Деформируемость в области стеклования

Рис. IV.7. Температурная зависимость деформируемости линейного аморфного полимера при наличии нескольких областей стеклования

Термомеханическая кривая кристаллического полипропилена (рис. 2, 1) показывает, что в широком интервале температур в отличие от атактического полипропилена образец остается практически недеформируемым и лишь при температуре плавления переходит в вязкотекучее состояние. Однако если полипропилен аморфизовать (нагреванием выше температуры плавления и последующим быстрым охлаждением), то на термомеханической кривой появится область, соответствующая высокоэластическому состоянию (рис. 2,2). Как и у атактического полипропилена, область высокоэластических деформаций начинается с —10°, но нри дальнейшем повышении температуры деформируемость падает, что связано с переходом полимера из аморфного состояния в кристаллическое. Это свойство объясняется регулярным строением цепей полипропилена, благодаря которому аморфизованный полипропилен способен повторно кристаллизоваться. В расплаве меняется конфигурация цепей, но сохраняется правильная последовательность асимметрических углеродных атомов в молекулах. Быстрое охлаждение расплава препятствует процессу упорядочивания цепей, и в стеклообразном состоянии они сохраняют ту форму, которую приобрели в расплаве. Кристаллизация происходит только выше температуры стеклования, когда подвижность звеньев достаточно велика. Исследование термомеханических свойств амор-физованного образца является, таким образом, одним из методов определения температуры стеклования кристаллизующегося полимера. [c.133]

Изменение свойств резин при понижении температуры связано с замедлением в них релаксационных процессов. Деформационные свойства аморфных полимеров с изменением температуры описываются зависимостью, представленной на рис. 3.1, а, а прочностные —на рис. 3.1,6. Из этих рисунков видно, что, во-первых, в области стеклования резко уменьшается деформируемость. Во-вторых, температуры стеклования и хрупкости представляют собой не константы, присущие самому материалу, а его характеристики, зависящие от условий приложения механического усилия (в данном случае от скорости), от вида и величины деформации, т. е. это условные характеристики. Помимо деформационных и прочностных свойств резин, важной расчетной характеристикой является термический коэффициент линейного расширения, резко изменяющийся при температуре стеклования в отсутствие механических воздейст- [c.84]

В стеклообразном состоянии полимер является упруго-твердым веществом и его деформируемость при действии внешних механических сил очень невелика, в особенности при температурах, не слишком близких к температуре стеклования (рис. 200). В области температуры стеклования происходит сильное увеличение дефор- [c.572]

В области пониженных температур (/) деформации незначительны и обратимы, каучуки находятся в стеклообразном состоянии. Повышение температуры приводит к переходу каучука в высокоэластическое состояние, при котором происходят большие обратимые деформации (//). В области повышенных температур деформируемость каучука резко увеличивается и становится необратимой III), что отвечает вязкотекучему состоянию каучука. Стеклование зависит не только от температуры, но и от характера нагрузки. Так, при статических нагрузках и динамических нагрузках небольшой частоты температура стеклования ниже, чем при динамических нагрузках большой частоты. [c.183]

Введение наполнителя приводит к изменению не только температур переходов, но и общего характера термомеханической кривой. На рис. IV. 2 приведены термомеханические кривые типичного аморфного полимера — полистирола, содержащего 5 10 и 20% (масс.) наполнителя [274].- При введении наполнителя происходит повышение температур стеклования 7 с и текучести Гт, а также заметное изменение вида кривой. Для наполненного полистирола на термомеханической кривой не обнаруживается отчетливо выраженной плошадки, соответствующей области высокоэластического состояния. Это может быть связано с тем, что для данного полимера энтропийная доля упругости в высокоэластическом состоянии невелика и преобладает упругость, связанная с изменением внутренней энергии цепи, что приводит к росту деформации при повышении температуры. Введение даже малых количеств наполнителя приводит к появлению на термомеханической кривой горизонтального участка. Таким образом, наполненный полимер приобретает характерную для гибкоцепных полимеров область независимости деформации от температуры. При этом, поскольку при введении наполнителя происходит также повышение Гт, область температур, в которой деформация не зависит от температуры, расширяется с увеличением содержания наполнителя. Вместе с тем происходит заметное уменьшение общей деформируемости полимера при заданном напряжении. [c.151]

В стеклообразном состоянии полимер является упруго-твердым веществом и его деформируемость при действии внешних механических сил очень невелика, в особенности при температурах, не слишком близких к температуре стеклования (рис. 200). В области температуры стеклования происходит сильное увеличение деформируемости. В высокоэластичном состоянии полимер при данной внешней нагрузке обнаруживает гораздо более значительное изменение своей формы и размеров. [c.565]

Исключительно важное значение, которое приобрел термомеханический метод исследования полимеров, обусловлен тем, что он позволяет получить ясное представление о том, для каких практических целей можно использовать данный полимер. Полимеры, обладающие высокой температурой стеклования, используются в таких областях, где важно, чтобы изделие обладало малой деформируемостью в достаточно широком температурном интервале (волокна, некоторые пленки, конструкционные материалы и т. д.). Полимеры с низкой температурой стеклования составляют класс эластомеров. [c.544]

Несмотря на важность такой характеристики полимеров, как температура стеклования, следует по возможности определять и другие точки переходов внутри температурного интервала стеклообразного состояния. Так, уже давно этот интервал подразделяют на две области температур, в одной из которых полимерный материал обнаруживает хрупкое разрушение, а в другой—не хрупкое, т. е. способен развивать большие деформации под нагрузкой. Большое научное и практическое значение явлений хрупкости и деформируемости полимеров совершенно очевидно, и поэтому они подробно будут описаны в соответствующих разделах книги. [c.54]

Термомеханические испытания триацетата целлюлозы (ацетильное число 62,4%) показали (рис. 9), что температура стеклования, определяемая по перегибу кривой, у триацетата целлюлозы лежит в области 170° С. Следующее затем при повышении температуры (() снижение деформируемости (Де) свидетельствует о кристаллизации триацетата целлюлозы. При термомеханическом испытании образца, уже прошедшего предварительную термообработку, деформируемость в области высокоэластического состояния, естественно, уменьшается. Неболь- [c.74]

Относительно высокая обратимая деформируемость влажной (содержащей капиллярную воду) бумаги, сходящей с сетки бумагоделательной машины, вполне понятна, если учесть, что целлюлозное волокно находится в области выше температуры стеклования, т. е. в той области, для которой характерно проявление аморфными участками полимера высокой обратимой деформации. Необратимое изменение формы бумаги возможно лишь за счет взаимного перемещения волокон друг относительно друга, а не за счет пластической деформации самих волокон. В связи с этим следует рассмотреть некоторые морфологические особенности поверхности бумаги. [c.183]

Подтверждением определяющего влияния стабильности адгезионных связей на водопоглощение СП является их термомеханическое поведение (см. рис. 79). В самом деле, из данных, приведенных на рисунке, следует, что для всех материалов наблюдается снижение температуры стеклования, по-видимому, из-за пластифицирующего действия воды на связующее [227]. Наиболее сильные различия наблюдаются в области высокоэластического состояния аппретированных и неаппретированных материалов деформируемость последних резко увеличивается после пребывания в воде. Принимая во внимание, что увеличение деформируемости сеток можно рассматривать как уменьшение концентрации связей 1248], можно утверждать, что это уменьшение происходит в результате исчезновения адгезионных связей между эпоксидным связующим и стеклянными микросферами, что и обусловливает многостадийный характер водопоглощения синтактных пен. [c.193]

Характер изменения деформируемости эластомера с температурой весьма четко выявляется на ТМА-кривых, записанных при импульсном нагружении. Приводимая на рис. VI.3 кривая для резины из НК (без сажевого наполнителя и незакристаллизованной) наглядно показывает полную обратилмость деформаций в широком интервале температур — от области стеклования до 120—130 С. Постепенное понижение уровня деформаций и сокращение амплитуды с ростом температуры свидетельствуют об энтропийной природе эластичности резины. Появление и развитие необратимых деформаций выше 130° С происходит в результате термодеструкции сетки, одиако процесс течения и здесь сопровождается высокоэластическими деформациями — вплоть до завершения пенетрации . [c.143]

Последующие три термомеханические кривые (рис. 1.3, г, д, е) даны для полимеров, волокна из которых в пределах температур эксплуатации находят широкое применение в различных областях. Увеличение деформируемости после перехода который находится ниже Т, обусловливает эластичность волокна при повышенных нагрузках в то же время деформируемость не столь велика, чтобы резко снизить модуль упругости волокна. С ростом температуры деформируемость несколько повышается (а модуль упругости падает). Но эти изменения в пределах Т — Т" незначительны. Рассматриваемые три случая, представленные на рис. 1.3 (г, д, е), различаются между собой. Для случая, приведенного на рис. 1.3, г, температура стеклования и температура плавления находятся выше температуры интенсивного термического распада р. Подобные полимеры не могут быть переработаны через расплав, о чем уже упоминалось ранее. Наиболее типичным примером такого полимера является целлюлоза. Для случая, изображенного на рис. 1.3, д, область стеклования лежит также выше Т", но ниже р-, однако выходит за пределы Г .р- В качестве примера можно указать на диацетат целлюлозы, Гтек которого несколько превышает Т р. Делались многочисленные попытки снизить диацетата целлюлозы путем введения пластификаторов. Однако при этом происходит и сдвиг температуры стеклования которая оказывается в области температур эксплуатации, что может привести к ухудшению механических свойств волокна. [c.25]

Обогащение термопластичных полимеров низкомолекулярными растворителями приводит к снижению темн-ры текучести и теми-ры стеклования, к смещению области высокоэластичности в сторону более низких темп-р и к повышепию общей деформируемости системы. Это явление используется для пластификации полимеров с целью улучшения их эксплуатационных качеств и облегчения ироцессов переработки в изделия в качестве пластификаторов иримеияют малолетучие жидкости. Пластифицированные полимеры иредставляют собой стабильные концентрированные С. [c.543]

Перейдем теперь к анализу теплостойкости других полимеров. Изучено влияние химического строения и степени кристалличности ряда полихинолинов и полиантразолинов на температуры стеклования и плавления, а также на динамические и статические механические свойства. Авторы [44] рассматривают данные полимеры как многофазные системы, считая, что аморфная часть материала состоит из нескольких фаз разной структуры, причем при нагревании возможна структурная перестройка. В результате происходит изменение свойств полихинолинов во времени даже в области умеренных температур. Кроме того, при нагревании до температур, лежащих существенно ниже температуры стеклования, происходит значительное снижение прочности и увеличение деформируемости. Динамические механические испытания не обнаруживают в данной области температур каких-либо заметных переходов, т. е. динамические характеристики при малоамплитудных деформациях практически не меняются во всем интервале стеклообразного состояния. Влияние химического строения (изомерии звена) на температуру стеклования аналогично влиянию строения для других систем (например, полиимидов). [c.180]

В практике довольно широко применяются методы определения температуры стеклования по изменению физико-мехаЯических свойств плотности, теплопроводности, деформируемости и др. Примером служит изменение удельного объема в зависимости от температуры (рис. 39). Участок АК соответствует стеклообразному состоянию, а КБ — высокоэластическому. Среднее значение температуры в области перехода [c.168]

Прогрев задубевшего каучука выще 50° С приводит к плавлению всех кристаллов (помутневший образец становится прозрачным). При ТМА такого аморфизованного образца (2) уже не наблюдается резкого изменения деформируемости при 45° С, тогда как подъем кривой в области температуры стеклования значительно увеличивается по сравнению с наблюдавшимся для исходного образца. Термостатирование такого же аморфизованного полимера [c.136]

В области температуры стеклования происходит сильное увеличение деформируемости. В высо-коэластичном состоянии полимер при данной внешней нагрузке обнаруживает горазо более значительное изменение своей формы и размеров. Однако даже такая сильная деформация все же является упругой, и по прекращений дёиствйя внешней силы материал вновь приобретает свои прежние размеры и форму. Выше температуры текучести деформируемость полимера при постоянной нагрузке еще больше возрастает, причем обнаруживается, что по прекращении действия силы материал не полностью восстанавливает свои прежние размеры и формы, а остается некоторая остаточная (пластическая) деформация, т, е. материал приобретает пластичность. [c.573]

Целлюлоза, сырьевые источники которой практически не ограничены, обладает достаточно ценным комплексом физических свойств. Температура стеклования ее лежит выше температуры быстрого термического распада (значительно выше 300° С) она обладает достаточно отчетливо выраженным свойством деформируемости при приложении повышенных нагрузок в широкой области температур эксплуатации (вынужденная эластичность) наличие гидроксильных групп обеспечивает сорбционное поглощение влаги. Присутствие гидроксильных групп обеспечивает также низкую электризуемость и хорошую сорбцию 1фасигелей, что важно для волокон текстильного назначения кроме того, известны относительно простые способы перевода целлюлозы в вязкотекучее состояние. [c.35]

Причину большой хрупкости низкомолекулярных стекол нетрудно понять, если проследить изменение механических свойств при переходе от полимерных стекол к низкомолекулярным. В то время как для стеклования низкомолекулярной жидкости требуется фиксация всех молекул, в случае полимера потеря вы-сокоэластичности наступает уже при фиксации только части звеньев. Чем гибче цепная молекула, тем больше звеньев нужно фиксировать, чтобы Ликвидировать высокоэластические деформации. Вследствие этого полимеры с более гибкими цепями в стеклообразном состоянии упакованы более плотно и обладают меньшей деформируемостью, чем полимеры с жесткими цепями. Хрупкость низкомолекулярных стекол обусловлена тем, что всякое перемещение отдельных малых молекул относительно друг друга на расстояния, превышающие границы межмолекулярного взаимодействия, сопровождается их разрушением. В случае полимерных стекол отдельные части макромолекул обладают некоторой свободой перемещения без разрушения тела. При уменьшении размеров молекул они упаковываются все более плотно, и поэтому в области низких значений молекулярного веса температура хрупкости перестает заметно отличаться от температуры стеклования. [c.52]