Надмолекулярная структура и механические свойства

В зоне БВ структурирующиеся молекулы углеводородов связаны друг с другом в рыхлые ассоциаты, обладающие повышенной подвижностью. Вязкость системы в этой зоне прн данной температуре непостоянна и зависит от объемной концентрации дисперсной фазы (надмолекулярных структур). Высокая дисперсность частиц твердой фазы создает избыток поверхностной энергии поэтому такие системы термодинамически и кинетически неустойчивы и стремятся к расслоению на две фазы. Изменяются также структурно-механические свойства НДС. Все эти стадии отображены на рис. 4. [c.37]

Каждая группа ВМС формирует свой тип надмолекулярных структур (например, асфальтеновые ассоциаты, ассоциаты из полициклических или парафиновых углеводородов), которые из-за различия свойств в одной и той же дисперсной среде ведут себя неодинаково. Формирование в нефтяных многокомпонентных системах обратимых надмолекулярных структур с различными физико-химическими и механическими свойствами и разной склонностью к расслоению существенно влияет на добычу и транспорт нефти, на физические (подготовка нефти, прямая перегонка, де-парафинизация, деасфальтизация, компаундирование нефтепродуктов) и химические (термодеструктивные, термокаталитические) процессы переработки нефти. Нерегулируемые процессы формирования надмолекулярных структур при переработке нефтяного сырья в жидкой и паровой фазах могут привести в результате преждевременного расслоения системы к нежелательным отложениям в змеевиках печей, на поверхности катализаторов, аппаратов. [c.12]

Все эти экспериментальные факты свидетельствуют о сложном характере структурообразования в полимерах, что и создает большие трудности для корректной оценки влияния надмолекулярной структуры на свойства. Такие факты иногда приводят к неправильным выводам об отсутствии влияния надмолекулярной структуры на механические свойства полимеров. На первый взгляд это может показаться правильным, поскольку при внешне одинаковых структурах наблюдаются разные свойства и, наоборот, при неодинаковых структурах свойства совпадают. [c.346]

В поисках связей между характером сферолитной структуры и деформационными свойствами полимеров кажется естественным в первую очередь определить, как зависят механические свойства полимера от размера сферолитов. Однако, приступая к установлению связей между надмолекулярной структурой и свойствами полимеров, экспериментатор всегда встретится с целым рядом затруднений. Одно из них — влияние внутреннего строения сферолитов — уже было отмечено выше. [c.349]

Механические свойства. Механические свойства мембран определяются их структурой на молекулярном, надмолекулярном, морфологическом уровнях. В свою очередь, эта структура зависит от типа молекул и их формы, а также от различных технологических параметров процесса получения мембран. Для полимерных мембран имеют значение различные прочностные характеристики — прочность и к растяжению, и к сжатию. [c.72]

Образование в нефтяной системе надмолекулярных структур придает ей принципиально иные свойства, отличные от свойств истинных растворов. Так, система приобретает определенные структурно-механические прочностные свойства, неустойчивость и способность к расслоению, что весьма существенно влияет а кинетику многих процессов и качество получаемых нефтепродуктов. [c.13]

Аномалии в механических свойствах полимеров достаточно подробно рассмотрены в работах [2—5, 16, 17, 43, 48, 49]. Причины, вызывающие эти аномальные отклонения, кроются в свойствах и строении цепных макромолекул, а также в развитии тех или иных надмолекулярных структур. Исходя из современных представлений релаксационных явлений полимерных тел [16, 18, 42, 48], можно утверждать, что рассматриваемой системе полимер — растворитель при ограниченном набухании полимера с пространственной структурой присущи свойства, характерные как для жидкости, так и для твердого тела,— так называемые вязкоупругие свойства. Свойства вязкоупругости проявляются различными путями. Тело, не являющееся идеально твердым, не достигает постоянных значений деформации при постоянных напряжениях, а продолжает медленно деформироваться с течением времени (ползти). С другой стороны, не являющееся полностью жидким, тело при течении под действием постоянного напряжения может накапливать подводимую энергию, вместо того чтобы рассеивать ее в виде тепла. [c.308]

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]

Этот подход, реализуемый в физико-химической механике дисперсных систем, дает возможность изучения природы, свойств надмолекулярных структур в компаундируемых объектах и регулирования физико-механических, эксплуатационных параметров последних. [c.6]

Таким образом, многочисленными исследованиями установлено, что граничные слои полярных жидкостей находящихся в среде действия поверхностных сил, обладают особыми механическими свойствами по сравнению со свойствами этих жидкостей в объеме, что является следствием их иной надмолекулярной структуры. [c.72]

