Механические свойства полимеров в стеклообразном состоянии

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]

В последнее время важное значение придается влиянию надмолекулярных структур на механические свойства полимеров. Полимеры, обладающие после синтеза определенной структуро и свойствами, могут приобрести иной комплекс свойств при перестройке их надмолекулярных структур. Прочность ориентированных полимеров зависит не только от совершенства молекулярной ориентации, но и от характера надмолекулярной структуры. Большое разнообразие надмолекулярных структур позволяет получить многообразие свойств в пределах каждого физического состояния полимера кристаллического, стеклообразного и высокоэластического. [c.127]

Именно поэтому, рассматривая механические свойства полимеров, целесообразно вместо фазово-агрегатных состояний говорить о деформационных состояниях как уже упоминалось, это эквивалент термина релаксационные состояния . Стеклообразное состояние относится как раз к категории деформационных. [c.80]

Полимеры могут существовать в двух фазовых состояниях — аморфном и кристаллическом. В свою очередь, аморфные полимеры могут существовать в трех физических состояниях — стеклообразном, высокоэластическом и вязкотекучем. С каждым из этих состояний связан определенный комплекс механических свойств. Полимеры переходят из одного физического состояния в другое при изменении температуры. [c.139]

Полимеры могут либо кристаллизоваться, либо оставаться при всех температурах аморфными. В последнем случае они могут находиться в различных физических (релаксационных) состояниях стеклообразном, высокоэластическом или вязкотекучем. С каждым из физических состояний связан определенный комплекс свойств, и каждому состоянию отвечает своя область технического и технологического применения. Физические состояния и границы их существования изучают многими структурными методами, но чаще всего их определяют по изменению механических свойств полимеров, которые очень чувствительны к структурным изменениям и релаксационным переходам. Так, для этой цели широко используют измерения деформируемости или податливости полимеров в широком интервале температур. [c.102]

В первом приближении целый ряд физико-механических свойств полимеров в стеклообразном состоянии, такие, как температура стеклования, коэффициент термического расширения (Р ), удельный объем (У ), модуль упругости Е) и напряжение при разрыве (Ор), являются функцией межмолекулярного взаимодействия между цепями, интегральной количественной характеристикой которого может служить величина плотности энергии когезии. Именно поэтому между этими параметрами часто можно наблюдать линейные корреляции. На рис. 13 и 14 приведены некоторые результаты проведенных нами исследований. На них представлены корреляции Tg—Pg, Tg — Е тз. — Е [43, 75, 76, 80] для различных химически модифицированных эпоксидных систем. Во всех примерах свойство полимера монотонно меняется с изменением его состава. [c.217]

Наиболее важное значение термомеханической кривой состоит не в том, чтобы охарактеризовать уровень механических свойств полимера, а в том, чтобы определить температурные пределы существования стеклообразного, высокоэластического и вязкотекучего состояния. Эти три состояния называют физическими или релаксационными состояниями. [c.103]

Выше упоминалось, что один и тот же полимер может находиться в стеклообразном, высокоэластическом н вязкотекучем состояниях. Поведение полимера при механических воздействиях зависит от того, в каком состоянии он находится. Релаксационная природа механических свойств полимеров проявляется в закономерностях прочности, которая существенно зависит от скорости деформирования. При длительно действующих напряжениях проявляется пластическая деформация веществ, обладающих большой вязкостью. При резких ударных нагрузках релаксационные процессы не успевают развиться заметным образом даже в относительно маловязких системах. Тело реагирует на внешнее воздействие как упругое. Например, если струю жидкости подвергнуть действию быстрой ударной нагрузки нормально направлению течения [287], то до некоторых значений скоростей удара струя изгибается как одно целое, т. е. ведет себя как упругое тело. При увеличении скорости деформации наступает момент, когда при ударе струя разлетается на отдельные кусочки различной формы, т. е. ведет себя как хрупкое тело [287, с. 595]. [c.78]

