Каучукоподобное тело, эластичность

Поэтому при первых попытках определения физики полимеров ей было выделено собственное место в физической механике твердых тел. Это, однако, неверно в принципе (сегодня это кажется очевидным), ибо каучукоподобное состояние, строго говоря, аналогично жидкому, с той только разницей, что изменения размеров и формы полностью обратимы. Впрочем, при всестороннем сжатии каучуки и резины ведут себя как обычные твердые тела. Отнесение физики полимеров к определенной категории агрегатного состояния еще больше запуталось, когда первые теории каучукоподобной эластичности (см. гл. П1 и IV) выявили энтропийную природу этой эластичности, аналогичную упругости газов. [c.9]

Реология — наука о деформационных свойствах материалов. Она тесно связана с другой областью естествознания — механикой сплошной среды (МСС) и заимствует из нее некоторые основные понятия. МСС устанавливает на основе универсальных принципов механики, термодинамики, геометрии наиболее общие и поэтому справедливые для любых материалов законы их поведения под влиянием деформирующих усилий. Материалы как реологические объекты характеризуются упругостью, вязкостью, прочностью и другими реологическими константами. Наличие у материала тех или иных свойств в МСС постулируется и, исходя из этих свойств, предсказывается его поведение под нагрузкой. В отличие от этого реология является наукой материаловедческой. Ее задача — установить, чем на самом деле окажется материал, изготовленный по определенной рецептуре и технологии упругим твердым веществом, текучей жидкостью, эластичным (каучукоподобным) телом, пластичным составом или чем-то иным и как рецептура и технология влияют на реологическое состояние и величины констант. Принято считать, что основной путь решения этой задачи — эмпирический, т. е. необходимо опытным путем устанавливать, как поведет себя материал под нагрузкой. Этот путь познания законов реологии ведет к классификации изучаемых объектов и явлений, в данном случае — реологических. Уже повседневный опыт обращения с различными материалами позволяет разделить их на твердые, жидкие и газообразные. [c.669]

При температурах, превышающих Гот, когда предел вынужденной эластичности обращается в нуль, полимер испытывает эластический разрыв, который наиболее характерен для каучукоподобных тел (эластомеров), эксплуатируемых при температурах выше 5ст Первая, медленная стадия процесса начинается с образования центра разрыва, откуда медленно растет надрыв, подобно трещине при хрупком разрушении (рис 114)). По мере возрастания надрыва повышается напряжение и материал упрочняется вследствие усиливающейся ориентации макромолекул. По достижении некоторого критического напряжения наступает вторая, быстрая стадия, для которой характерна большая скорость распространения фронта разрыва вплоть до окончательного разрушения образца На поверхности разрыва обнаруживается шероховатая зона, связанная с медленной стадией, и зеркальная — с быстрой. [c.421]

Поскольку при деформации происходит выпрямление свернутых макромолекул, энтропия системы уменьшается. При нагревании каучукоподобного тела тепловое движение способствует увеличению беспорядка, т. е. возрастанию энтропии. Следовательно, при нагревании резины должно возрастать сопротивление деформированию. Эти представления позволяют объяснить экспериментальные факты, показывающие, что с ростом температуры модуль эластичности каучукоподобных полимеров увеличивается. [c.186]

Особенности эластичности каучукоподобных тел 189 [c.189]

ОСОБЕННОСТИ ЭЛАСТИЧНОСТИ КАУЧУКОПОДОБНЫХ ТЕЛ [c.189]

При температурах, превышающих Тст, когда предел вынужденной эластичности обращается в нуль, полимер испытывает эластический разрыв, который наиболее характерен для каучукоподобных тел [c.319]

Молекулярный вес этих соединений колеблется от нескольких тысяч до 400 ООО и более. В зависимости от молекулярного веса меняется и их физическое состояние от вязких жидкостей до эластичных, каучукоподобных и твердых тел. [c.131]

Но если вернуться к истории вопроса, то именно потому, что 50—40 лет тому назад наиболее изучаемым явлением в полимерах была каучукоподобная эластичность (высокоэластич-ность), из-за которой механические и кинетические характеристики полимеров при разных способах воздействия на них довольно причудливым образом сочетали в себе черты газов, жидкостей и твердых тел, стартовой площадкой для современной физики полимеров явились молекулярная физика, физическая кинетика и физика твердого тела в той ее части, которая связана с механическими свойствами. Именно эти разделы физики полимеров в настоящее время наиболее развиты (количественно и качественно), и именно на них основываются сегодняшние технологии переработки полимеров в изделия, хотя, повторяем, вовсе не это является основной задачей физики полимеров. [c.5]

Действительно, мы видели, что макромолекулы являются миниатюрными физическими телами, способными не только к изменению формы и размеров, но и к фазовым переходам, с поправками на особенности термодинамики малых систем. Некоторые макроскопические свойства, например, такое как каучукоподобная эластичность, однозначно задаются уже на молекулярном уровне. Другие же существенным образом зависят от способа упаковки макромолекул в полимерном теле. Собственно, этот способ и представляет собой надмолекулярную структуру. Но при упаковке в сплошное тело макромолекулы сохраняют часть своей индивидуальности, разумеется, в первую очередь это относится к гибкоцепным макромолекулам. Способ их упаковки прежде всего зависит от того, сохранялась ли или изменялась (и если изменялась, то как) их конформация во время конденсации. Сильных изменений конформации можно ожидать, например, при кристаллизации, ибо в этом случае достаточно протяженные участки цепей должны рас-64 [c.64]

Пространственные полимеры способны лишь к ограниченному набуханию и полностью лишены текучести при малом числе поперечных связей (мягкие резины) их эластические свойства соответствуют кинетической теории упругости чистого каучука (см. стр. 202—205). Увеличение числа связей между линейными молекулами вызывает уменьшение длины свободных отрезков цепей и их изгибаемости, возрастание жесткости полимера (эбонита) и, наконец, полный переход каучукоподобной эластичности в обычную упругость твердых тел. Теория пространственных сеток линейных полимеров разрабатывалась Ф. Уоллом, П. Флори, Б. А. Догадкиным, Г. М. Бартеневым и др. [c.215]

В 1879 г. Бушарда обнаружил, что в присутствии концентрированной соляной кислоты жидкий изопрен (т. кип. 34,08 °С) превращается в массу, которая после отгонки неизменившейся части образует твердое тело, обладающее эластичностью и другими свойствами самого каучука . Превращение изопрена в каучукоподобный продукт протекает без поглощения или выделения каких-либо веществ. Поэтому можно полагать, что в этом случае имеет место процесс полимеризации, а каучук можно рассматривать как полимер изопрена. [c.25]

Заслуживает внимания совпадение явлений высокоскоростного раздира с явлениями, наблюдаемыми при хрупком разрыве материалов с обычной упругостью. В резине внутреннее трение должно снижать как скорость упругих волн , так и скорость распространения раздира, но для типичных вулканизатов этот эффект незначителен. Хотя вязко-упругие скоростные эффекты уменьшают различие между обычной упругостью и каучукоподобной эластичностью при больших скоростях деформации, все же максимальные скорости деформации при раздире являются недостаточно высокими, чтобы рассматривать поведение резины как обычного хрупкого тела. [c.54]

Важнейшим свойством натурального каучука (так же как и синтетических) является эластичность. Под эластичностью понимают способность тела к восстановлению первоначальной формы после освобождения его от деформирующих усилий. Проявление эластических свойств каучукоподобными веществами в большей мере обусловливается длинноцепочечным строением молекул, чем их химическим составом. [c.352]

В случае твердых тел, в частности кристаллов, свойства системы определяются междуатомными силами, поскольку кинетическая подвижность атомов сильно ограничена. Однако недавно было установлено, что молекулы или группы молекул могут обладать кинетической подвижностью даже и в твердых телах. В частности, хорошо установлена подвижность частиц у каучукоподобных материалов. Это обстоятельство привело к кинетической теории эластичности каучука по аналогии с кинетической теорией газов. [c.76]

При охлаждении каучука или полиизобутилена до достаточно низкой температуры происходит переход в стеклообразное состояние. При этом изменяются физические свойства продукта, происходит превращение в хрупкий и нерастяжимый материал. Увеличиваются теплоемкость и коэффициент теплового расширения. Однако, в отличие от плавления твердых тел, не происходит поглощения скрытой теплоты плавления или внезапного увеличения объема. Это явление получило название перехода второго рода , так как получается непрерывный переход, не сопровождающийся изменением теплосодержания и объема вещества. Переход второго рода — это температура, при которой все каучукоподобные вещества теряют свойства высокой эластичности и становятся хрупкими и выше которой всякий полимерный продукт приобретает каучукоподобные качества. Переход второго рода наблюдался в случае всех исследованных полимеров. В табл. 20 приведены темнературы перехода второго рода Tg) для ряда полимеров. [c.75]