Таким образом, степень полярности растворителя по-разному влияет на размер ассоциатов в НДС, обусловливая различную концентрацию надмолекулярных структур в нефтях и нефтепродуктах. Физико-химические и механические свойства НДС зависят от степени структурирования ВМС и от соотношения дисперсной фазы и дисперсионной среды. Поэтому в основу классификации нефтей и нефтепродуктов положено соотношение дисперсной [c.32]

На кинетику изменения толщин слоев надмолекулярных структур (в случае ассоциатов), сольватного слоя, устойчивость и структурно-механическую прочность сложной структурной единицы под действием РС среды весьма существенное влияние оказывает состав среды. Обычно в реальных дисперсионных средах применяют смесь различных растворителей, обладающих неодинаковыми (чаще всего аномальными) свойствами, приводящими к неодинаковым сопротивлениям системы при реализации взаимодействия твердой фазы со средой. Это обстоятельство должно быть учтено на практике. [c.64]

Формирование сольватных слоев определенной толщины и строения вокруг надмолекулярных структур оказывает существенное влияние на структурно-механические свойства нефтяных дисперсных систем. Термодинамическое обоснование их формирования было дано Гиббсом [124], допустившим, что переходный слой (межфазная граница) имеет определенную толщину и термодинамические параметры, промежуточные между значениями параметров сосуществующих фаз. Межфазная граница становится неустойчивой при натяжении порядка 10" дин/см. Для нефтяных систем неустойчивость межфазной границы структурных единиц возрастает из-за воздействия следующих факторов. [c.31]

Под действием внешних факторов в результате диссоциации старых и образования новых межмолекулярных связей происходят взаимосогласованные изменения размеров составных ча стей сложной структурной единицы сольватного слоя и надмолекулярной структуры. Протекающие на молекулярном и надмолекулярном уровне изменения определяют новое энергетическое состояние и обуславливают соответствующие изменения макроскопических физико-химических свойств нефтяных дисперсных систем таких, как агрегативная устойчивость, структурномеханические характеристики. Для решения ряда практических задач технологии переработки нефтяных дисперсных систем необходимо действием различных факторов целенаправленно влиять на соотношение размеров составных частей сложной структурной единицы, Принимая за скорость формирования (разрушения) слоев отношение бесконечно малого приращения толщины слоя к соответствующему приращению растворяющей силы среды и используя модель последовательных реакций, в работе [112] получили систему кинетических уравнений. С их помощью построены кривые изменения радиуса надмолекулярной структуры Я и толщины сольватного слоя Я, которым соответствуют кривые изменения агрегативной устойчивости и структурно-механической прочности нефтяных дисперсных систем (рис. 6). [c.40]

При всякой переработке кристаллического полимера возможны глубокие изменения его надмолекулярной структуры и, как следствие, механических и защитных свойств. Поэтому переработка полимера в изделие требует выбора оптимальных температурно-временных режимов переработки. [c.121]

Наличие глубокого минимума потенциальной энергии в области малых расстояний характеризует образование уже механически прочного коагулята, Надмолекулярные структуры различного состава и строения для этой области связаны на малом расстоянии силами Ван-дер-Ваальса в агрегаты, которые обладают некоторыми свойствами твердого тела. Минимум потенциальной энергии в рассматриваемой области характеризует уравновешивание сил притяжения силой отталкивания электронных оболочек и отвечает физическому контакту частиц, В этом состоянии система наиболее устойчива. Следовательно, связи, которые создаются между макромолекулами, входящими в ассоциат или другую надмолекулярную структуру, определяют величину минимума потенциальной энергии, а следовательно, и устойчивость системы. [c.66]

Анализируя все многообразие надмолекулярных структур кристаллических полимеров, в конечном счете можно сделать вывод о том, что все они собраны из складчатых кристаллических пластин или из фибрилл, фактически также представляющих собой длинные пластины, т. е., по существу, из одних и тех же конструкционных элементов. Тем не менее размеры этих элементов, их взаимное расположение и структура пограничных между ними областей в существенной степени определяют физические, в первую очередь механические свойства кристаллических полимеров. [c.177]

Классификация по активности. Наполненные системы различаются по активности. Надмолекулярные структуры нефтяных дисперсных систем характеризуются поверхностной и объемной активностью, обусловливающей определенные физико-механические свойства системы, С учетом необходимости направленного регулирования этих свойств нефтяных дисперсных систем предлагается их классифицировать в зависимости от поверхностной и объемной активности. [c.69]

I. В соответствии с общими принципами статистической термодинамики мы придерживаемся комплексного (многоступенчатого) подхода к структуре полимеров как набору постепенно усложняющихся подсистем, обладающих ограниченной автономностью. Особенность этого подхода — существование на одной из ступеней выделенной подсистемы, каковой является макромолекула. Свойства макромолекул, которые могут быть описаны в рамках термодинамики и статистики малых систем, вместе с тем дают право трактовать полимерное состояние как- особую форму конденсации вещества, которая на макроскопическом уровне приводит к нарушению привычных представлений об агрегатных состояниях и к необычным физическим (в частности, механическим) свойствам. Все эти свойства уже закодированы в структуре выделенной подсистемы, но передаются через все ступени иерархии, т. е. через все уровни структурной (надмолекулярной) организации полимеров. [c.71]

Известно, что свойства любого твердого тела определяются строением и взаимным расположением образующих его молекул. В течение ряда лет считали, что все физические свойства полимерных тел полностью определяются строением макромолекул (молекулярной массой, гибкостью цепей). Большая заслуга в объяснении механических свойств полимеров на структурной основе принадлежит советским ученым и в первую очередь академику В. А. Каргину, который установил, что одной из важнейших особенностей полимеров является многообразие их надмолекулярных структур. Если термин строение полимеров характеризует общие черты молекулярной упорядоченности (определенным образом расположенных друг относительно друга макромолекул), то термин структура полимеров характеризует более детальные отличия молекулярной упорядоченности в полимерах. [c.18]

Функции, выполняемые ДНК и РНК в организме, а также их химические и физико-механические свойства различны. Помимо химического строения на свойства нуклеиновых кислот и их функции в организме весьма существенное влияние оказывают форма макромолекулы и надмолекулярные структуры, которые для рибонуклеиновых и дезоксирибонуклеиновых кислот также различны. [c.362]

Таким образом, по представлениям А. Б. Таубмана и С. А. Никитиной, структурно-механический барьер стабилизации связан в этих случаях не с формированием адсорбционных слоев ПАВ самих по себе, а с образованием на границе раздела масло — вода сложных надмолекулярных структур в форме многослойной фазовой пленки УМЭ, имеющей гелеобразные свойства и строение. Структурно-механические свойства такой Пленки определяют устойчивость эмульсий. [c.195]

Основное содержание химии и физики полимеров как самостоятельной отрасли науки — установление взаимосвязи между структурой полимеров и их свойствами. Структура полимеров, как и всякого вещества, определяется двумя факторами строением молекул (у полимеров — макромолекул) и характером их взаимной укладки в конденсированном состоянии. Способ взаимной укладки (упаковка) молекул определяет тип надмолекулярной структуры. Для установления количественных связей между параметрами структуры и свойствами нужно прежде всего выбрать действительно необходимые параметры структуры и выразить их количественно. Это должны быть такие параметры молекулярной и надмолекулярной структуры, задав которые, мы могли бы предсказать в общих чертах, каков будет комплекс физико-механических свойств полимера. [c.91]

Изложенные выше представления о характере надмолекулярных структур в аморфных полимерах являются предположительными, приближенными, в том числе и представления о строении узлов флуктуационной сетки. Однако они достаточны для понимания того, как формируются закономерности механических свойств полимера. [c.99]

В заключение следует остановиться на пиролитических углеродных волокнах (ПУВ) — графитовых усах. Хотя их получают при пиролизе в газовой фазе, по своему применению они ближе к углеродным волокнам, чем к пироуглероду. Кристаллооптический анализ показывает, что ПУВ состоят из центральной оптически изотропной части и оптически анизотропного углерода, монослои которого параллельны оси волокна. Монослои имеют локальные нарушения преимущественной ориентации. При этом в поляризованном свете структура шлифов осевого сечения ПУВ и поперечного сечения пирографита аналогичны [135]. Авторы указанной работы отмечают в обоих случаях наличие чередующихся участков с различной ориентацией кристаллитов, полагая, что центрами формирования первичных надмолекулярных образований в ПУВ являются утолщения и изгибы стержневой части. Первичные надмолекулярные образования выходят на внешнюю поверхность, образуя характерное кольчатое строение ПУВ. Внутри первичных находятся более мелкие вторичные образования, причем на границах между ними отмечается упорядоченность кристаллической структуры. Такой характер надмолекулярной организации обусловил физико-механические свойства ПУВ. Поскольку, как в случае пирографита, разрушение происходит по границам образований, прочность ПУВ зависит от концентрации и расположения включений дисперсного углерода. Травление таких волокон жидким окислителем (концентрированная серная кислота с бихроматом калия) показало периодическое изменение реакционной способности в радиальном направлении, сопровождаемое изменением прочности вследствие удаления различных слоев волокна, отличающихся надмолекулярной организацией структуры [c.242]