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЛИМЕРОВ В СТЕКЛООБРАЗНОМ И КРИСТАЛЛИЧЕСКОМ СОСТОЯНИЯХ [c.218]

Естественно, что характерные механические свойства полимеров в высокоэластическом состоянии проявляются и в процессе разрыва. Так же как и разрушение полимеров в стеклообразном состоянии, эластический разрыв слагается из двух стадий — медленной и быстрой, но начальная, медленная стадия в отличие от хрупкого разрыва сопровождается образованием шероховатой, а быстрая — зеркальной зоны на поверхности разрыва. Соотношение поверхностей зеркальной и шероховатой зон зависит от длительности процесса разрушения. Уменьшение статической и динамической нагрузок или скорости растяжения сопровождается увеличением длительности процесса разрыва соответственно увеличивается часть поверхности разрыва, занимаемая шероховатой зоной (рис. П.33). При медленном разрыве почти всю поверхность занимает шероховатая зона, а зеркальная зона практически исчезает. При быстром разрушении всю поверх- [c.101]

Большое влияние на механические свойства полимеров оказывает взаимная ориентация цепей, которая легче всего осуществляется при нахождении полимера в вязкотекучем состоянии, когда подвижность его цепей высока. Однако лри медленном растяжении полимеров, находящихся в высокоэластическом, кристаллическом и стеклообразном состояниях, также наблюдается [c.239]

Рассмотрим еще один пример влияния топологической организации сетчатого полимера на его прочностные свойства в стеклообразном состоянии [76]. На рис. 36 приведена зависимость а э стеклообразного связующего как функция температуры отверждения. Там же показано изменение плотности полимеров. Видно, что снижение температуры опыта вплоть до 60° С сопровождается улучшением механических характеристик полимера и увеличением плотности. Дальнейшее снижение температуры приводит к ухудшению свойств матрицы. При этом плотность системы также падает. Такое изменение свойств полимера не может быть связано непосредственно с разной глубиной реакции. Даже при 22° С через 5 мес. предельная конверсия достигает значений 70%, при 50° С предельная глубина 87%, что практически совпадает с величиной, полученной при 60° С. Все эти значения (кроме = 22° С) лежат внутри плато Оъэ- Таким образом, разницу в свойствах снова следует искать в топологической структуре полимера. [c.234]

Ряд исследователей предполагают, что первые порции сорбированной воды влияют на механические свойства полимера (пластификация) и облегчают сорбцию последующих молекул растворителя. Два первых полимера (см. табл. 26.1) находятся в стеклообразном состоянии, а третий полимер — каучукоподобен тем не менее, несмотря на ожидаемые различия в релаксационном и кинетическом поведении этих сорбционных систем, равновесное сорбционное поведение для всех полимеров практически одинаково. Другими словами, вода, безусловно, является пластифицирующим агентом, но и органический растворитель в нормальных условиях также способен оказывать пластифицирующее действие на полимер. Поэтому весьма проблематично считать воду каким-то необычным пластификатором. [c.426]

Теперь можно сделать основной вывод из сказанного поскольку переходы из стеклообразного состояния в вязкотекучее и обратно зависят от величины 01, механические свойства полимеров в упомянутых состояниях зависят от скорости испытания. Когда время действия вынуждающей силы значительно больше 01, происходит течение, а если оно меньше 01, то происходит наложение упругих и необратимых деформаций. Вся область развития высокоэластичных деформаций полимера зависит от величины 02 [c.58]

Высокодисперсные ориентированные полимеры обладают необычным комплексом механических и физико-химических свойств. Очевидно, можно ожидать, что и термомеханические свойства таких полимеров будут иметь какие-то особенности. Хотя микрорастрескивание известно достаточно давно, термомеханические свойства высокодисперсного материала микротрещин до последнего времени оставались практически неизученными. Рассмотрение этих свойств существенно расширит наши представления о физико-механических свойствах полимеров, находящихся Б стеклообразном состоянии, [c.67]

