резко снижается до значения, превышающего теплоемкость твердого полимера. Для расплавов справедлива линейная зависимость [c.185]

Кристаллические полимеры можно также подвергать ориентации, Механизм ориентации кристаллических полимеров пока не установлен. Возможно, при этом наблюдается плавление кристаллитов и последующая их рекристаллизация с одновременной ориентацией в направлении растягивают,его усилия (рис. 23). Ориентированные кристаллические полимеры приобретают анизотропность, которая возрастает с повышением степени ориентации. В направлении ориентации заметно возрастает механическая прочность, уменьшается эластичность, полимер становится более твердым и менее упругим. Ниже приведены данные, иллюстри- [c.55]

Существуют два класса полимеров полностью аморфные и частично-кристаллические. Аморфные полимеры состоят из неупорядоченно-упакованных цепей, состояние которых характеризуется температурой стеклования, выше которой они превращаются из хрупких стеклообразных тел в резиноподобные эластичные вещества. Ниже температуры стеклования статистические молекулярные клубки лишены гибкости, в то время как выше температуры стеклования они становятся гибкими. Частично-кристаллические полимеры ниже температуры плавления состоят из аморфных и кристаллических участков. Аморфные участки реагируют на изменение температуры так, как было указано выше. Кристаллические участки представляют собой кристаллиты, образованные из складчатых цепей. Обычно кристаллические участки имеют морфологию сферо-литов. [c.40]

Этот способ представления данных будет приводить для кристаллических полимеров к весьма резкому изменению Ср в области АТгг,. Для аморфных полимеров, для которых не существует теплоты плавления, как это было показано в гл. 5, Су изменяется непрерывно, [c.268]

В результате экспериментов установлено, что на большей части червяка экструдера сосуш,ествуют твердая и жидкая фазы, однако разделение их приводит к образованию слоя расплава у толкающего гребня червяка и твердой полимерной пробки у тянущего гребня. Ширина слоя расплава постепенно увеличивается в направлении вдоль винтового канала, в то время как ширина твердой пробки умень -шается. Твердая пробка, имеющая форму непрерывной винтовой ленты изменяющейся ширины и высоты, медленно движется по каналу (аналогично гайке по червяку), скользя по направлению к выходу и постепенно расплавляясь. Все поперечное сечение канала червяка от точки начала плавления до загрузочной воронки заполнено нерасплавленным полимером, который по мере приближения к загрузочному отверстию становится все более рыхлым. Уплотнение твердого полимера позволяет получать экструдат, не содержащий воздушных включений пустоты между частицами (гранулами) твердого полимера обеспечивают беспрепятственный проход воздушных пузырьков из глубины экструдера к загрузочной воронке. Причем частицы твердого полимера движутся по каналу червяка к головке, а воздушные пузырьки остаются неподвижными. Хотя описанное выше поведение расплава в экструдерах является достаточно общим как для аморфных, так и для кристаллических полимеров, малых и больших экструдеров и разнообразных условий работы, оказалось, что при переработке некоторых композиционных материалов на основе ПВХ слой расплава скапливается у передней стенки канала червяка [12]. Кроме того, в больших экструдерах отсутствует отдельный слой расплава на боковой поверхности канала червяка, чаще наблюдается увеличение толщины слоя расплава на поверхности цилиндра [131. Как отмечалось в разд. 9.10, диссипативное плавление — смешение возможно в червячных экструдерах в условиях, которые приводят к возникновению высокого давления в зоне питания. В данном разделе будет рассмотрен процесс плавления, протекающий по обычному механизму. Отметим, что на большей части длины экструдера [c.429]

Отметим, что для ряда частично-кристаллических полимеров (полидиэтилсилоксана, различных полиорганофосфазенов) характерно наличие существенно разделенных по температурной шкале областей плавления трехмерной кристаллической структуры и жидких кристаллов. Эти фазовые переходы представляют собой эндотермические процессы и реализуются в широком интервале температур, причем 7 пл <7 пл [c.31]

Кроме типичных некристаллических и частично-кристаллических полимеров имеются полимеры с разной структурной упорядоченностью, например полиакрилонитрил (ПАН). Поэтому их 7 с и 7 пл в определенной мере зависят от способа получения и предыстории образцов. При сопоставлении теплофизических свойств полимеров одинаковые значения относительных температур Т = = Т/Тал и Ti=TIT , определяемые релаксационными явлениями, соответствуют равным долям теплового запаса сравниваемых полимеров по отношению к уровню тепловой энергии, необходимой для протекания процессов плавления и размягчения. [c.274]

Из всех физических переходов наиболее детально с помощью ДТА изучен процесс плавления, т. е. переход из кристаллического состояния в аморфное. Из-за дефектности кристаллической структуры полимеров плавление их практически всегда происходит не в строго определеннон точке, а в температурном интервале, ширина которого зависит в первую очередь от регулярности строения макромолекул и термической предыстории образца, т. е. условий кристаллизации, влияющих на совер1иеиство кристаллической структуры образца. В этих случаях температурой плавления полимера обычно считают температуру, соответствующую максимуму кривой ДТА. Начало плавления определяют по началу резкого отклонения этой кривой от предшестеуюи1его. хода. [c.105]

Переход полимера в кристаллическое состояние приводит к потере им высокоэластических свойств. Типичные термомеханические кривые кристаллических полимеров представлены на рис. V. 6. Ниже Т л деформация, развивающаяся в кристаллическом полимере под действием небольшой нагрузки, мала. В полимерах с высокой степенью кристалличности переход из стеклообразного состояния в высокоэластическое мало влияет на механические свойства материала. Существенные изменения свойств кристаллических полимеров наблюдаются в области температуры плавления. При температуре плавления кристаллическая фаза полимера исчезает, деформируемость образца резко возрастает. Если степень полимеризации полимера сравнительно невысока, так что его Гт оказывается ниже Тпл, то при плавлении он сразу переходит в вязкотекучее состояние (см. рис. V. 6, кривая 2). При достаточно высоких степенях полимеризации Тт может оказаться выше Гпл. Тогда между Тпл и Тт на термомеханической кривой появляется плато вы-сокоэластичности (см. рис. V. 6, кривая /). [c.142]

Поскольку отрезки разнородных по химическому составу звеньев в блок- и привитых сополимерах достаточно велики, то эти сополимеры проявляют свойства обоих исходных компонентов. Например, прививка поливинилацетата к политетрафторэтилену придает последнему адгезионные свойства и опоообность к окрашиваиию (свойства, характерные для поливинилацетата), сохраняя при этом высокую температуру плавления исходного полимера. Химическое соединение аморфных и кристаллических полимеров, гидрофильных и гидрофобных полимеров и т. п. позволяет получать материалы с новыми свойствами, которыми не обладают механические смеси гомополимеров. [c.90]

Температуры плавления и кристаллизации полимеров не совпадают. Если вода замерзает при 0°, а лед при обычном давлении плавится при той же температуре, то у полимеров всегда Г л превышает Тир на несколько градусов или десятков градусов в зависимости от скорости нагревания или охлаждения. Кривые охлаждения и нагревания кристаллического полимера образуют петлю, напоминающую петлю гистерезиса, возникающую при на-магнпчнванин н размагничивании железного сердечника (рис. 12.10). Несовпадение Тщ, и 7 пл — следствие замедленности релакса ционных процессов, необходимых для создания кристаллической структуры. Заметная скорость кристаллизации наблюдается лишь при значительных переохлаждениях, которые наступают при охлаждении расплава до температур значительно ниже 7 пл. [c.180]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология