На главную

Статья по теме: Двухфазной структуры

Предметная область: полимеры, синтетические волокна, каучук, резина

Скачать полный текст

При изучении многими методами микроструктуры смешанных в расплаве термодинамически несовместимых полимеров ПЭ и ПС различных молекулярных масс при всевозможных соотношениях компонентов было установлено [428], что степень дисперсности частиц в двухфазной системе определяется не" химической природой дисперсной фазы, а различием в реологических свойствах и и составе фаз. Чем больше различие в вязкости и высокоэластичности компонентов, тем сильнее влияние состава смеси на ее дисперсность. Основные закономерности формирования структуры в смеси расплавов сводятся к следующему: если вязкость и высокоэластичность компонента, количество которого недостаточно, значительно больше, чем основного компонента, то образуется грубодисперсная композиция; если, наоборот, меньший .компонент хорошо распределяется в системе. Если вязкости компонентов близки, то образуется высокодисперсная смесь независимо от того, какой компонент является дисперсной фазой, какой — дисперсионной средой. Образование взаимопроникающей двухфазной структуры возможно только в том случае, когда соотношения между вязкостью и высоко-[2, С.214]

Казалось бы естественным изучение фазового состава основывать главным образом на исследовании микроструктуры смеси полимеров. Прямое исследование микроструктуры в световом (фазово-контраст-ном) или электронном микроскопе при современных методах подготовки образцов дает интересную информацию о структуре смеси [2, 3, 77, 78, 80, 84, 85, 88—90, 155—165 и др.]. Этот метод дает также информацию, которую вообще нельзя получить другими методами. Но метод имеет и свои недостатки, самый основной из которых обусловлен высокомолекулярной природой полимеров. Если в смеси полимеров размер частиц дисперсной фазы составляет, например, 100— 150 А, то это могут быть либо действительно частицы второй фазы, либо такие микронеоднородности, которые свойствами фазы не обладают. Действительно, одна макромолекула, свернутая на себя, имеет размер указанного порядка. Если полимеры совместимы и произошло диспергирование до отдельных макромолекул, то под микроскопом такие макромолекулы могут выглядеть как частицы второй фазы, даже если произошло самопроизвольное растворение одного полимера в другом. В истинных растворах низкомолекулярных веществ обычно происходит ассоциация однородных молекул. Если макромолекулы образуют ассоциат еще до возникновения новой фазы, то он может иметь размеры обычных коллоидных-частиц. Поэтому наличие микронеоднородности, видимой в микроскоп, не есть еще однозначное подтверждение наличия двухфазной структуры: система двухфазна тогда, когда свойства частички идентичны свойствам большого объема материала дисперсной фазы. В сущности такой подход следует из определения Гиббса. Так, в,,книге Киреева ([166], стр. 232) сказано: «Фаза >— совокупность всех гомогенных частей системы, одинаковых по составу и по всем химическим и физическим свойствам (не зависящим от количества вещества) и отграниченных от других частей системы некоторой поверхностью (поверхностью раздела)».[4, С.35]

Наличие двухфазной структуры таких систем доказано прямыми электронно-микроскопическими исследованиями200-155.[1, С.73]

Это, естественно, сближает модели студней, построенные по гипотезе двухфазной структуры и по гипотезе макромолекулярной сетки. Однако все же между ними сохраняется принципиальное различие, которое сводится к существованию термодинамического «барьера» между фазами, что выражается в равенстве химических потенциалов каждого из компонентов в обеих фазах.[3, С.211]

Заметим также, что малое межфазное натяжение в коллоидной системе может обеспечить ее термодинамическую устойчивость при сохранении двухфазной структуры [187]. В системе полимер — полимер — растворитель была экспериментально показана возможность самопроизвольного эмульгирования одного растворителя в другом [183]. В смеси полимеров в отсутствие растворителя такой процесс не реализуется из-за высокой вязкости, однако термодинамическая устойчивость уже полученной дисперсии полимера в полимере в принципе достижима при достаточно малом межфазном натяжении и малом размере частиц дисперсии.[4, С.44]

Попутно обсуждается вопрос о мнимом противоречии гипотезы двухфазного строения студней второму закону термодинамики. Отмечается, что восстановление двухфазной структуры высушенного студня при его увлажнении представляет собой нормальное явление осмотического проникновения низшмолекулярной жидкости в те области сосредоточения низкомолекулярных фракций, которые образовались при первичном возникновении студня за счет эффекта фракционирования.[3, С.210]

Динамическая прочность. Впервые увеличенное число циклов до разрушения при многократной деформации вулканизатов из смеси каучуков (натурального и бутадиен-стирольного) было обнаружено в 1958 г. [172]. В то время подобные результаты казались необычными или даже сомнительными (при учете двухфазной структуры исследованной в работе [172] смеси НК и БСК). Впоследствии повышенное сопротивление утомлению вулканизатов из смеси каучуков было продемонстрировано на многих парах полимеров. Типичные результаты для вулканизатов смеси СКД и GKH-18 приведены на рис. 9. Видно, что независимо от режима утомления динамическая выносливость смесей изменяется по кривой с максимумом.[4, С.39]

Неоднократно делались попытки получить формулу, позволяющую рассчитать вязкость смеси, зная вязкость полимеров и их соотношение. Очевидно, что формула должна учитывать двухфазную структуру и то, какой из полимеров образует непрерывную среду. Но, к сожалению, такого рода формул мало, большинство авторов наличие двухфазной структуры смеси не учитывает.[4, С.45]

Форма частиц дисперсной фазы в смеси полимеров, полученной смешением расплавов на вальцах, экстру-дерах и т. д., обычно вытянутая, что обусловлено ориентирующим действием сдвиговых деформаций. Малое поверхностное натяжение на границе раздела полимер — полимер (несколько дин/см*) и высокая вязкость смеси ведут к фиксации ориентированной двухфазной структуры и, следовательно, обусловливают резкую анизотропию свойств смеси, особенно прочноЬ-ти. При экструзии и вытяжке смеси полимеров также образуются анизотропные материалы с волокнистой структурой, что необходимо учитывать при переработке.[7, С.218]

Форма частиц дисперсной фазы в смеси полимеров, полученной смешением расплавов на вальцах, экстру-дерах и т. д., обычно вытянутая, что обусловлено ориентирующим действием сдвиговых деформаций. Малое поверхностное натяжение на границе раздела полимер — полимер (несколько дин/см'2) и высокая вязкость смеси ведут к фиксации ориентированной двухфазной структуры и, следовательно, обусловливают резкую анизотропию свойств смеси, особенно прочности. При экструзии и вытяжке смеси полимеров также образуются анизотропные материалы с волокнистой структурой, что необходимо учитывать при переработке.[6, С.218]

Стабильность свойств смесей полимеров при эксплуатации. В процессе эксплуатации в условиях действия напряжения и агрессивных сред полимеры, как известно, подвергаются старению, что сопровождается изменением (ухудшением) их свойств. В смеси полимеров помимо обычного процесса старения в каждой полимерной фазе может происходить изменение параметров двухфазной структуры в результате изменения размеров и формы частиц, а также глубины межфазного слоя. Термодинамическая неравновесность смесей полимеров и их двухфазная структура всегда создавали опасение малой устойчивости смесей полимеров при эксплуатации. Такое описание, однако, не является обоснованным, как это показали следующие эксперименты.[4, С.43]

... отрезано, скачайте архив с полным текстом ! Полный текст статьи здесь



ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА СТУДЕНТАМ!!!
Задачи по теоретической механике из сборника курсовых работ под редакцией А.А. Яблонского, Кепе, Диевского. Быстро, качественно, все виды оплат, СМС-оплата.
А также: Готовые решения задач по теормеху из методичек Тарга С.М. 1988 и 1989 г. и задачника Мещерского. Решение любых задач по термеху на заказ.
Если Вам нужны решения задач по Физике из методички Чертова А.Г. для заочников, а также решебнки: Прокофьева, Чертова, Воробьёва и Волькинштейна. Решение любых задач по физике и гидравлике на сайте fiziks.ru
Что самое приятное на любом из этих сайтов Вы можете заказать решение задач по другим предметам: химия, высшая математика, строймех, сопромат, электротехника, материаловедение, ТКМ и другие.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Шварц А.Г. Совмещение каучуков с пластиками и синтетическими смолами, 1972, 224 с.
2. Липатов Ю.С. Физическая химия наполненных полимеров, 1977, 303 с.
3. Папков С.П. Физико-химические основы переработки растворов полимеров, 1971, 372 с.
4. Голда Р.Ф. Многокомпонентные полимерные системы, 1974, 328 с.
5. Шеин В.С. Основные процессы резинового производства, 1988, 160 с.
6. Кабанов В.А. Энциклопедия полимеров Том 3, 1977, 576 с.
7. Каргин В.А. Энциклопедия полимеров Том 3, 1977, 575 с.

На главную