Работами В. А. Каргина и его сотрудников было установлено существование трех температурных состояний полимеров стеклообразного (ниже Т ), высокоэластичного (между Tg и Гг) и вязкотекучего (выше Тг). Механические свойства полимеров в этих состояниях существенно отличны. В стеклообразном состоянии они хрупки и оказывают высокое сопротивление деформации, в высокоэластичном состоянии они отличаются значительной способностью к растяжению и другим деформациям, в вязкотекучем состоянии полимеры текут как вязкие жидкости. [c.255]

При изучении механических свойств динамические методы предпочтительны, так как получаемые данные гораздо лучше описывают фактические механические свойства полимера. Кроме того, при использовании статических методов переходы и процессы релаксации в кристаллических полимерах, находящихся в стеклообразном состоянии, часто затемняются из-за наличия кристаллических областей. [c.414]

Физико-механические свойства полимеров в стеклообразном, высокоэластическом и вязкотекучем состояниях тесно связаны со строением макромолекул их размерами, формой и т. п. Несмотря на то что современный уровень представлений о строении макромолекул еще не позволяет с достаточной достоверностью предсказать все свойства полимеров по их молекулярным характеристикам, знание последних является все же необходимым для исследователей и практиков. [c.227]

Аналогичные результаты были получены как для других типов жесткоцепных полиарилатов, так и для полиарилатов анилида фенолфталеина, полученных гомогенной поликонденсацией при повышенных температурах в различных растворяющих полимер средах. Таким образом, приведенные в этой главе данные подтверждают, что надмолекулярные структуры оказывают существенное влияние на свойства полимерного тела не только в кристаллическом, но и в стеклообразном состоянии. Одновременно можно сделать вывод, что при синтезе полимеров с жесткими макромолекулами необходимо учитывать влияние реакционной среды на отбор тех или иных конформаций макромолекул в процессе самого синтеза. Следовательно, комплекс механических свойств полимеров с жесткими макромолекулами можно регулировать не только путем химических изменений макромолекул, но и изменением физических условий взаимодействия растущей макромолекулы с окружающей средой. [c.40]

Полимеры могут существовать, как известно, в четырех физических состояниях — кристаллическом и трех аморфных (стеклообразном, высокоэластическом и вязкотекучем). Полимеры, находящиеся в стеклообразном или кристаллическом состояниях, называют иногда твердыми полимерами. С каждым из физических состояний связан определенный комплекс механических свойств и каждому состоянию соответствует своя область технического применения. [c.9]

Необходимо сразу же сказать, что в области изучения закона трения твердых стеклообразных полимеров нет единого мнения относительно вида зависимости силы или коэффициента трения от нагрузки, нет и четких значений коэффициента трения. По нашему мнению, это связано с двумя обстоятельствами во-первых, с использованием различных методов исследования (режимы нагружения, скорости скольжения, внешние условия и т. п.) во-вторых, с сильным различием между исходными физико-механическими характеристиками у исследуемых полимеров. Возьмем в качестве примера хорошо исследованный фторопласт-4. Это материал, степень кристалличности которого колеблется в зависимости от технологии изготовления от 0,45 до 0,80 [29]. Принимая во внимание, что температура плавления этого материала равна 327° С, а температура стеклования аморфной части около —120° С, можно ясно видеть, в каком широком интервале могут меняться физические свойства в исходном состоянии. Фторопласт-4 имеет различные модификации кристаллической фазы [30]. Весьма важным его свойством является холодное течение под действием постоянного напряжения. Широкий диапазон физико-механических свойств имеют и другие полимерные материалы (см. гл. 1). Вполне понятно, что без учета особенностей строения и физико-механических свойств полимеров трудно разобраться в конкретных закономерностях и природе трения. [c.68]

