ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Полимерные уплотнительные материалы. Определения, основное физико-механические свойства из "Уплотнения и уплотнительная техника " Полимерами называют высокомолекулярные соединения, в которых регулярно чередуются большое число атомных группировок, соединенных химическими связями в полимерную цепь — макромолекулу. Исходное вещество называют мономером, многократно повторяющиеся в цепи группировки R и Р — составными звеньями число п звеньев в цепи - степенью полимеризации группы, находящиеся на конце цепи, — концевыми группами. Молекулярная масса полимера М равна произведению молекулярной массы Mr звена на степень полимеризации п М = hMr. [c.61] Название полимеров обычно состоит из названия мономера с приставкой поли (например, продукт полимеризации этилена — полиэтилен [—СНг— —СНг—]л). Структурные формулы некоторых звеньев полимеров даны в табл. 2.1. [c.61] Механические свойства полимерных материалов обусловлены строением их макромолекул и характером межмолеку-лярных связей. По структуре макромолекул полимеры подразделяют на следующие основные классы. [c.61] Линейные полимеры имеют простое цепное строение (рис. 2.1, а). [c.61] Физические состояния полвмер ш. В зависимости от температуры и механических воздействий полимеры могут находиться в жидком или твердом агрегатном состоянии, аморфном или кристаллическом фазовом состоянии. Существует структурное и термодинамическое понятие фазы. С точки зрения структуры фазы различаются порядком во взаимном расположении молекул, от которого зависит энергия межмоле-кулярного взаимодействия и подвижность элементов структуры. В жидком фазовом состоянии (см. подразд. 1.2) находятся жидкости и аморфные (стеклообразные) твердые тела. Для них характерно упорядоченное расположение частиц на расстояниях, соизмеримых с размерами молекул (о такой структуре говорят имеет ближний порядок ). Для кристаллического состояния полимеров характерно наличие дальнего порядка в расположении их макромолекул. Структуру стеклообразных полимеров рассматривают как переохлажденное структурно-жидкое состояние. Оно термодинамически не стабильно, но практически вполне устойчиво. Некоторые полимеры отличаются способностью перехода из этого состояния в частично кристаллическое со смешанной структурой. [c.63] В термодинамике фазой называют совокупность изолированных поверхностью раздела гомогенных частей гетерогенной системы, каждая из которых имеет определенные термодинамические свойства. Переходы из одного фазового состояния в другое связаны с изменением взаимного расположения молекул и термодинамических свойств вещества. [c.63] Важнейшей характеристикой полимеров являются деформационные свойства, по которьш их состояние подразделяют на вязкотекучее, высокоэластическое и аморфное (стеклообразное). [c.63] Примеры частично кристаллических полимеров (термопластов) полиэтилен ШЭ), полипропилен (ПП), полиамиды (ПА), полиформальдегид, политетрафторэтилен (ПТФЭ). [c.64] Пример термореактивных высокоэластичных полимерных материалов вулканизованные каучуки — эластомеры, композиции на основе смол. [c.64] Границы между физическими состояниями ( , р) назьшают фазовыми переходами. Температура стеклования 9с характеризует переход от стеклообразного состояния к высокоэластическому, температура плавления Эщ, — от кристаллического к вязкотекучему (расплаву), температура кристаллизации Окр — от расплава к частично кристаллическому, температура текучести 9т — от высокоэластического к вязкотекучему. Температуры фазовых переходов зависят от давления и характера нагрузок. [c.64] Полимерные материалы. Полимеры используют в производстве пластмасс, эластомеров, клеев, волокон. Пластмассой называют материал на основе полимера, способный формоваться (в вязкотекучем или высокоэластическом состоянии) и затем сохранять при эксплуатации приданную форму. Часто пластмассы являются композицией полимера с ингредиентами — добавками, которые вводят в композицию для придания материалу требуемых свойств и облегчения переработки. В условиях эксплуатации пластмассы находятся в стеклообразном или частично-кристаллическом состоянии и имеют свойства твердых тел. [c.64] Термопласты — полимеры и материалы на их основе,. которые пластифицируются при назревании (что позволяет выполнять прессование, иногда сварку) и восстанавливают начальные свойства при охлаждении ниже температуры плавления. Свойства термопластов имеют аморфные (например, полистирол) и частично кристаллические (например, полиэтилен) полимеры. [c.64] Для аморфных полимеров и эластомеров характерно практически одинаковое деформационное поведение при нагревании и охлаждении. Фазовые переходы кристаллизующихся полимеров при нагревании (9ш,) и охлаждении (9кр) происходят при различных температурах. В зависимости от скорости охлаждения они могут кристаллизоваться при 9кр 9ш,, а при быстром охлаждении перейти из вязкотекучего состояния в стеклообразное (кривая 5 ). [c.65] Следует заметить, что температуры 9лл, 9кр и 9с, соответствующие фазовым переходам полимеров, являются усредненными, поскольку кроме температуры на фазовые переходы влияот давление и характер нагружения. [c.65] Зависимость ag 9) показана на рис. 2.5. [c.66] Модуль Е увеличивается с увеличением скорости деформирования (рис. 2.6) и уменьшается с повышением температуры (рис. 2.3 и 2.7). [c.66] Реологические и прочностные свойства полимеров существенно зависят от гидростатического давления ро, поэтому их характеристики даже при простом растяжении отличаются от характеристик при простом сжатии. [c.66] Для застеклованных и частично кристаллических полимеров Е = 0,5...9 ГПа, коэффициент Пуассона ц л 0,35 (полистирол) относительное удлинение при разрыве г = 2...10% (полиметакрилат), 15 — 100% (полиэтилен низкого давлениях 200 — 400% (фторопласт-4). [c.66] Уравнение (2.1) справедливо для большинства полимеров и твердых тел, структура которых не меняется в процессе деформирования. Однако поведение некоторых полимеров нельзя описать этим уравнением. Так, для резин справедливох двнение Бартенева (6.5). [c.67] Время релаксации низкомолекулярных жидкостей (при Т Ттщ) мало (10 ...10 ° с) высокоэластичных материалов (Г 7J) на несколько порядков больше (10 ... 10 с). При приближении температуры к Тс х ж10 с [81], При Г подвижность сегментов велика, т мало и релаксация проявляется слабо. С понижением Тдо Тс подвижность сегментов резко уменьшается, т возрастает и деформации начинают отставать от изменения внешней нагрузки. На рис. 2.8 показана кривая изменения во времени t высоты образца эластомера от /о при приложении в начальный момент ( = 0) постоянной нагрузки Р. [c.67] Вернуться к основной статье