Анизотропия свойств полимеров

Таблица 1. Анизотропия свойств ориентированных полимеров [34]

Важное значение для изучения оптических свойств полимеров, проявляющих свою анизотропию и на молекулярном, и на надмолекулярном уровнях, имеет использование явления двойного лучепреломления. В некоторых полимерах пучок света, пройдя через оптически анизотропную среду, распадается на два луча (обыкновенный и необыкновенный), поляризованных в двух взаимно перпендикулярных плоскостях и распространяющихся с различными скоростями. [c.234]

Механические свойства полимеров зависят не только от их химической природы, степени сшивки пространственной сетки, но и от ориентации макромолекул и надмолекулярных структур, пластификации, степени наполнения и др. Ориентирование цепей макромолекул и надмолекулярных структур приводит к анизотропии свойств полимера. Обнаруживается резкое увеличение его прочности Б направлении ориентации. Этот факт широко используется в процессах прядения волокон и получения пластических масс. Ориентирование макромолекул способствует кристаллизации и увеличению хрупкой прочности полимера. [c.391]

В книге, состоящей из 40 глав, основное место, естественно, уделяется описанию различных методов исследования полимеров. Представлены все методы определения молекулярных весов полимеров, их молекулярновесового распределения, обсуждаются разнообразные спектральные методы, применяющиеся для анализа строения и структуры гомо- и сополимеров УФ-, ИК-, КР-спектро-скопия, эмиссионная спектроскопия, спектроскопия ЯМР, масс-спектроскопия, спектроскопия ЭПР, нейтронное рассеяние, аннигиляция позитронов. Ряд глав посвящен хроматографическим методам, таким, как газовая и жидкостная хроматография, в том числе и при высоких давлениях, тонкослойная хроматография, ионообменная хроматография, ситовая хроматография, включая гель-про-никающую хроматографию, хроматография с обращением фаз. Методы анализа структуры полимеров обсуждаются при рассмотрении электронной микроскопии, рентгеноструктурного анализа, дифракции электронов и ряда других методов. Физические свойства полимеров оцениваются с помощью таких методов, как дилатометрия, определение температур плавления и стеклования полимеров, их электрических характеристик, анизотропии, диффузии и поверхностного натяжения. Представлены также методы исследования различных видов деструкции полимеров. [c.6]

Анизотропия свойств полимеров - отнощение количественных характеристик физических свойств полимерного материала (механических, оптических, акустических, термических, электрических, сорбционных и др.) в различных направлениях. [c.396]

Одним из основных способов улучшения механических свойств линейных полимеров является их вытяжка. Чтобы зафиксировать ориентированное состояние, полученное в результате вытяжки, полимер охлаждают до температур меньших температуры стеклования. Возникающая анизотропия свойств полимеров отражает анизотропию в ориентации макромолекул. Поэтому, измеряя величину анизотропии каких-либо свойств полимера можно получать информацию о степени ориентации его макромолекул. Одним из наиболее чувствительных индикаторов является двойное лучепреломление (оптическая анизотропия) значение коэффициента двойного лучепреломления Лп часто используется в качестве меры ориентации полимера. Установлено, что Дге линейно связан со средним квадратичным отклонением ориентации макромолекул от изотропного состояния. [c.187]

Во-вторых, при вытяжке возникает анизотропия свойств полимера из-за изменения характера молекулярной ориентации, вследствие чего возрастает жесткость в направлении растяжения. Это наиболее общее явление, присущее как аморфным, так и кристаллическим полимерам. (Следует подчеркнуть, что теории механической анизотропии свойств, рассматривавшиеся в разделах 10.6 и 10.7, относятся к конечному состоянию ориентированных материалов и неприменимы для объяснения эффекта деформационного упрочнения.) [c.298]

Одноосная ориентация молекул, вызывающая большую анизотропию свойств полимеров, используется для получения пленок с высокими прочностными характеристиками. Разрушающее напряжение при растяжений ориентированных полимерных пленок оказывается значительно выше в направлении ориентации, чем в перпендикулярном направлении [71]. Анизотропия оптических свойств ориентированных полимеров проявляется в том, что они имеют разные показатели преломления для света, поляризованного параллельно направлению ориентации и в перпендикулярном направлении (двойное лучепреломление), а также в различии коэффициентов поглощения для этих двух случаев (дихроизм). Измерение двойного лучепреломления оказывается чрезвычайно эффективным средством исследования ориентации и напряжений в полимерах. [c.57]

Текстура полимера - ориентированное состояние кристаллизующихся полимеров, которое характеризуется определенным преимущественным расположением кристаллитов и соответствующей анизотропией свойств (см.). [c.406]

В остальном ориентированные некристаллические и кристаллические полимеры имеют много общего. Полимеры и в том, и в другом состоянии обладают твердостью, анизотропией свойств и значительной упорядоченностью в расположении макромолекул. В тех и других образуются надмолекулярные структуры и обнаруживаются явления, обусловленные существованием этих структур. Одним из характерных различий процессов ориентации в этих двух типах полимеров является возможность непрерывного их осуществления в аморфном полимере и скачкообразность этого процесса [c.184]

Характерной особенностью высокомолекулярных веществ с линейными молекулами является волокнистая структура, обусловливающая анизотропию свойств и высокую механическую прочность. Поэтому такие вещества обладают способностью образовывать волокна и пленки. Некоторые полимеры обладают ценнейшим свойством — высокой эластичностью. [c.418]

Высокая молекулярная масса и гибкость макромолекул— важные характеристики, с которыми связаны особенности физико-химических свойств полимеров. Особенности полимеров выражаются в следующем 1) могут пребывать в характерном только для них высокоэластичном состоянии, обусловленном гибкостью их длинных молекул 2) способны набухать в жидкостях 3) растворы полимеров обнаруживают ряд аномалий по сравнению с растворами низкомолекулярных веществ 4) могут образовывать волокна, пленки, отличающиеся высокой анизотропией свойств 5) способны к своеобразным химическим превращениям. [c.469]

Для полимерных веществ с линейными и разветвленными макромолекулами характерны два типа связей. Между атомами в цепных молекулах действуют довольно прочные ковалентные силы на расстоянии 0,1—0,15 нм. Взаимодействие между цепными молекулами осуществляется за счет сил Ван-дер-Ваальса, проявляющихся на расстоянии 0,3—0,4 нм в ряде случаев между ними обнаруживается и водородная связь. Два типа сил (химического сродства и межмолекулярные), различающихся прочностью и расстоянием, на котором они действуют, обусловливают резко выраженную анизотропию свойств таких полимеров в продольном и поперечном направлениях. Отсюда у них своеобразное сочетание свойств твердых тел с атомным и молекулярным строением. [c.469]

Особенность полимеров, которая отмечалась выше, — резкая анизотропия свойств в продольном и поперечном направлении— характерна, в первую очередь, для полимеров в ориентированном состоянии. [c.64]

Возможность существования макромолекул в вытянутой конформации приводит к появлению в полимерных кристаллах выделенного направления — кристаллографической оси с, совпадающей с направлением вытянутых конформаций или, как чаще говорят, с главным, направлением полимерных цепей. Структурная анизотропия, характеризующаяся одним выделенным направлением, существует не только, когда цепи полностью вытянуты, но и тогда, когда под влиянием растягивающего напряжения или других сил клубки хотя бы частично разворачиваются и звенья макромолекул приобретают преимущественную ориентацию. Это приводит не только к механической и оптической, но и к термодинамической анизотропии (именно ее и обнаружил в свое время Джоуль в опытах с растягиванием каучуков). Специфичность свойств полимеров с ориентированными макромолекулами (к ним относятся все полимерные волокна, и природные, и синтетические) потребовало рассмотрения особого ориентированного состояния полимеров, которому в книге посвящена гл. XVI. [c.20]

Кристаллизация и ориентация. Ориентированные полимеры в кристаллическом и аморфном состояниях имеют довольно много общего. В том и другом случае они обладают анизотропией свойств и значительной упорядоченностью при расположении молекул. Будучи неравновесными по структуре, эти два типа ориентированных полимеров стремятся самопроизвольно перейти в изотропное [c.463]

Увеличение прочности полимеров при вытяжке различные исследователи объясняют по-разному. Одни [483, с. 973] связывают увеличение прочности при ориентации с появлением анизотропии упругих свойств полимера, т. е. с увеличением модуля упругости в направлении вытяжки и уменьшением его в перпендикулярном направлении. Другие [65] предполагают, что увеличение прочности при ориентации связано с изменением соотношения между числом разрушающихся межмолекулярных и химических связей. Переход от разрушения связей одного типа к разрушению связей другого типа должен был бы сопровождаться увеличением модуля упругости в направлении ориентации. Однако было показано [474, с. 215], что для поливинилацетата увеличение прочности с увеличением степени ориентации было существенным, а увеличение модуля не наблюдалось. [c.178]