Вследствие специфики строения макромолекул и надмолекулярных структур механические свойства полимеров характеризуются рядом особенностей н сильно зависят ме то 1ько от состава и строения по "ИМ ра но и от внешних условий. Работоспособность полимериых материалов во многом определяется ре жимом нх деформирования, прежде всего характером. действия внешних снл. Различают статические и динамические режимы нагружения. К статич ским относят воздействия при постоянных нагрузках или деформациях, а также при неботьших скоростях нагружения к динамическим — ударные или циклические воздействия, [c.280]

Говоря о влиянии надмолекулярной структуры на свойства, не следует все сводить только к размерам сферолитов или других ее элементов. Диаметр сферолитов играет заметную роль в формировании комплекса механических свойств полимеров, но и другие многочисленные факторы оказывают не меньшее влияние. Если вмешательство этих факторов предотвратить, нетрудно проследить, как изменяются свойства полимерного материала при переходе от крупносферолитной структуры к мелкосферолитной. Соблюдая одинаковые условия формования и исключая появление надсферолитных образований в виде лент или пластин, можно в чистом виде охарактеризовать влияние размеров сферолитов на механические свойства. [c.346]

Исследовано влияние аэросила марки К-7-30 и бутосила-2 на надмолекулярную структуру и свойства полиэтилена высокого давления. Показано, что существенное влияние на изменение физико-механических свойств исследованных композиций пока- [c.204]

Необходимо более подробно изучить условия равновесия, образования н разрушения ассоциатов на участке АВ (см. рис. 4), влияние отношения ф/Кд, с иа кинетику выделения твердой фазы, форму и размеры надмолекулярных структур, структурно-механические свойства, а также на устойчивость различных нефтяных дисперсных систем и установить более обшие закономерности для управления этими сложными ироцессами, имеющими важное промышленное значение. [c.43]

Экстремальные изменения радиуса надмолекулярной структуры II толщины сольватного слоя непосредственно влияют на характер зависимости структурно-механической прочности и агрегативной устойчивости нефтяной системы. Кривые изменения этих свойств типичны для многих нефтепродуктов. В точке Ж устойчивость нефтяных дисперсных систем к расслоению на фазы максимальна толщина сольватной оболочки в точке А имеет максимальное значение Я кс, благодаря чему уменьшается движущая сила процесса расслоения. Толстая прослойка дисперсионной среды между надмолекулярными структурами снижает структурно-механическую прочность нефтяных дисперсных систем, первый минимум которой достигается в точке К. Утоньшение сольватного слоя на поверхности надмолекулярных структур повышает движущую силу расслоения системы на фазы. После удаления основной части сольватного слоя (точка 3) дисперсионная среда начинает взаимодействовать непосредственно со слоем надмолекулярной структуры, обуславливая его полное разрушение в точке Б. В этой точке сложные структурные единицы переходят в состояние молекулярного растбора с бесконечной устойчивостью к расслоению на фазы. Предлагаемое объяснение экстремальных изменений структурномеханических свойств и агрегативной устойчивости нефтяных систем справедливо, если считать, что межфазная энергия на границе структурная единица — дисперсионная среда меняется незначительно. [c.41]

Размеры рассмотренных участков реологической кривой могут быть самыми различными в зависимости от природы системы и условий, при которых проводят испытания механических свойств (например, температуры). В коагуляционных структурах систем с твердой дисперсной фазой предел упругости растет с увеличением концентрации частиц и межчастичного взаимодействия. В этом же наиравлении уменьшается область текучести. Для материалов, имеющих кристаллизационную структуру, например для керамики и бетонов, характерны большая (по напряжениям) гуковская область деформаций и практическое отсутствие области текучести — раньше наступает разрушение материала (хрупкость). Поэтому им не свойственны ни ползучесть, ни тиксотропия. Для полимеров с конденсационной структурой наиболее типичны релаксационные явления, включая проявление эластичности, пластичности и текучести. Доля Гуковской упругости в них возрастает с ростом содержания кристаллической фазы. Наличие области текучести у полимеров объясняют разрушением первоначальной структуры и возникновением определенного ориентирования макромолекул, надмолекулярных образований и кристаллитов. По окончании такой переориентации наблюдается некоторое упрочнение материала, а затем с ростом напряжения материал разруилается. В какой-то степени промежуточными реологическими свойствами между свойствами керамики и полимеров обладают металлы и сплавы. У них меньше области гуковской упругости (по напряжениям), чем [c.380]

Из сказанного понятно, что разработка методов определения степени ориентации по данным термической и механической предыстории потребует значительных теоретических и экспериментальных исследований. Создание таких методов является центральной проблемой в разработке способов целенаправленного формирования надмолекулярных структур в процессах переработки аморфных и кристаллических полимеров, поскольку ориентация влияет на механические, оптические и диэлектрические характеристики твердых полимеров. Подробное обсуждение свойств твердых полимеров выходит за пределы настоящей книги. Этот вопрос всесторонне рассмотрен в работах Алфрея [68], Лидермана [69], Трелоара [70], Тобольского [71], Ферри [72], Бики [73], Нильсена [74], Винсента [75], Мак-Крума, Рида и Вильямса [76], Штейна [77], Уорда [78] и Сэмюеля 60]. [c.77]

Некоторые методы переработки полимеров"рассчитаны на то, что формование надмолекулярных структур (структурирование) будет происходить непосредственно в самом процессе переработки. Примерами таких технологических процессов являются формование волокна и экструзионно-выдувное формование с предварительной вытяжкой. В первом примере волокно после фильерного формования для получения нужной структуры должно быть подвергнуто холодной вытяжке (см. разд. 3.7). Во втором примере характер ое время релаксации полимера при температуре формования должно быть достаточно велико, для того чтобы в материале до начала ох. лаждения сохранилась большая часть созданной в процессе формования двухосной ориентации. Таким свойством обладают аморфные полимеры при температуре, несколько превышающей температуру стеклования. Можно назвать эту способность структурируемостью она зависит как от реологических характеристик расплава полимера, так и от его механических свойств при Тд < Т < Г (. [c.615]

КI классу относятся нефтяные дисперсные системы, содержащие надмолекулярные структуры, находящиеся в среде нерастворителя, имеющие максимальную струк-аурно-механическую прочность и минимальную устойчивость (т. А, Б). Введение в такую систему нерастворителя но изменит ее свойств. Добавление растворителя приведет к повышению поверхностной активности надмолекулярных структур и некоторому увеличению устойчивости системы к расслоению. [c.69]

При исследовании механических свойств трех образцов поли-л-ропилена с одинаковой степенью кристалличности, но с различными надмолекулярными структурами были получены различные значения прочности. В ряде случаев было замечено, что при одинаковых размерах сферолитов в разных образцах их механические свойства заметно различаются. Это свидетельствует о том, что они не определяются однозначно размерами сферолитов, а должны зависеть от морфологии и тонкой структуры сферолитов. [c.23]

Возможность упорядочения макромолекул, проявляющегося благодаря межмолекулярному взаимодействию и тепловому движению отрезков цепей (сегментов), определяет наличие у полимеров разных классов надсегментальных и надмолекулярных образований, представляющих собой структуры с различной степенью де,-фектности. Эти надмолекулярные структуры определяют важнейшие механические свойства и кристаллических, и некристаллических полимеров, в частности их деформационные и прочностные свойства. [c.34]

Процессы релаксации оказывают существенное влияние на самые разные физические свойства полимеров. При этом различие надмолекулярной организации полимеров наиболее существенно сказывается на характере изменения их вязкоупругих механических свойств. Существование в полимерах надмолекулярных структур разного вида и степени соверщенства определяет сложный характер протекания релаксационных процессов, что связано с неоднородностью молекулярной упорядоченности. Процессы молекулярной подвижности в неупорядоченной (аморфной) части полимера характеризуются меньшими временами и более узким релаксационным спектром, тогда как для кристаллической части они затруднены (велико время релаксации и широк спектр). На границе аморфных и кристаллических областей и в местах дефектов структуры соответствующие релаксационные характеристики имеют промежуточное значение. [c.138]

Под старением полимеров понимается комплекс химических и физических изменений, приводящих к ухудшению механических свойств и снижению работоспособности изделий из полимеров. В более широком смысле старением может быть названо всякое изменение молекулярной, надмолекулярной или фазовой структуры полимеров и полимерных материалов, приводящее к изменению физико-мехаииче-скнх свойств в процессе хранения или эксплуатации изделий из полимеров. [c.239]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология