Сегменты подвижность

Микроскопические особенности сополимеров, учитываемые в диаграмме связи, состоят в том, что развивающаяся во времени высокоэластичная деформация обусловлена конформацией макроцепей и их внутренней подвижностью, причем сначала происходит быстрая ориентация звеньев цепей, а затем медленное скольжение сегментов, которое сопровождается преодолением вторичных физических узлов вандерваальсовского происхождения. Кинетика перехода от одной конформации к другой отражается параметрами К- и С-элементов реологической модели высокоэластичного состояния сополимера. [c.311]

При нагревании полимеров на температурное воздействие в первую очередь отзываются сегменты, подвижность которых в конденсированном состоянии ограничивается силами межмолекулярного взаимодействия. С увеличением температуры потенциальная энергия сегментов растет и, достигнув величины энергии межмолекулярного взаимодействия на данном участке, приводит к разрыву суще- [c.64]

В уретановых термоэластопластах характер взаимодействия блоков определяет поведение их в широком температурном интервале. Связи уретан-уретан (преимущественно жесткий блок) и уретан-полиэфир обусловливают различный механизм взаимодействия сегментов, причем последний тип связи существенным образом изменяет сегментальную подвижность тех участков полиэфира, которые находятся в непосредственной близости от уретановых сегментов [54, 63]. Тем не менее, подвижность эфирных групп не подавляется полностью. Поэтому времена релаксации увеличиваются за счет того, что с возрастанием протяженности гибкого сегмента все больщая часть эфирных групп выходит из сферы действия уретановых доменов. В самих жестких блоках только отдельная фаза образует кристаллиты, аморфная же проявляет достаточную подвижность. [c.545]

Мы можем здесь лишь кратко упомянуть о том, как ведут этот расчет. Представляют себе длинную цепь, состоящую из ряда сегментов или нитевидных элементов, которые каким-то образом расположены друг относительно друга. Отдельные сегменты подвижны независимо друг от друга (сегментная модель). В противоположность этому модель с жесткими валентными углами называют валентно-угловой цепью. Если обозначить через макс. длину вытянутой цепи [c.46]

НОГО значения. Это объясняется 1) плавлением кристаллических частей при повышении температуры, после чего расплавленная часть создает нагрузку, и 2) замедлением кристаллизации при охлаждении. Согласно теории высокой эластичности, склонность к сжатию обусловлена тепловым колебанием длинных сегментов подвижной цени (так называемых дуг решетки ) в аморфных частях твердого тела. Термодинамически предпочтительным условием является релаксационное состояние, в котором цепи значительно дезориентированы, и твердое тело является, таким образом, аморфным, в противоположность напряженному состоянию, соответствующему части ценей, которые так ориентированы, что вещество является кристаллическим . [c.40]

На рис. 1.18 приведены восемь наиболее характерных релаксационных процессов, которые наблюдаются в наполненных сшитых линейных полимерах (резины). В стеклообразном состоянии обычно наблюдаются процессы у, у и р. Это группа релаксационных механизмов, связанных с подвижностью боковых привесков макромолекул и отдельных ее участков намного меньших сегментов полимерной цепи. а-Процесс соответствует стеклованию, связанному с замораживанием сегментальной подвижности в неупорядоченной части каучука -процесс —потере подвижности сегментов в жесткой части каучука, адсорбированного на активном наполнителе Я- процесс объединяет группу релаксационных процессов, связанных с подвижностью надмолекулярных структур ф-процесс соответствует подвижности частиц активного наполнителя и б-процесс — химической релаксации, связанной с подвижностью химических поперечных связей сшитого полимера. Таким образом, три релаксационных процесса а, X и ф тесным образом связаны с коллоидно-дисперсной структурой полимеров. [c.61]

Правка радиальным растяжением на механических прессах. При правке радиальным растяжением обечайку устанавливают на раздвижную оправку, которая состоит из отдельных элементов сегментов, закрепленных на подвижных конусах. При входе многогранного конуса (пирамиды) в оправку сегменты раздвигаются в радиальном направлении. В результате радиального растяжения заготовки получают необходимые формы и размеры. При подъеме конуса сегменты сходятся, и готовую еталь снимают с оправки. [c.96]

При более низких температурах (Г < Гт) подвижность сегментов и связанные с ней перестройки конформаций цепей сохраняются значительными, однако они недостаточны для того, чтобы могло иметь место заметное изменение взаимного расположения центров тяжести макромолекул, по крайней мере при обычном времени наблюдения. Этому случаю соответствует важнейшее физическое состояние полимеров — высокоэластическое. Это состояние, присущее только высокомолекулярным соединениям, характеризуется, как уже указывалось ранее, тем, что материал способен к большим обратимым деформациям. [c.39]

Улучшение физико-механических показателей резин, совершенствование их структуры связано с использованием регулярно-построенных полимеров, имеющих низкое значение Гс, состоящих из гибких макромолекул высокой молекулярной массы и имеющих узкое молекулярно-массовое распределение. При этом после вулканизации получаются совершенные сеточные структуры, которые характеризуются также узким распределением длин между узлами сетки и высокой подвижностью сегментов цепи. [c.92]

Если размеры статистического сегмента являются термодинамической характеристикой полимера, то размер кинетического сегмента зависит от интенсивности внешних воздействий. Уменьшение кинетического сегмента соответствует увеличению подвижности макромолекулы при приложении внешнего силового поля. [c.89]

Однако тепловое движение участков макромолекул, обусловливающее их гибкость, приводит к возникновению флуктуаций плотности вещества, продолжительность жизни которых в низкомолекулярных жидкостях составляет 10 -10 9 с, а в твердых полимерах в результате ограничения подвижности сегментов, как уже было сказано, от 10 с до Ю" лет. [c.136]

Для полимеров, находящихся в высокоэластическом состоянии, сохраняется ближний порядок во взаимном расположении сегментов макромолекул, но подвижность их существенно выше, нежели в стеклообразном состоянии время релаксации сокращается на 5-6 десятичных порядков. Модуль упругости полимерных тел, находящихся в высокоэластическом состоянии, снижается до 0,1-0,3 Мпа. Существенно изменяется и сжимаемость полимера. Если в стеклообразном состоянии она для различных волокнообразующих полимеров заключена в пределах (и5)10 2 Па , то в результате расстекловывания полимерного субстрата сжимаемость возрастает до (3-г6)10 Па . [c.138]

При анализе процессов деформирования полимеров в высокоэластическом состоянии подвижность кинетических элементов структуры (сегментов) принимается аналогичной подвижности частиц идеальных газов. Это допущение оказывается справедливым для деформаций не более 50%. Большие деформации, характерные для полимеров в высокоэластическом состоянии, реализуются за счет не только едэ, но и Еу и (см. рис. 3.7). Эти деформации обусловливают изменение не только но и энтальпии полимера АЯ. [c.139]

Ранее отмечалось, что критерием подвижности отдельной макромолекулы в приложенном силовом поле является кинетический сегмент. Для реализации возможности перемещения макромолекулы в концентрированном растворе или расплаве полимера должны возникать пустоты ( дырки ), объем которых соизмерим с объемом кинетического сегмента (см. рис. 2.4). Суммарный объем таких дырок , имеющих флуктуационную природу, составляет свободный объем жидкости, Vf. Очевидно, что величина свободного объема, необходимого для перемещения одиночной макромолекулы в жидкости, должна соответствовать действующему объему Кд кинетического сегмента. [c.183]

Подвижность макромолекул (кинетическая гибкость) - способность полимерных цепей изменять свою конформацию под влиянием внещних энергетических полей. Размер сегмента (см.) макромолекулы зависит от скорости приложения внешних воздействий (гидродинамических, механических, электромагнитных). [c.402]

Стеклование полимера - агрегатный переход полимера из высокоэластического в стеклообразное состояние, связанный с уменьшением кинетической активности (подвижности) его звеньев, сегментов. [c.405]

Хотя в данном эксперименте использовалась газовая метка, можно полагать, что таким же образом происходит отделение водорода от углеводородной цепи. По-виднмому, с точки зрения подвижности концевого радикала цепи отделение водорода является естественным средством передачи свободного электрона в центральную часть другого сегмента цеии. [c.221]

Стадиями реакций спада числа радикалов, зависящих от скорости их протекания, в данных случаях являлись реакции передачи радикала и диффузия кислорода. Обе реакции связаны с подвижностью молекулярных сегментов, несущих радикал, с учетом их окружения, т. е. кристаллической решетки. Поэтому увеличение констант скорости данных реакций служит мерой увеличения подвижности, которая может быть вызвана [c.239]

Сегмент молекулярной цепи, напряженный до предельного значения своей работоспособности, является чрезвычайно мощным источником накопленной энергии упругой деформации. При термомеханической активации разрыва химических связей для их разрыва необходима лишь небольшая часть накопленной энергии, а именно механический вклад в энергию активации i7o Оставшаяся большая часть энергии связана с механическим взаимодействием с окружающими цепями или рассеивается в виде тепла. Рассеиваемое тепло оказывает двоякое влияние через последующее возрастание локальной температуры увеличивает подвижность других сегментов цепи и уменьшает их разрывную прочность 1136 (7 ). Оба фактора стремятся облегчить дальнейшую деградацию напряженного полимера. [c.258]