Основное и наиболее характерное свойство каучукоподобных веществ — высокая эластичность. Высокая эластичность является свойствам аморфных, но не кристаллических тел. [c.426]

Высокая эластичность. Каучук и некоторые другие высокополимеры обладают тем замечательным свойством, что их можно растягивать под действием приложенного напряжения не разрывая, а после снятия напряжения они сокращаются и снова достигают первоначальных размеров. Другим замечательным свойством этих веществ является то, что если их растягивать, изменяя температуру, то повышение температуры вызывает их сжатие, в противоположность обычному расширению твердых тел и жидкостей. Эти свойства легко объяснимы на основании структуры каучукоподобных веществ. Все такие вещества имеют довольно длинные цепочки, обладающие значительной свободой движения между точками, где их поперечно пересекают химические связи или клубки. В условиях, когда цепи довольно слабо притягиваются друг к другу, их тепловое движение может быть очень значительным. Результатом такого- движения яв- [c.619]

Такиан образом, в то время как упругость кристаллических тзл обусловлена взаимодействием между молекулами, упругость газа и каучукоподобных тел имеет кинетическую природу. Это различие в природе эластичности неизбежно отражается на температурном коэфициенте модулей упругости. При повышении температуры модуль кристаллических тел уменьшается, в то время как модули газа и каучукоподо(бных тел увеличиваются. Это обусловлено тем, что в случае кристаллов повышение температуры вызывает увеличение объема тела, т. е. увеличение расстояний между частицами и, следовательно, менее резкое [c.191]

Этот опыт показывает, что упругое поведение каучукоподобных тел существенно зависит от двух параметров времени и температуры. Опубликован ряд работ о влиянии температуры на эластичность. Среди них для нашей цели достаточно указать на недавнюю работу Миллинса [99], который измерял отскок маятникового копра после удара о кусок резины. Примеры полученных данных для разных типов каучуков показаны на фиг. 98, на которой представлена температурная зависимость эластичности, определенной как отношение энергий после и до удара. Можно видеть, что во всех случаях эластичность проходит через минимум, который у всех каучуков, за исключением бутил- [c.198]

Способность тел к таким большим обратимым деформациям называется высоко41 эластичностью, эластичностью, каучукоподобностью, а сами тела — эластомерами, эластиками, каучукоподобными материалами. [c.153]

Чем больше молекулярный вес линейных кремнийорганических полимеров, тем выше их высокоэластические свойства, прочность ТАБЛИЦА 69 температура плавления. Низшие члены полимергомологического ряда линейных кремнийорганических полимеров представляют собою жидкости по мере увеличения молекулярного веса наблюдается переход к вязким, пластичным телам и, наконец, к твердым, эластичным, каучукоподобным пслихмерам (табл. 69). [c.622]

Реакция полимеризации изобутилена в высокомолеку.тяр-ные продукты с приА1енением в качестве катализатора серной кислоты или фтористого бора была открыта А. М. Бутлеровым еще в 1873 г. [16] и затем систематически изучалась С. В. Лебедевым [17, 18, 19]. После этого в течение последних 15—20 лет во всех странах было выдано не менее 300 патентов на получение высокомолекулярных полимеров изобутилена и других углеводородов, выпускавшихся под всевозможными названиями оппа-нол, бутилкаучук, вистанекс, эксанол и др. Молекулярный вес этих соединений колеблется в пределах от нескольких тысяч до 400 ООО и выше. В зависимости от этого меняется и их физическое состояние — от вязких жидкостей до эластичных, каучукоподобных и твердых тел. [c.485]

Морфология сшитых полимеров зависит от ряда факторов, таких как степень поперечного сшивания, структура полимера, подвергавшегося сшиванию (кристалл, аморфное твердое тело, жидкость), последующая термическая и механическая обработка образца. Теория каучукоподобной эластичности базируется на предположении, что любое взаимодействие между соседними цепями незначительно влияет на статистическую природу упругих свойств полимеров. Однако, как отметил Джи некоторые расхождения между теорией и экспериментом, вероятно, связаны именно со взаимодействием упорядоченно расположенных молекул. Если бы это объяснение оказалось правильным, можно было бы предположить, что полимеры, которые сшиваются в аморфном твердом или жидком состоянии, сохраняют до некоторой степени пачечную структуру. При сшивании твердых полимеров в кристаллическом состоянии образуются (как свидетельствуют последние результаты Сэлови и Келлера ) первичные связи между складками молекул в полимерных кристаллах. Показано что молекулярная ориентация в сшитых кристаллизующихся полимерах при температурах выше точки плавления несшитого полимера возможна лишь при небольших степенях сшивания. [c.22]

Температура перехода каучукоподобного полимера в стеклообразное состояние является показателем его морозостойкости — низкотемпературным пределом сохранения эластических свойств. Для эластомеров регулярной структуры (НК, СКИ-3, СКД, СКТ, наирит и др.) в определенных температурных условиях можпв наблюдать потерю эластичности в результате кристаллизации, однако и для них при понижеыии температуры возмо. кен п еход в стеклообразное состояние аморфной фазы при этом эластомеры приобретают свойства твердого тела. [c.28]

Задачей настоящей статьи является краткое рассмотрение вопроса, какими путями химический состав твердых полимеров оказывает влияние на их структуру и физические свойства. Проблема,— как и почему цепные молекулы укладываются в относительно жесткие сочетания, образуя твердые тела с характеристическими степенями эластичности, температурой плавления, электрическими свойствами и т. п.,—тесно связана с тематикой других статей (см. Advan ing- Fronts in hemistry, vol. I), в которых молекулярная структура сопоставляется с физическими и механическими свойствами отдельных полимеров (производных целлюлозы, каучука и т. п.) или с различными состояниями полимеров (волокнистым, каучукоподобным, пластичным или в растворе) и в которых трактуется ход реакций полимеризации. [c.9]

Ранее указывалось, что образование узлов и другие затруднения, которые почти наверно имеются в длинных молекулах высокополимерных твердых веш.еств, приводят к тому, что даже после такого общего упорядочения, какое показано для волокна на p . 15, все же остается некоторое количество неупорядоченных цепей. Эта часть твердого веи ества, не обладающая способностью к упорядочению (или к кристаллизации), придает твердому телу некоторою мягкость, как это уже описы алось выше для предельного случая полной неупорядоченности. Такая аморфная или мезоморфная фракция, повидимжу, обусловливает в основном вязкость и растяжимость некоторых пластиков, так же как их способность амортизировать удары и толчки и в особенности эластичность,, способность синтетических волокон к усадке (сокращению) и другие каучукоподобные свойства [41,45]. Прямым доказательством существования этого тягучего компонента является кривая на рис. 16. Полоски вытянутого на холоду волокна из закаленного поллгексаметллен-себацинамида укреплялись в прозрачной нагревательной- [c.31]

Изучение каучукоподобных веществ не может быть отделено от изучения цепных выеокополимеров вообще. Вещества, рассматриваемые обычно как каучукоподобные, представляют собой такие высокополимеры с длинными цепными молекулами, для которых характерны широко известные свойства мягкости и эластичности при комнатной температуре. Однако подобными свойствами обладает множество цепных высокополи-меров в определенной области температур, специфичной для каждого вещества. Действительно, с повышением температуры все цепные полимеры, состоящие нз чрезвычайно длинных молекул (несколько тысяч атомов в цепи), проходят через каучукоподобное состояние, если только раньше достижения подходящей температуры не произойдет химического разложения. Положение каучукообразного состояния в ряду других известных агрегатных состояний вещества иллюстрируется рнс. 1. Вещества, состоящие из малых молекул, образуют при низких температурах кристаллические твердые тела и резко плавятся, переходя в подвижную жидкость с возрастанием длины молекулы (в гомологических рядах, как, например, нормальные парафиновые углеводороды) точка плавления повышается и одновременно растет вязкость жидкости. Точка плавления с увеличением молекулярной длины не растет неограниченно и для очень длинных молекул становится практически постоянной вязкость жидкости продолжает расти до тех пор, пока она не станет так велика, что вещество приобретает почти такую же связность, как твердое [c.137]

Пространственные полимеры. Пространственные полимеры охватывают большую группу разнообразных чрезвычайно важных в техническом отношении полимеров. Образование пространственных полимеров из линейных молекул наблюдается у различных систем, начиная от гелей вплоть до продуктов вулканизации каучука, дубления белков и др. Кау- чуки и коллаген практически используют преимущественно в виде трехмерных полимеров шерсть является природным пространственным полимером, в котором пептидные цепи соединены дисульфидными связями. Пространственные структуры линейных полимеров образуются также нри введении активных наполнителей (например, сажи в каучук), где узлы сетки образованы действием поверхностных и химических сил па частицах наполнителя. Истинные пространственные полимеры с химическими связями между линейными молекулами образуются путем их реакции с бифункциональными молекулами (например, дитиолами), с атомами серы или кислорода, при действии излучений и др. Пространственные нолимеры способны. тишь к ограниченному набуханию и полностью лишены текучести при увеличении числа связей между линейными молекулами длина свободных отрезков цепей и их изгибаемость у.меньшаются, возрастает жесткость полимера (например, эбонит) и наконец каучукоподобная эластичность полностью переходит в обычную упругость твердых тел. [c.276]

