На главную

Статья по теме: Агрегатных состояний

Предметная область: полимеры, синтетические волокна, каучук, резина

Скачать полный текст

Из трех обычных агрегатных состояний полимеры не могут существовать только в газообразном — хотя можно представить себе коллоидный аэрозоль, состоящий из макромолекул, свернувшихся в глобулы. Аналогом газообразного состояния полимеров являются их растворы, хотя, как мы подчеркивали в гл. IV, эта аналогия ограниченна: принципы кинетической теории газов к растворам полимеров неприложимы.[5, С.320]

Области существования разных агрегатных состояний зависят от температуры и содержания пластификатора. Их определяют путем построения термомеханических кривых. В области перехода от твердого к высокоэластическому и от высокоэластического к вяз-котекучему наблюдается резкое увеличение деформации с повышением температуры. Температуры, при которых наблюдается резкий рост деформации, получили название соответственно: температура стеклования Тс и температура текучести Тт.[7, С.230]

У полимеров в отличие от низкомолекулярных соединений как отдельный вид состояния вещества рассматривают релаксационные (физические) состояния. У низкомолекулярных соединений границы физических состояний совпадают с границами агрегатных состояний. Под физическим состоянием полимера понимают состояние, равновесное для данной температуры. Физические состояния определяются особенностями подвижности атомов, групп атомов, звеньев, сегментов, макромолекул и элементов надмолекулярной структуры при данной температуре. Переходы из одного равновесного состояния в другое являются релаксационными процессами, т. е. при изменении температуры данное равновесное состояние полимера уже становится неравновесным, а переход из неравновесного состояния в новое равновесное в результате тепловых движений происходит во времени. Это время характеризует скорость релаксационного процесса. У низкомолекулярных соединений оно очень мало и им пренебрегают. У полимеров время релаксации может быть очень большим и оказывать существенное влияние на их поведение. Поэтому равновесные физические состояния называют релаксационными состояниями. Повышение температуры, понижение энергии межмолекулярного взаимодействия и уменьшение размеров элементов надмолекулярной структуры приводят к ускорению релаксационных процессов, т. е. к ускорению достижения системой равновесного состояния.[4, С.147]

Еще раз укажем, что аморфный полимер во всех трех областях, в частности, в области каучукоподобной эластичности //, надлежит рассматривать как расплав. Это существенно, ибо ряд в принципе кристаллизующихся полимеров (например, полиэтилен-терефталат) можно быстрым переохлаждением перевести в стеклообразное и вполне аморфное состояние. Правда, при этом в области // (именно из-за релаксационного «расстекловывания») возникает сегментальная подвижность, а она, в свою очередь, может способствовать кристаллизации. Расплав вновь появится в этом случае при Гх. п. Что касается агрегатных состояний, или степени твердоподобия, то, как уже указывалось, их не удается трактовать однозначно, как для простых веществ. Впрочем, -различие это в значительной мере кажущееся, если мы ограничиваемся таким механическим свойством, как податливость; тогда перемещая стрелку действия, можно нивелировать разницу между этими состояниями; напротив, если рассматривать обратимость деформаций, специфика полимеров, особенно состояния каучукоподобной эластичности, станет бесспорной. Эта бесспорность лишь подчеркивается тем обстоятельством, связанным с зыбкостью границ (особенно для Гт), что расплавы выше Гт и даже достаточно разбавленные растворы гибкоцепных полимеров при очень быстрых воздействиях проявляют не только твердоподобие, но и высокоэластичность при вполне умеренных частотах (см. гл. V).[1, С.80]

Именно поэтому, рассматривая механические свойства полимеров, целесообразно вместо фазово-агрегатных состояний говорить о деформационных состояниях; как уже упоминалось, это эквивалент термина «релаксационные состояния». Стеклообразное состояние относится как раз к категории деформационных.[1, С.80]

На рис. XV. 1 даже в несколько утрированной форме показано, что переходы между мезофазами разной степени порядка — это переходы первого рода. Это не только экспериментальный факт: термин мезоморфный имеет прямой физический смысл, подчеркивая, что фазово-агрегатных состояний не два,[5, С.349]

Пока мол. масса относительно мала все фпзич. и хпмич. свойства молекулы быстро изменяются с увеличением М. Однако по достижении нек-рого предела дальнейшее возрастание М перестает существенным образом отражаться на этих свойствах. Этот предел быстрее всего достигается для агрегатных состояний (жидкие олигомеры становятся воскоподобными уже при п порядка 20—30), несколько медленнее — для химич. свойств (исчезает влияние концевых групп) и еще медленнее — для механич. и релаксационных свойств (см. также Олигомеры).[9, С.52]

Пока мол. масса относительно мала все физич. и химич. свойства молекулы быстро изменяются с увеличением М. Однако по достижении нек-рого предела дальнейшее возрастание М перестает существенным образом отражаться на этих свойствах. Этот предел быстрее всего достигается для агрегатных состояний (жидкие олигомеры становятся воскоподобными уже при п порядка 20—30), несколько медленнее — для химич. свойств (исчезает влияние концевых групп) и еще медленнее — для механич. и релаксационных свойств (см. также Олигомеры).[12, С.50]

Грубой моделью аморфно-кристаллического полимера является сетка, узлы которой образованы кристаллитами, играющими роль зажимов, а деформационные свойства обусловлены аморфными сочленяющими участками, состоящими из «проходных» цепей. Доля этих цепей составляет обычно 30—40%. Таким образом, классическое понятие фазы и агрегатных состояний (твердое — жидкое) здесь неприменимо, и кристаллит постепенно переходит в аморфную область без четкой границы раздела.[6, С.73]

Физическая природа высокоэластической деформации отлична от природы деформации твердых тел, но сходна с молекулярно-ки-нетической (энтропийной) природой упругости газов. Например, равновесное напряжение в деформированной резине, как и давление сжатого газа при заданном объеме, пропорционально абсолютной температуре. Такое сочетание в высокоэластических материалах свойств трех агрегатных состояний является уникальным.[2, С.61]

Сшивание препятствует необратимым перемещениям макромолекул и вязкому точению материала в целом. Сшитые полимеры, как и упругие твердые тела, способны восстанавливать свою форму после разгрузки, но по другим свойствам (тепловое расширение, сжимаемость) они близки к низкомолекулярным жидкостям. Высокоэластич. деформация отлична по своей природе от деформации твердых (кристаллнч. и стеклообразных) тел, но сходна с молекулярно-кинетич. (энтропийной) упругостью газов. Напр., равновесное напряжение в деформирован, резине, как и давление сжатого газа, при заданном объеме пропорционально абсолютной темп-ре. Сочетание в высокоэластич. материалах физич. свойств трех агрегатных состояний является уникальным.[10, С.281]

... 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. Бартенев Г.М. Курс физики полимеров, 1976, 288 с.
2. Бартенев Г.М. Физика и механика полимеров, 1983, 392 с.
3. Аверко-Антонович И.Ю. Методы исследования структуры и свойств полимеров, 2002, 605 с.
4. Азаров В.И. Химия древесины и синтетических полимеров, 1999, 629 с.
5. Бартенев Г.М. Физика полимеров, 1990, 433 с.
6. Вострокнутов Е.Г. Переработка каучуков и резиновых смесей, 1980, 281 с.
7. Серков А.Т. Вискозные волокна, 1980, 295 с.
8. Марихин В.А. Надмолекулярная структура полимеров, 1977, 240 с.
9. Кабанов В.А. Энциклопедия полимеров Том 2, 1974, 516 с.
10. Каргин В.А. Энциклопедия полимеров том 1, 1972, 612 с.
11. Каргин В.А. Энциклопедия полимеров Том 1, 1974, 609 с.
12. Каргин В.А. Энциклопедия полимеров Том 2, 1974, 514 с.

На главную