Конструкционные пластмассы
жүктеу/скачать 12,88 Mb.
|
| Вязкотекучее состояние. Выше температуры текучести () тепловое движение частиц материала становится достаточным для разрыва относительно слабых межмолекулярных взаимодействий между цепями, и они получают способность перемещаться друг относительно друга, т.е. полимер расплавляется, переходя в текучее состояние, оставаясь густым и вязким из-за больших размеров макромолекул. При этом деформируемость полимера под нагрузкой резко возрастает, приобретая необратимый характер, материал становится пластичным. В переходной области от высокоэластичного к вязкотекучему состоянию пластическая и высокоэластическая деформация накладываются в определенной степени друг на друга. От природы полимера зависит, какая из этих составляющих преобладает в той или иной степени. Например, при уменьшении молекулярной массы полимера уменьшается высокоэластическая деформация и начинает преобладать пластическая составляющая деформации. Последняя также возрастает с повышением температуры.
Итак, рассмотрев все три возможных физических состояния полимеров и природу эластичности, мы можем снова вернуться к определению «эластомеры». Чем же отличаются они от всех прочих полимеров? Большинство линейных пластиков (термопластов) аморфного строения при обычной, комнатной температуре (и несколько выше, до температуры стеклования) находятся в твердом стеклообразном состоянии, переходя по мере нагревания в высокоэластическое, а затем и в вязкотекучее. В отличие от них эластомеры при обычных условиях находятся в высокоэластическом состоянии, т.е. их температуры стеклования лежат значительно ниже комнатных, при отрицательных значениях. Причиной этого является исключительно высокая гибкость линейных молекул каучуков. Однако, их макромолекулы не вытянуты в линейку; напротив, они сильно изогнуты, сплетены и свернуты. Их распрямление и ориентация возможны под действием растягивающего усилия в температурном интервале высокоэластичности. При нагревании каучука не происходит его расплавления, т.е. пластическая составляющая деформации мала. Невозможность перемещения макроцепей эластомера друг относительно друга (течения) объясняется тем, что даже в сыром, невулканизованном каучуке имеются, хотя и в небольшом количестве, прочные ковалентные связи (химические сшивки), которые затрудняют движение. В том же направлении влияют и имеющиеся переплетения гибких цепей, которые в узлах касания закрепляются силами физического взаимодействия (физические сшивки). Тем не менее, при нагревании каучука его деформируемость под нагрузкой возрастает, так как кроме обратимых высокоэластических деформаций возникают, хотя и небольшие, необратимые пластические. Обнаруживается, что по прекращении действия силы материал не полностью восстанавливает свои прежние размеры и форму, а остается некоторая остаточная (пластическая) деформация, т.е. материал приобретает пластичность. Определенная пластичность гибких макромолекул каучуков в высокоэластическом состоянии имеет большое практическое значение, поскольку облегчает процессы переработки эластомеров в изделия. При растяжении каучука вдоль одной оси его гибкие макроцепи распрямляются, ориентируются и кристаллизуются. Образующиеся при этом кристаллы располагаются в соответствии с направлением растягивающей силы. Поэтому при высокоэластических деформациях многих каучуков происходит их кристаллизация, но при снятии внешней нагрузки и восстановлении размеров образца он вновь переходит в аморфное состояние. Основными условиями, определяющими возможность кристаллизации, являются: регулярное строение макромолекул и достаточно высокая подвижность звеньев при температуре кристаллизации. Для каждого типа кристаллизующегося эластомера существует определенная область температуры, где процесс кристаллизации протекает с максимальной скоростью. В отличие от низкомолекулярных веществ доля кристаллической фазы в полимерах никогда не достигает 100%. Даже в кристаллических пластиках всегда имеется определенное количество аморфной фазы. Степень кристалличности каучуков обычно невелика и составляет несколько процентов. Каучуки, не обладающие регулярной структурой, не способны кристаллизоваться. Таким образом, подводя итог обсуждению физических особенностей каучуков, можно дать следующее определение: эластомеры (каучуки) – это линейные аморфные полимеры, отличающиеся исключительной высокой гибкостью макроцепей, для которых уже при обычных температурах реализуется высокоэластическое состояние и невозможен переход в текучее состояние. В твердом состоянии они могут существовать обычно лишь в области отрицательных температур. жүктеу/скачать 12,88 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|