Обычно молекулярные критерии учитывают молекулярную массу, запутанность цепей и локальную подвижность цепных сегментов при заданной температуре и окружающей химической среде [11, 15, 50, 79, 146, 165—167, 173]. О влиянии химической среды будет сказано в разд. 9.2.4. Рассматриваемые в данном разделе исследования были выполнены большей частью в стандартных атмосферных условиях. Раш и Бек [95] объясняют начало роста трещины серебра ослаблением материала вследствие локальных деформаций. Они предполагают существование критической деформации образования такой трещины, которая зависит от величины постоянного свободного объема, первоначально распределенного в массе материала. Вследствие вынужденной деформации растяжения образуется дополнительный свободный объем в полимере, благодаря чему [c.374]

В аморфном состоянии макромолекулы непрерывно изменяют свою форму. В процессе кристаллизации происходит постепенное выпрямление и ориентация отдельных сегментов, чему, однако, препятствует перепутанность линейных макромолекул и больщая подвижность их. Вследствие этого выпрямление и взаимная ориентация никогда не происходят по всей длине макромолекулы и кристаллические участки всегда перемежаются с аморфными, т. е. неупорядоченными, участками. Размеры кристаллических участков в полимерах невелики (50—500 А). Поэтому одни и те же макромолекулы могут входить в состав нескольких кристаллитов, между которыми находятся хаотично расположенные участки этих же макромолекул, составляющие аморфную фазу полимера (рис. 18). Легче кристаллизуются полимеры [c.49]

ДВОЙНЫХ связей, участки макромолекул с длинными боковыми ответвлениями. Разветвленные макромолекулы образуются в результате реакций передачи цепи через полимер. С повышением температуры полимеризации и количества катализатора или инициатора нерегулярность структуры полимера возрастает, увеличивается количество звеньев, соединенных в положении 1—2 или 3—4, а также разветвленность макромолекул. Наличие неодинаковых по структуре звеньев и различных боковых ответвлений в макромолекуле препятствует кристаллизации полимера и уменьшает подвижность отдельных сегментов макромолекул. Средний молекулярный вес синтетических каучуков обычно меньше среднего молекулярного веса натурального каучука. Все эти структурные различия между синтетическими полимерами и натуральным каучуком определяют более низкую прочность, мень шую морозостойкость и пониженную эластичность резин на основе синтетических полимеров непредельных углеводородов по сравнению с резинами из натурального каучука. [c.237]

Установившееся течение внутри одного изолированного сегмента канала или камеры можно рассмотреть в лагранжевых координатах, т. е. с точки зрения наблюдателя, находящегося в камере и движущегося вместе с ней со скоростью, определяемой по уравнению (10.11-1). Относительно такой подвижной системы координат стенки канала неподвижны. Принимая, что глубина каналов невелика, смотаем каждый сегмент канала с червяка и развернем его так, к к показано на рис. 10.40. Такой развернутый сегмент сверху ограничен поверхностью корпуса, которая движется со скоростью У/ в направлении, противоположном положительному направлению оси /, а с двух сторон сегмент ограничен выступами нарезки второго червяка (червяк В), которые вращаются с окружной скоростью пМО.. [c.358]

Выше Гс предэкспоненциальный коэффициент В велик по сравнению с сегментальным В = 5-10 с, что свидетельствует о больших размерах кинетических единиц, участвующих в релаксационном процессе выше Гс. Объем кинетической единицы (Ок также значителен (на три порядка.величины больше объема сегмента). Таким образом, второй процесс связан с подвижностью более крупных, чем сегменты, образований, которые есть не что иное, как микроблоки упорядоченной структуры. [c.67]

Удлиненное брюшко рака состоит из ряда сегментов-(рис. 14.3). Дорсальные кутикулярные пластинки каждого-сегмента подвижно сцеплены друг с другом, и поэтому при сокращении сегментарных мышц брюшко сгибается. Оно способно ударять подобно хвосту, что служит для рака способом быстрого ухода от опасности. Мышцы состоят из волокон двух типов — из обычных мышечных волокон, приводящих в движение абдоминальные сегменты, и пз видоизмененных мышечных волокон, содержащих окончания сенсорных клеток. Видоизмененные волокна почти не участвуют в движении, но осве- домляют сенсорные клетки о состоянии напряжения или удлинения мышцы. Эти мышечные волокна образуют пучки двух типов в зависимости от того, являются ли они медленными> (с медленной суммацией сокращения) или быстрыми волокнами (с дискретными сокращениями). Соответственно имеются медленно и быстро адаптирующиеся рецепторные клетки (см. рис. 8.8 и 14.3). [c.351]