Термоэластичное каучукоподобное твердое тело с высоким эластичным растяжением [c.84]

При хранении полимеризата нй воздухе вес его постепенно увеличивается вследствие поглощения кислорода, а свойства вещества в результате резко меняются. Из эластичной массы, в конце концов, получается хрупкий сухарь. Для защиты полимеризата От окисления необходимо ввести в его состав противоокислитель. В качестве противоокислителей в данном случае пригодны те же вещества, какие применяются для натурального каучука [40]. Наибольшее применение получили альдоль-а-нафтиламин (эджрайт) и фенил- -нафтиламин. Противоокисли-тели применяются в количестве 0,5—1% к весу полимеризата. Испытание вулканизатов, изготовленных из заправленных каучуков, после длительного их хранения (до 1,5 лет) показывает, что нежелательных изменений с каучукоподобным материалом не происходит. [c.326]

Есть еще ряд явлений, связанных с подобной термоэластической аномалией каучукоподобно-эластичных тел [298, 301], но мы здесь ограничимся лишь указанием на их существование. [c.312]

В нерастянутом состоянии цепи нитевидных молекул не упорядочены и не ВЫТЯНУТЫ в длину. При растяжении, в результате которого цепи ориентируются более или менее параллельно, они проходят одна мимо другой как в вязкой жидкости при ее течении, но не могут, как в ней, полностью отделиться одна от другой. Следовательно, между цепями должно существовать слабое сцепление, которое делает невозможным полный отрыв, но оно не настолько сильно, чтобы препятствовать вытягиванию цепей в длину, в то время как они скользят одна вдоль другой. Поперечные связи у природного каучУка развиты лищь незначительно при большой пластичности каучУк все же только мало эластичен, так как после растяжения он частично сохраняет длительное время свою кристаллическую структуру и лищь медленно сокращается. В результате вулканизации, при которой атомы серы вызывают образование более прочных поперечных связей между цепями, взаимодействие их между собой усиливается. Если это усиление находится в пределах определенных границ, то оно не препятствует заметно вытягиванию и ориентации цепей под действием растягивающей силы однако оно делает невозможным отрыв всех тех цепей, которые в природном каУЧУке не были поперечно связаны между собой, при вулканизации же соединились за счет непрочных поперечных связей. Если в каУЧУк входит столько серы, что отдельные цепи образуют поперечные связи одна с другой несколькими серными мостиками , то цепи фиксируются в своей невытянутой форме и в неориентированном положении растяжение более невозможно тогда налицо эбонит, который обладает лишь эластичными свойствами обыкновенного твердого тела. Данное здесь представление не во всех деталях совпадает с изложением К. Г. Мейера [325]. Последний говорит о характерных конститутивных особенностях состояния каучУка и каучукоподобных веществ, которое он называет резиноподобным состоянием, следующее атом или атомная группа в одном направлении являются твердыми , т. е. связаны с двумя соседями связями, подобными имеющимся в твердых телах и обусловливающими их высокое внутреннее трение в двух других измерениях они, наоборот, жидки , т. е. связаны с другими соседями связями, подобными имеющимся в жидкостях и характерными для их вязких свойств. Мейер утверждает, что все высокомолекулярные органические цепные высокополимеры путем повышения температуры могут быть переведены в резиноподобное состояние, если высокая температура не вызывает разрыв связи цепей (такого же мнения, по-видимому, придерживается также Г. Марк [320]). Это утверждение является необходимым следствием из его предпосылок, с экспериментальной же точки зрения до сих пор нет и малейшего доказательства их правильности. Наоборот, с точки зрения эксперимента можно сказать, что далеко не все нитевидные молекулы могут давать каучукоподобные массы ПОЭТОМУ это последнее положение лежит в основе наших рассуждений. Если оно правильно, то предпосылки Мейера должны быть сформулированы слишком УЗКО. В них упускается из виду, что у тел с каУчукоподобной эластичностью не может происходить полного отрыва одних молекул от других, как в жидкостях или смолоподобных веществах, так как в этом случае не наблюдалось бы эластичности. Рассматриваемая нами здесь как необходимая для объяснения эластичности слабая поперечная связь цепей между собой, [c.314]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология