Полимерные соединения и их применение. Максанова Л.А - 51 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВСГУТУ | Улан-Удэ

Составители: 

Рубрика: 

При высокоэластической деформации происходит поворот
сегментов гибких цепных полимерных молекул без измене-
ния среднего расстояния между цепями и без сдвига центра
тяжести всей макромолекулы. Значит, высокоэластическое
состояние является вязкотекучим по отношению к сегмен-
там и твердым по отношению к макромолекулам в целом.
На графике общей кривой деформации (см. рис.22)
высокоэластическая деформация изображается участком
АВС, а при снятии напряжения – участком А
1
/
В
1
/
. Участок
А
1
/
В
1
/
меньше АВС, это связано с тем, что высокоэластиче-
ская деформация, являясь обратимой теоретически, в реаль-
ности делится на два вида:
а) АВ при снятии нагрузки А
1
/
В
1
/
– мгновенная высо-
коэластическая деформация с малыми периодами релакса-
ции;
б) ВС (при снятии нагрузки В
1
/
С
1
/
) – запаздывающая
высокоэластическая деформация с большими периодами
релаксации (имеет необратимый характер остаточная (пла-
стическая) деформация).
Высокоэластическую деформацию можно выразить по
уравнению:
τ
η
σσ
ε
⋅
+=
E
эв ..
, где σ - напряжение, Е – модуль уп-
ругости, τ - время эксперимента, η - вязкость системы, со-
ответствующей запаздывающей высокоэластической де-
формации.
Развитие деформации цепной макромолекулы проис-
ходит в результате поворота неориентированных участков
цепи. Для поворота или изменения участков требуются оп-
ределенное время. Поэтому высокоэластическая деформа-
ция отстает от изменения внешнего напряжения.
Помимо этого, процесс перегруппировки сегментов
сопровождается преодолением межмолекулярного, а при
скрученных макромолекулах и внутримолекулярного взаи-
модействия. Отсюда, высокоэластическая деформация – это
способность полимера в высокоэластическом состоянии де-
формироваться до больших значений относительного удли-
нения, а при снятии нагрузки – сокращаются до исходных
размеров образца. Однако, подобная высокоэластическая
деформация в чистом виде возможна только тогда, когда
скорость поворота звеньев или сегментов и скорость пере-
мещения макромолекул (что приводит к необратимым де-
формациям) настолько отличаются, что необратимой дефор-
мацией по сравнению с высокоэластической можно пренеб-
речь.
Исходя из вышеизложенного видно, что полимер может
обладать высокоэластической деформацией при наличии
достаточно большой гибкости макромолекул и высокой ско-
рости изменения их конформационных форм. Отсюда, для
характеристики высокой эластичности полимеров необходи-
мо знать природу и степень гибкости макромолекул, а также
скорость изменения конформации (скорость релаксационных
процессов).
Высокоэластическая деформация линейных полимеров
неравновесна. В состоянии полного равновесия система ли-
нейных макромолекул не может быть напряженной, по-
скольку для них наиболее вероятным состоянием является
скрученная, а не вытянутая ее форма. Очевидно, что после
того, как высокоэластичный полимер будет растянут, вытя-
нувшиеся при этом макромолекулы будут иметь стремление
к возвращению в прежнее скрученное состояние в результате
перемещения цепей молекул относительно друг другу, то
есть течения материала, а внутреннее напряжение практиче-
ски упадет до нуля. При этом полимер переходит в другое
равновесное состояние, и его высокоэластическая деформа-
ция исчезнет. Для создания равновесной высокоэластичной
деформации проводят установление поперечных химических
связей между линейными цепями макромолекул, то есть 
При высокоэластической деформации происходит поворот              модействия. Отсюда, высокоэластическая деформация – это
сегментов гибких цепных полимерных молекул без измене-            способность полимера в высокоэластическом состоянии де-
ния среднего расстояния между цепями и без сдвига центра          формироваться до больших значений относительного удли-
тяжести всей макромолекулы. Значит, высокоэластическое            нения, а при снятии нагрузки – сокращаются до исходных
состояние является вязкотекучим по отношению к сегмен-            размеров образца. Однако, подобная высокоэластическая
там и твердым по отношению к макромолекулам в целом.              деформация в чистом виде возможна только тогда, когда
      На графике общей кривой деформации (см. рис.22)             скорость поворота звеньев или сегментов и скорость пере-
высокоэластическая деформация изображается участком               мещения макромолекул (что приводит к необратимым де-
АВС, а при снятии напряжения – участком А1/В1/. Участок           формациям) настолько отличаются, что необратимой дефор-
А1/В1/ меньше АВС, это связано с тем, что высокоэластиче-         мацией по сравнению с высокоэластической можно пренеб-
ская деформация, являясь обратимой теоретически, в реаль-         речь.
ности делится на два вида:                                              Исходя из вышеизложенного видно, что полимер может
       а) АВ при снятии нагрузки А1/В1/ – мгновенная высо-        обладать высокоэластической деформацией при наличии
коэластическая деформация с малыми периодами релакса-             достаточно большой гибкости макромолекул и высокой ско-
ции;                                                              рости изменения их конформационных форм. Отсюда, для
       б) ВС (при снятии нагрузки В1/С1/) – запаздывающая         характеристики высокой эластичности полимеров необходи-
высокоэластическая деформация с большими периодами                мо знать природу и степень гибкости макромолекул, а также
релаксации (имеет необратимый характер остаточная (пла-           скорость изменения конформации (скорость релаксационных
стическая) деформация).                                           процессов).
      Высокоэластическую деформацию можно выразить по                   Высокоэластическая деформация линейных полимеров
уравнению:                                                        неравновесна. В состоянии полного равновесия система ли-
                σ σ                                             нейных макромолекул не может быть напряженной, по-
      ε в.э. =  +  ⋅ τ , где σ - напряжение, Е – модуль уп-   скольку для них наиболее вероятным состоянием является
                E η                                             скрученная, а не вытянутая ее форма. Очевидно, что после
ругости, τ - время эксперимента, η - вязкость системы, со-        того, как высокоэластичный полимер будет растянут, вытя-
ответствующей запаздывающей высокоэластической де-                нувшиеся при этом макромолекулы будут иметь стремление
формации.                                                         к возвращению в прежнее скрученное состояние в результате
      Развитие деформации цепной макромолекулы проис-             перемещения цепей молекул относительно друг другу, то
ходит в результате поворота неориентированных участков            есть течения материала, а внутреннее напряжение практиче-
цепи. Для поворота или изменения участков требуются оп-           ски упадет до нуля. При этом полимер переходит в другое
ределенное время. Поэтому высокоэластическая деформа-             равновесное состояние, и его высокоэластическая деформа-
ция отстает от изменения внешнего напряжения.                     ция исчезнет. Для создания равновесной высокоэластичной
      Помимо этого, процесс перегруппировки сегментов             деформации проводят установление поперечных химических
сопровождается преодолением межмолекулярного, а при               связей между линейными цепями макромолекул, то есть
скрученных макромолекулах и внутримолекулярного взаи-

Страницы