На механические свойства полимеров большое влияние оказывает температура. Температурную зависимость механических свойств характеризует термомеханическая кривая, которая выражает деформацию как функцию от температуры. Типичная термомеханическая кривая приведена на рис. 86. На ней выделяются три области. Первая отвечает низким температурам и характеризуется малой деформацией. В этой области полимер, подобно обычным силикатным стеклам, очень хрупок. Состояние полимера в данной области называют стеклообразным. Температура, которую можно условно принять в качестве границы этой [c.187]

Настоящий сборник содержит пять статей обзорного характера три статьи относятся последовательно к теории механических свойств полимеров, их электрическим свойствам, переходу полимеров из эластичного в стеклообразное состояние, две статьи излагают явления кристаллизации и строение цепей полимеров. Перевод сделан возможно близко к тексту, а сомнительные или спорные места отмечены в примечаниях. [c.8]

Механические свойства полимеров в стеклообразном состоянии [c.570]

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЛИМЕРОВ В СТЕКЛООБРАЗНОМ СОСТОЯНИИ [c.125]

При рассмотрении закономерностей, определяющих разрушение полимеров, находящихся в различных состояниях, целесообразно учитывать, что агрегатные и фазовые состояния полимеров не отражают полностью все многообразные состояния, определяющие законы их механического разрушения. Жидкое фазовое состояние, например, включает одновременно три физических состояния полимера стеклообразное, высокоэластическое и вязкотекучее. Законы механического разрушения в разных физических состояниях существенно отличны друг от друга. Твердое агрегатное состояние объединяет как кристаллическое состояние, так и стеклообразное. Принципиальные различия механических свойств полимеров в аморфном и кристаллическом состояниях очевидны. Поэтому с точки зрения изучения прочности полимеров удобно различать следующие физические состояния жидкое, высокоэластическое и твердое. Последнее включает в себя как стеклообразное (жидкое), так и кристаллическое фазовые состояния. [c.229]

Монография посвящена методам экспериментального исследования механических свойств полимеров. Впей основное внимание уделено полимерам с высоким модулем, находящимся в стеклообразном или кристаллическом состояниях поведение эластомеров освещено лишь в меру необходимости иметь представление о высокоэластической деформации и ее природе, что важно для правильного уяснения всей совокупности механических свойств полимеров. [c.3]

Выше уже упоминалось, что один и тот же полимер в зависимости от условий может находиться в стеклообразном, высокоэластическом и вязкотекучем состояниях. Было показано, что поведение полимера при механических воздействиях зависит от того, в каком состоянии он находится. Релаксационная природа механических свойств полимеров проявляется в закономерностях прочности, которая существенно зависит от скорости деформирования. [c.71]

Сгруктура и физические свойства блочных полимеров конфигураиля полимерной цепи-процесс кристаллизации - ориентащ1я и вытяжка -реология и механические свойства полимеров — вязкотекучее состояние — кинетическая теория высокоэластичности — высокоэластичность полимеров — стеклообразное состояние и стеклование полимеров — механические свойства кристаллических полимеров. [c.379]

Аморфное фазовое состояние линейного полимера в зависимости от температуры имеет три физических состояния упруготвердое (стеклообразное), высокоэластичное (каучукообразное) и пластическое (вязкотекучее). Взаимные переходы этих состояний сопровождаются изменением механических свойств полимера и изображаются в виде термомеханических кривых. На рис. 29.4. приведена зависимость относительной деформации А/// от температуры для линейного полимера. Деформация выражена отношением приращения длины А/ образца полимера при наложении нагрузки к исходной длине / того же образца. На кривой четко различаются три области /, II, III, границами между которыми служат два характерных значения температуры Тс — температура стеклования и Гт — температура текучести. Область низких температур I соответствует стеклообразному или упруготвердому состоянию полимера, который является жестким и почти не деформируется. Жесткость полимера связана с малой величиной кинетической энергии звеньев (кТ) по сравнению с энергетическим барьером АО (А(У> кТ). Звенья при этом не обладают вращательным движением, так как не могут преодолеть барьер, а проявляют лишь колебательное движение около положения равновесия. [c.463]