Молекулярная подвижность в полимерах и их физические состояния. В ряду макроскопических свойств полимерных материалов, определяющих области их применения, особая роль принадлежит механическим свойствам. Они у полимеров являются уникальными, не характерными для обычных низкомолекулярных веществ. Это обусловило выделение высокомолекулярных соединений в особый класс материалов, поведение которых не может быть охарактеризовано на основе обычных представлений об агрегатных состояниях вещества. Как известно, в молекулярной физике эти состояния определяют в зависимости от интенсивности и характера теплового движения его основных структурных и кинетических единиц. В случае низкомолекулярных веществ оба типа единиц совпадают, для полимеров же такое совпадение не имеет места. --Их- структурной единицей является макромолекула, но перемещение макромолекулы — это не единовременный акт, а совокупность последовательных перемещений отдельных сравнительно независимых субчастей цепи — кинетических сегментов. Такой сегмент, содержащий от нескольких единиц до нескольких десятков мономерных звеньев, и является основным типом кинетических единиц в полимере. [c.39]

Наконец, при еще более низких температурах подвижность сегментов резко уменьшается это уменьшение подвижности сегментов, как и другие явления, связанные с процессами молекулярного движения, носит кооперативный характер, вследствие чего полимер застекловывается и приобретает все признаки твердого тела. Стеклообразное состояние является третьим основным физическим состоянием полимера. [c.40]

Иной подход к стеклованию основан на широко распространенной концепции свободного объема, важной для понимания молекулярной по движности в веществе. Эта концепция исходит из представления о наличии в жидкостях, в том числе полимерных, некоторой доли незанятого объема, который можно представить как дырки порядка размеров мономерного звена или пустоты меньшей величины, обусловленные нерегулярной упаковкой цепей. Этот объем является значительным только при Т > Т , именно поэтому возможны молекулярные перегруппировки и связанная с ними сегментальная подвижность. При понижении температуры доля свободного объема резко сокращается, пока не достигнет при Г = Гс некоторой минимальной величины, практически одинаковой для всех полимеров и неизменяющейся при дальнейшем понижении температуры. Этой величины свободного объема, однако, недостаточно для перескока сегментов из одного равновесного положения в другое. [c.43]

Минимальный объем текущей жидкости, который подвергается сдвиговому усилию, соответствует объему, необходимому для обеспечения сегментального движения макромолекулы. Улучшение термодинамических свойств растворителя (в концентрированных растворах полимеров), а также повышение температуры обусловливают увеличение подвижности макромолекул (или же способствуют уменьшению среднестатистических размеров кинетического сегмента). Так как под влиянием сдви-говьгх усилий происходит не только относительное смещение слоев жидкости, но и вращение ее элементарных объемов (см. рис. 3.3), то взаимное расположение кинетических сегментов полимерных цепей изменяется. При достаточно больших т происходят распрямление макромолекул в потоке, а также их преимущественная ориентация вдоль его оси. Прекращение действия внешних сил обусловливает возвращение системы в первоначальное изотропное состояние в результате релаксационных процессов. [c.184]

Набухание полимеров. Процесс растворения полимеров, как указывалось, проходит через стадию их набухания. Внешне процесс набухания выражается в изменении объема и веса образца вследствие поглощения полимером растворителя. Набухание можно рассматривать как одностороннее смешение, т. е. только как проникание растворителя в полимер. Подвижность макромолекул слишком мала, а силы когезин велики, поэтому вначале макромолекулы полимера пе диь 1фуиднруют в растворитель. Молекулы растворителя, диффундируя в полимер, вначале заполняют в нем межмолекулярные пространства, а затем, по мере увеличения объема растворителя в полимере, начинают раздвигать макромолекулы. Скорость диффузии растворителя в полимер мавпсит от свойств растворителя и структуры полимера, С увеличением количества продиффундировавшего в полимер растворителя расстояние между макромолекулами постепенно возрастает, что приводит к пропорциональному увеличению размеров набухающего образца. Таким образом, набуханием называют проникание молекул растворителя между макромолекулами 1[олимера, вследствие чего увеличиваются расстояния между 01-дельными сегментами, а затем и цепями полимера. [c.63]

