ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Строение полимеров из "Материаловедение " Полимерами называются вещества с большой молекулярной массой ( 10 ), у которых молекулы состоят из одинаковых групп атомов — звеньев (рис. 1.23). Каждое звено представляет собой измененную молекулу исходного низкомолекулярного вещества — мономера. [c.39] В зависимости от характера связей между линейными молекулами полимеры разделяют на термопластичные и термореактивные. [c.39] Первые способны многократно размягчаться при нагреве и твердеть при охлаждении без изменения своих свойств, вторые при нагреве остаются твердыми вплоть до полного термического разложения. [c.39] Это различие поведения при нагреве объясняется тем, что у термопластичных полимеров между молекулами действуют относительно слабые силы Ван-дер-Ваальса. При нагреве связи между молекулами значительно ослабляются, материал становится мягким и податливым. У термореактивных полимеров кроме сил Ван-дер-Ваальса имеются поперечные ковалентные связи между молекулами. Благодаря им термореактивный материал остается твердым при нагреве. [c.40] Линейные молекулы имеют главные цепи и боковые группы (см. рис. 1.23). При молекулярной массе 10 — 10 в линейной молекуле объединяются сотни звеньев и длина главной цепи во много раз больше размеров боковых групп. Боковые группы образуют атомы (водород, галоиды), радикалы (ОН-, N-, СеНз- и др.), короткие полимерные цепи из нескольких звеньев. Очевидно, что при наличии боковых групп нескольких видов имеются возможности разместить их вдоль главной цепи как неупорядоченно, так и в определенном порядке. Полимеры с неупорядоченным чередованием групп называются нерегулярными, а с упорядоченным — регулярными. [c.40] Структура молекул определяется способом производства полимера. При обработке полимеров (нагрев, растворение и т.д.) структура молекул почти не изменяется, и нельзя, например, нерегулярный полимер сделать регулярным. Общая структура полимеров складывается из структуры молекул и надмолекулярной структуры, т.е. взаимной укладки линейных молекул в полимерном веществе. Надмолекулярная структура появляется под влиянием сил притяжения между молекулами и теплового движения самих молекул. Для нерегулярных полимеров характерны пачечные структуры, когда на сравнительно больших участках главные цепи соседних молекул располагаются параллельно. У регулярных полимеров типичными надмолекулярными структурами являются кристаллы. [c.40] Высокоэластичное состояние II появляется тогда, когда свободный объем становится 2,5 %. В этом состоянии полимер ведет себя как эластичное тело. Под действием нагрузки скрученные макромолекулы выпрямляются и вытягиваются, деформация достигает 500 - 800 %. Расстояния между атомами в макромолекулах при этом меняются незначительно. При снятии нагрузки тепловое движение за доли секунды возвращает макромолекулы к равновесным формам, и поэтому высокоэластичная деформация обратима. [c.41] В вязкотекучем состоянии III полимер ведет себя как вязкая жидкость. Под нагрузкой макромолекулы выпрямляются и скользят одна относительно другой. Главную часть деформации составляет необратимое вязкое течение. Течение прекращается после снятия нагрузки, и вязкая жидкость сохраняет полученную форму. Нагрев сопровождается разрывом ковалентных связей в макромолекулах. Начиная с температуры разложения разл термический распад макромолекул быстро приводит к полному разрушению полимера. [c.41] Регулярные полимеры кристаллизуются при переохлаждении ниже равновесной температуры кристаллизации к- Кристаллизация сопровождается выделением теплоты и уменьшением объема, при этом гибкие макромолекулы укладываются в порядке, который соответствует определенной кристаллической решетке. Степень кристаллизации обычно высока (не менее 60 - 70 %), однако полная кристаллизация не достигается. [c.42] В кристаллических полимерах размеры кристаллов и их форма зависят от конкретных условий кристаллизации, а механические свойства определяются полученной структурой. [c.42] Надмолекулярные структуры в термореактивных полимерах зависят от плотности поперечных связей. При небольшой плотности поперечных связей образуются как пачечные структуры, так и кристаллы. При увеличении плотности поперечных связей возможность образования надмолекулярных структур уменьшается. Полимерные молекулы образуют общую сетку, в которой подвижны участки молекул между соседними поперечными связями. [c.42] Ниже t T ( к) межмолекулярное притяжение исключает повороты вокруг связей, однако оно недостаточно сильно, чтобы исключить такие повороты под действием внешней нагрузки. [c.43] Полимеры под нагрузкой проявляют низкую жесткость и ползучесть. Низкая жесткость является результатом обратимых поворотов вокруг связей и искажений углов между связями при кратковременном действии нагрузки. При длительном действии нагрузки деформация по сути является результатом необратимых поворотов вокруг связей и называется вынужденной высокоэластичной деформацией. Вытянутые молекулы представляют одну из разновидностей неравновесных структур. [c.43] Надмолекулярные структуры термопластов ниже ст ( к) зависят от условий обработки и охлаждения материала и обычно оказываются неравновесными. Сохранение неравновесных структур в изделиях является характерной особенностью термопластов. Получение одно- или двухосной ориентации в полимерных пленках используют для повышения прочности полимерные волокна с ориентированной структурой образуют важную группу высокопрочных волокон. [c.43] Переход неравновесных структур в равновесные сопровождается короблением и усадкой изделий во время эксплуатации. Для уменьшения этого недостатка используют термическую стабилизацию — отжиг при температурах, превышающих максимальные температуры эксплуатации. [c.43] Вернуться к основной статье