Из теории Дебая следует, что формула (4.22) должна быть справедлива для твердых тел при 7<0в/12. Однако результаты экспериментального исследования теплоемкости полимеров при низких температурах [4] показывают, что и при выполнении этого условия выше 5—10 К формула Дебая даже качественно не описывает температурную зависимость Это связано с тем, что дебаевская теория теплоемкости не учитывает анизотропию сил межатомного взаимодействия, имеющую место в полимерных цепях. Одна из первых теорий теплоемкости, которую можно было применить для описания тепловых свойств полимеров, была предложена Тарасовым. [c.114]

Классификация неньютоновских жидкостей. Под неньютоновскими жидкостями понимаются подвижные среды, для которых связь градиента скорости с вызывающим его касательным напряжением выражается более сложными, чем (1.132), зависимостями. Неньютоновские жидкости широко распространены в производственной практике. К ним относятся, например, растворы полимеров, всевозможные суспензии, коллоидные растворы, пены и т. д. Вследствие взаимодействия частиц неньютоновские жидкости имеют сложное строение и в той или иной мере структурированы. Структура таких жидкостей определяется характером взаимодействия частиц. В дисперсиях это взаимодействие обусловливается контактом частиц или взаимным влиянием адсорбционных слоев. В растворах полимеров и в дисперсиях волокнистых материалов структурирование происходит вследствие переплетения гибких микро-или макрочастиц либо вследствие взаимодействия полярных функциональных групп. В неньютоновских системах, содержащих несимметричные частицы, например длинные макромолекулы или волокна, при движении возникает анизотропия свойств, так как частицы ориентируются в направлении потока. [c.129]

Ориентированное состояние полимеров - специфическое состояние материала из линейных полимеров, характеризуемое тем, что составляющие эти материалы макромолекулы имеют преимущественное расположение осей вдоль некоторых напраш1ений - осей ориентации - во всем объеме материала (см. Анизотропия свойств полимеров). [c.402]

В результате ориентационной вытяжки линейных аморфных полимеров возникает анизотропия их физических свойств вдоль и поперек направления вытяжки. При этом для различных свойств подобная анизотропия выражена по-разному. Например, для двойного лучепреломления и механической прочности анизотропия довольно значительна, а для модуля упругости — гораздо слабее, если только полимер не доведен до сверхориентиро-ванного состояния, когда начинается фибриллизация. Впрочем, фибриллизация чаще наблюдается у некристаллизующихся полу-жестких полимеров и всегда — у кристаллизующихся. Кроме того, анизотропия свойств зависит от типа полимера- По сравнению с кристаллическими аморфные полимеры при вытяжке ориентируются плохо даже при больших степенях вытяжки остается довольно большой разброс направлений ориентации сегментов макромолекул. [c.193]

Наличие большого числа полярных С = О - групп приводит к снижению оптической чувствительности. Обладая большой отрицательной анизотропией поляризуемости, эта группа снижает общий положите.льный эффект. То, что С = О - фуппа является носителем отрицательного эффекга, отмечено в работе [206] и подтверждено [ 100] при и чении оптико-механических свойств полимеров, приведенных в табл.30. [c.239]

Наряду со способностью к высокоэластической деформации, способность полимеров к переходу в ориентированное состояние является одним из их главных отличительных свойств по сравнению с простыми веществами. Возникновение резкой анизотропии физических свойств в ориентированном состоянии с позиций физики является даже более важным и характерным свойством полимеров, чем способность к проявлению каучукоподобной эластичности. Это анизотропия, достигаемая разными способа1 и, в рав- [c.228]

С двойным лучепреломлением полимеров связано возникновение явления фотоупругости (в механическом поле), эффекта Керра (в электрическом поле) и эффекта Коттона—Мутона (в магнитном поле). Фотоупругость полимеров зависит от их фазового и физического состояния. Метод фотоупругости используется для изучения характера распределения внутренних напряжений в полимерах без их разрушения [9.4]. Изучая эффект Керра в полимерах, можно оценить эффективную жесткость полярных макромолекул, мерой которой служит корреляция ориентаций электрических диполей вдоль цепей [9.5]. Наблюдение эффекта Коттона — Мутона (проявление дихроизма в магнитном поле), обусловленного диамагнитной восприимчивостью и анизотропией тензора оптической поляризуемости, позволяет оценивать значения коэффициентов вращательного трения макромолекул полимеров. Все эти методы исследования оптических свойств полимеров получили широкое распространение и, так же как и спектроскопические методы, в достаточной мрпл описаны в литературе [9.6 50]. [c.234]

Расчет конструкций из стеклопластиков ведется на основе данных для конкретного вида стеклопластика с применением основных положений нелинейной механики полимеров. Конструкция емкости из химически стойкого полиэфирного стеклопластика приведена на рис. 36. Наиболее распространены стеклопластиковые трубы, предназначенные для транспортировки серной кислоты (концентрации до 60%, температура до 80°С), фосфорной кислоты (концентрация до 65 %, температура до 95 °С), хлорсодержащего раствора хлорида натрия (температура до 85 °С), гипохлоратов натрия и калия (тем-ТАБЛИЦА 13.19. АНИЗОТРОПИЯ СВОЙСТВ СТЕКЛОПЛАСТИКОВ [c.200]

Ориентация высокополнмеров приводит к существенному изменению их физико-механических и структурных свойств. Так, например, при ориентации волокнообразующпх полимеров повышается разрывная прочность и термостойкость, понижается температура хрупкости и т. п. С физической точки зрения, ориентация волокнообразующих полимеров представляет собой процесс, при котором изотропная полимерная система, состоящая из беспорядочно расположенных структур, переходит в анизотропную (ориентированную), т, е. приобретает анизотропию физических свойств. Сама по себе анизотропия молекул или структурных элементов не приводит к анизотропии полимерной системы в целом, так как она сглаживается в среднем беспорядочным расположением молекул друг относительно друга, и материал остается изотропным. Для возникновения макроскопической анизотропии свойств необходимо какое-то внешнее воздействие, которое создает преимущественное направление в расположении структурных элементов [50]. Внешние силы могут вызвать в полимере такое перемещение отдельных структурных элементов, что он не сможет вернуться в прежнее ио- [c.76]

В результате ориентации в полимере возникает текстура, обусловливающая анизотропию свойств полимерного материала. У фибриллярных полимеров обычно существует аксиальная (осевая) текстура. В этом случае направлениг осей кластеров и макромолекул более или менее совпадает с направлением оси текстуры (оси волокна). У природных волокон аксиальная ориентация приобретается в ходе биосинтеза. У химических (искусственных и синтетических) волокон аксиальная ориентация может быть достигнута их вытягиванием - одноосным ориентированием. Пленки обычно получаются неориентированными, но при формовании пленок можно применять двухосное ориентирование. Под действием растягивающей силы макромолекулы изменяют свою конформацию, распрямляются и сближаются, в результате чего увеличивается межмолекулярное взаимодействие. Некоторые элементы надмолекулярной структуры могут распадаться, и образуются новые. Ориентирование в аморфном полимере носит характер фазового перехода - направленная кристаллизация. [c.142]

Важным фактором, определяющим направление разрушения полимерных материалов при измельчении и размоле, являются особенности их микро- п макроструктуры, которые обусловливают анизотропию механических овойств. Так, изотропные по механическим (прочностным) свойствам полимеры измельчаются 1с обра-зо1ванием частиц с малой асимметрией, и определенных направлений преимущественного разрушения не наблюдается. С увеличе- нием анизотропии прочности в соответствии с соотношением степени измельчения и геометричвакого порядка факторов, определяющих анздзотропию, возрастает асимметрия частиц, образующих Ся при измельчении. [c.317]

Предполагается, что механические свойства полимеров должны зависеть от принципиальных характеристик взаимного расположения молекул, т. е. морфологии кристаллов, и молекулярной ориентации, которые настолько тесно связаны друг с другом, что любые попытки разделить их влияние будут в той или иной степени искусственными. Так, фактором, определяющим механическую анизотропию полиэтилентерефталата, является степень молекулярной ориентации, оцениваемая, например, по двулуче-прелрмлению. В табл. 10.5 приведены результаты измерения продольного модуля и модуля при кручении для волокон полиэтилентерефталата при комнатной температуре. Можно видеть,, что влияние степени кристалличности на эти модули мало по сравнению с влиянием молекулярной ориентации. Полагают поэтому, что в первом приближении неориентированные полимеры можн рассматривать как систему анизотропных упругих элементов с такими же упругими свойствами, как и у высокоориентированных полимеров [34, 351. [c.232]

Как указывалось во введении к этой главе, обобщенный закон Гука для анизотропных упругих тел может быть формально распространен и на анизотропные линейные вязкоупругие. тела. В настоящее время анизотропия вязкоупругих свойств полимеров изучена сравнительно мало. К самым ранним исследованиям такого рода относится работа Хаммерле и Монтгомери [57], которые сравнивали релаксацию напряжения и динамические механические свойства найлона при растяжении и кручении. [c.242]

Прцмер повышенной анизотропии прочности в смесях полимеров приведен на рис. 11. Указание на высокую анизотропию свойств в растянутых смесях имеется в статье Крауса и Роллмана (стр. 83), получивших повышенные значения динамоонтических коэффициентов для этих объектов. [c.42]

Для расплава смеси полимеров характерна повышенная эластичность по сравнению с расплавами индивидуальных полимеров. Это наблюдалось неоднократно и наиболее четко показано в работе Хана [190], отметившего повышенное давление на стенки на выходе из капилляра расплава смеси полистирола и полинропилена. Повышенная эластичность расплава смеси полимеров приводит к тому, что нарушение формы струи в результате возникновения эластической турбулентности наступает в смеси при меньших напряжениях, чем в индивидуальных полимерах. Повышенная эластичность смеси полимеров согласуется с большой анизотропией свойств смеси и является, видимо, следствием ориентации в направлении течения не только сегментов макромолекул в каждой фазе полимера, но и самих частиц дисперсной фазы, являющихся новыми релаксирующими элементами, характерными только для двухфазной смеси. [c.48]

Ориентация вызывает анизотропию свойств. Повторное растяжение вдоль оси ориентации может быть осуществлено при действии силы, большей первоначальной, так как прочность предварительно ориентированной пленки возрастает в 2—3 раза. Удлинения составляют 30—50% (рис. 5, а) и появляются только при температуре выше 15°. Растяжение пленки в перпендикулярном направлении возможно при снижении температуры вплоть до —65° (рис. 5, б). При этом прочность увеличивается приблизительно до 1000 кПсм . Таким образом, существенно расширяется интервал рабочих температур, ограниченный для изотропных пленок температурой стеклования —10°, —15°, а сама температура стеклования понижается до —65, —70°, т. е. до температуры, типичной и для других полимерных углеводородов с гибкими цепями. Температура стеклования полипропилена, вероятно, обусловлена его структурными особенностями. Сейчас мы знаем, что кристаллические полимеры не являются просто системой беспорядочно перепутанных цепей с отдельными областями кристаллической упорядоченности, но образуют последовательный ряд более сложных структур соединение в пачки, затем в плоские ленты, образующие сферолиты, и, наконец, в единичные кристаллы микроскопических размеров [4]. Возможно, что величина температуры стеклования кристаллического полипропилена связана именно с возникновением упорядоченных вторичных структур, а ее резкое понижение при [c.135]

В настоящий сборник включены семнадцать оригинальных работ, опубликованных в периодической научной литературе в 1967—1968 гг. Из совокупности возможных направлений современной физической химии полимеров были выбраны те вопросы, которые в настоящее время разрабатываются наиболее интенсивно и, как нам кажется, представляют значительный интерес для советского читателя. Это, во-первььс, фазовые и релаксационные переходы и, во-вторых, вязкоупругие и реологические свойства каучуков, растворов и расплавов термопластов, Конечно, как выбор тематики, так и классификация работ весьма условны, поскольку вся специфичность физической химии полимеров обусловлена одной особенностью строения полимерных систем — чрезвычайно резко выраженной анизотропией простейших структурных элементов (макромолекул) с принципиально различным характером взаимодействия вдоль и поперек цепей. Следствием этого является, с одной стороны, образование надмолекулярных структур в полимерах и, с другой сторон, , возможность в ряде случаев независимого поведения отдельных частей (сегментов) полимерной цепи. В сущности многообразие свойств полимеров определяется этими явлениями. Такой вывод подтверждают и результаты работ, включенных в настоящий сборник, хотя далеко не всегда за своеобразием экспериментального проявления видна структурная обусловленность эффекта. [c.5]

Любой распрямленный отрезок цепной молекулы линейного полимера обладает сильной анизотропией многих свойств, обусловленной ориентированным расположением атомов и атомных групп в макромолекуле, являющейся фактически одномерным кристаллом. Более или менее параллельная упаковка распрямленных отрезков молекул нри образовании однооспоориентированного полимерного тела переносит анизотропию свойств отдельной молекулы на все тело (см. Анизотропия). [c.263]

Форма частиц дисперсной фазы в смеси полимеров, полученной смешением расплавов на вальцах, экструдерах и т. д., обычно вытянутая, что обусловлено ориентирующим действием сдвиговых деформаций. Малое новерхностное натяжение на границе раздела полимер — полимер (несколько дин1см ) ц высокая вязкость смеси ведут к фиксации ориентированной двухфазной структуры и, следовательно, обусловливают резкую анизотропию свойств смеси, особенно прочности. При экструзии и вытяжке смеси иолимеров также образуются анизотропные материалы с волокнисто структурой, что необходимо учитывать ири переработке. [c.218]