Частота сетки влияет на все механические свойства полимеров. Так, обычно (во всяком случае у аморфных полимеров) с увеличением частоты сетки эластические свойства ухудшаются. Температура стеклования при этом повышается, и полимеры с предель1Ю частыми сетками (эбопнт, резины и др.) при комнатной температуре находятся в стеклообразном состоянии. Изменение прочности аморфных полимеров в зависимости от частоты сетки описывается кривой с максимумом рис. 106). Это показано на примере вулканизатов натурального каучука, ряда некристаллизующихся синтетических каучуков, наполненных резин, полиуретанов. Экстремаль ПЫЙ характер зависимости прочности ог частоты сетки связан с тем, что последней определяется характер протекания ориентационных и Кристаллизационных процессов при деформации полимера. [c.237]

Лазуркин Ю. С. Механические свойства полимеров в стеклообразном состоянии Автореф. дис.. . . докт. физ.-мат. наук. М., 1954. [c.290]

Как уже отмечалось, этот принцип температурно-временной суперпозиции позволяет резко расширить наши знания о механических свойствах полимеров в различных режимах их деформирования. В настоящее время в работах советских (А. П. Александров, Ю. С. Лазуркин, В. А. Каргин, Г. А. Слонимский, Г. В. Виноградов, Г. М. Бартенев, В. Е. Гуль) и зарубежных (Ферри, Тобольский, Вильямс) ученых развиты количественные представления о свойствах полимеров на основе принципа температурно-временной суперпозиции. Можно, например, исследовать деформируемость полимера в узком (доступном в лаборатории) диапазоне частот при различных температурах, а затем математически, построив так иазываемую обобщенную кривую для одной температуры, получить сведения о поведении этого полимера в широком диапазоне частот деформирования. На основе таких анализов можно предсказать, нанример, поведение резин при низких температурах, когда при высоких скоростях движения может наступить стеклообразное состояние и быстрое разрушение изделия из этой резины. Так, при часто- [c.105]

Работами В. А. Каргина и его сотрудников было установлено существование трех температурных состояний полимеров стеклообразного (ниже ст) высокоэластичного (между Тст и тек и вязкотекучего (выше Гтек)- Механические свойства полимеров в этих состояниях существенно отличны. Так, если понижать температуру, охлаждая полимер, то взаимное движение его звеньев становится затрудненным в конце концов нри температуре Гст оно прзкращается (остается лишь колебательное движение). В стеклообразном состоянии полимер хр>шкш1 или упруго-твердый и оказывает значительное сопротивление деформации. [c.336]

Упругость валентных связей определяет механические свойства полимера при испытании вдоль осей молекул. Свойства же образца в направлении, перпендикулярном направлению ориентации, определяются межмолекулярными ван-дер-ваальсовыми силами, которые на несколько порядков меньше, чем силы главных валентностей. Силовые постоянные нерастянутых аморфных и частично кристаллических полимеров в стеклообразном состоянии всегда составляют величины порядка 10 ° дин/см . [c.299]

Энергия деформации сдвига проявляется, по-видимому, более эффективно при каучукоподобном, чем при кожеподобном характере разрушения (см. Б. Роузен, Механические свойства полимеров , рис. 10). Как стеклообразный полимер, так и металл имеют тенденцию размягчаться при повышенных температурах, причем полимер приближается к каучукоподобному состоянию, а металл становится менее упругим или более вязким. Однако, несмотря на повышенную мягкость, настоящий каучук нельзя рассматривать как вязкий материал (см. Б. Роу зен, Механические свойства полимеров , рис. 21). [c.168]

Полимеры могут находиться в трех физических состояниях стеклообразном, высокоэластическом и вязкотскучем. Эти состояния и границы их существования изучают с помощью ра.злич-ных структурных методов, но чан1е всего их определяют по изменению механических свойств полимеров, например деформационных. Зависимость. реформации полимера от температуры определяют термомеханическим методом. При постоянном на- [c.46]