Неупорядоченность, присущая аморфным полимерам, является причиной появления структурных дырок , неподвижных при температуре, меньшей температуры стеклования, и подвижных при более высокой температуре. Поэтому выше температуры стеклования дырки играют роль центров движения, поскольку все свободное пространство необходимо для сегментальной диффузии (лежащей в основе течения). Иначе говоря, полимерные сегменты перепрыгивают в дырки (оставляя позади новые) в процессах диффузии и те-, чения. Скорость этих сегментальных процессов увеличивается с ростом температуры и уменьшается с увеличением энергии межсег-ментального (межмолекулярного) взаимодействия, обычно выражаемыми через энергию активации вязкого течения. Кинетическая теория жидкостей Эйринга [43] основана именно на этой молекулярной модели. Впервые она была сформулирована применительно к течению мономеров, при этом в ней предполагалось, что размеры дырок соизмеримы с размерами молекул, а не сегментов. [c.67]

Несмотря на то что величина молекулярной ориентации, определенная по двулучепреломлению, сильно зависит от температуры и деформации, другие физические свойства волокна практически не зависят от этих параметров. Клеерман объясняет это следующим образом. При низких температурах деформация волокна реализуется за счет подвижности структурных элементов с малыми временами релаксации. Перегруппировка структурных элементов с большими временами релаксации (перемещение целых молекулярных цепей) требует слишком большого времени. Поэтому закаленные образцы, полученные методом низкотемпературной вытяжки, будут содержать много ориентированных сегментов, присутствие которых проявляется в значительной оптической анизотропии, но эти сегменты при отжиге быстро разориентируются под влиянием броуновского движения. Именно это демонстрируют эксперименты по исследованию скорости усадки при температурах выше температуры стеклования. [c.70]

Упорядоченная часть в эластомерах состоит из совокупности микроблоков, причем цепи и сегменты, входящие в м икроблоки, можно назвать связанными . Неупорядоченная часть состоит из свободных участков цепей и сегментов, участвующих в свободном тепловом движении. В целом упорядоченная и неупорядоченная части связаны друг с другом в единую структуру, так как различные части одних и тех же макромолекул могут находиться как з свободном, так и в связанном состоянии. Кроме того, все макромолекулы сшиты между собой поперечными химическими связями, если рассматривать вулканизованные каучуки или резины. Рассмотренная модель строения линейных полимеров является динамической. Между обеими структурными составляющими наблюдается медленное подвижное равновесие, сдвиг которого происходит при изменении как температуры, так и напряжения. [c.56]

Как указывалось выше, механизм быстрой стадии физической релаксации эластомеров можно представить себе как процесс, связанный с подвижностью свободных сегментов. За время протекания быстрой стадии (доли секунды) микроблоки не успевают распадаться и ведут себя как целое. Перестройка же надмолекулярной структуры в целом происходит медленно под действием теплового движения и напряжения. Для микроблоков, если их считать кинетическими единицами процесса релаксации и вязкого течения, энергия активации должна быть на два-три порядка выше вследствие их громоздкости. Поэтому следует предпрд цть, как [c.64]

Размеры микроблоков надмолекулярных структур, приведенные в табл. I. 1, подтверждаются опытами, в которых для линейных полимеров метилстирольного каучука СКМС-30 и бутадиен-стирольного каучука СКН-26 были исследованы диаграммы растяжения с заданными скоростями деформации (см. табл. 1.2). При тем- пературах ниже Гс (т. е. в области стеклообразного состояния) кривые деформации характеризуются наличием предела вынужденной эластичности Ов, что будет рассмотрено в гл. П. Процесс вынужденной эластичности связан с -тем, что время молекулярной релаксации т, характеризующее подвижность свободных сегментов и близкое по величине (но несколько большее) к среднему конформационному времени Тк [уравнение (1.23)], снижается при больших напряжениях (порядка 10 —10 Па) настолько, что сегменты становятся подвижными и высокоэластическая деформа-ция возможна. [c.66]

I. Многие твердые полимеры в растворенном или набухшем состоянии находятся, соответственно, в вязкотекучем или высокоэластическом релаксационных состояниях. Постепенным испарением растворителя можно свести подвижность сегментов на нет, т. е. реализовать еще один 1ариант стеклования, которое, строго говоря, тоже является структурным. Однако, в отличие от предыдущего варианта, здесь меняется состав (поскольку речь шла о термодинамике, — химические потенциалы двух компонентов системы), и стеклование достигается благодаря полному или неполному исчезновению одного из компонентов двухкомпонентной системы. Можно поэтому говорить здесь о концентрации стеклования , т. е, концентрации, при которой система приобретает свойства полимерного стекла. Часто застеклованным при этом оказывается раствор, и не обязательно очень высокой концентрации. [c.82]