ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Свойства полимеров, обусловленные особенностью их строения из "Новые материалы в технике " Двойственность форм тепловых движений макромолекул непрерывная смена конформаций и скольжение относительно друг друга обусловливают своеобразное сочетание свойств в полимерах, которое не наблюдается в других материалах. [c.23] Затрудненность перемещения макромолекул относительно друг друга придает полимерам свойства твердого тела. Но в это же время отдельные отрезки макромолекулярных цепей, будучи в непрерывном движении, в каждый момент времени находятся в ином положении по отношению к соседним макромолекулам. Это качество полимера придает ему многие свойства, характерные для жидкостей предельно высокой вязкости. Однако низкомолекулярные жидкости мгновенно изменяют взаимное расположение молекул с изменением внешних условий, в то время как все конформационные изменения макромолекул полимера совершаются очень медленно, отставая от изменений внешнего воздействия. Установление равновесного состояния в полимере отстает от скорости изменений внешнего воздействия тем в большей степени, чем выше в нем межмолекулярные силы. Переход полимера из одного равновесного состояния в другое носит название релаксации. Для полимеров с высокой полярностью время релаксации растягивается на многие годы и кажущиеся равновесия часто принимаются за истинные. При частых сменах знака нагрузки (механической, электрической, тепловой) цепи не успевают достигнуть равновесного состояния, соответствующего новым условиям нагрузки поэтому смена знака нагрузки заставит полимер в каждом цикле нагрузки деформироваться иначе, чем в предыдущем (явление гистерезиса). Явление гистерезиса выражено в полимере тем сильнее, чем выше релаксация и больше частота смены внешнего поля напряжения. [c.23] Для многих линейных полихмеров высокоэластическая деформация количественно значительно выше упругой. С возрастанием упругой и высокоэластической деформации создаются благоприятные условия для смещения цепей относительно друг друга, что проявляется в постепенно нарастающей необратимой деформации — пластичности полимера, переходящей в некоторых случаях в вязкое течение. [c.24] Наиболее высокие деформации наблюдаются у полимеров линейной аполярной структуры. Даже при низких температурах внешнее воздействие вызывает появление в них упругих и даже эластических деформаций. Хрупкий излом обычно наступает в интервале температур от —20 до —70° (в зависимости от типа полимера). Этот переход полимера от упругих деформаций к хрупким называют морозостойкостью полимера или температурой хрупкости и определяют различ-ньши методами, зависящими от условий его дальнейшей эксплуатации. С повышением температуры высокоэластические деформации начинают преобладать над упругилш, постепенно выявляется и некоторая пластичность (хладотекучесть). Переход полимера от преимущественно упругих к преимущественно эластическим деформациям обычно называют температурным интервалом стеклования — Та. [c.24] Температура стеклования часто заменяется понятием теплостойкости полимера, особенно применительно к линейным полимерам, используемым в производстве пластмасс, волокон, пленок. [c.24] В табл. I. 2 приведены температуры перехода из одного вида деформаций в другие для некоторых линейных полимеров. Эти переходы совершаются постепенно (в пределах 10—20° С) и зависят от способа изготовления полимера, условий подготовки образца к испытанию, выбранного метода испытаний. К тому же при любой температуре полимеру свойственны все виды деформаций, и темпера. [c.25] Полимеры с редкосетчатым строением способны к упругим и высокоэластическим деформациям вязко-текучее состояние для них невозможно, а пластичность проявляется только в весьма ограниченных размерах. С повышением частоты сетки все меньшей становится пластичность, резко снижается эластичность, постепенно убывает упругость. В густосетчатых полимерах пластичность и эластичность ничтожно малы, низка и упругость. Полимер становится стекловидным и хрупким. [c.26] Применительно к полимерам пространственной структуры часто применяют понятие теплостойкости, вкладывая в него различное значение. Теплостойкость таких полимеров характеризуют температурой появления остаточной пластичности в нормальном бруске, находящемся под действием изгибающей нагрузки, равной 50 кГ (теплостойкость по Мартенсу — показатель, используемый и для линейных полимеров и определяюнщй потерю формоустойчивости изделия). В последнее время теплостойкость полимеров пространственной структуры начали характеризовать потерей в весе образца при длительном прогреве при определенной температуре или потерей прочности при испытании в условиях повышенных температур. [c.26] Непрерывное изменение геометрической формы макромолекул линейного полимера приводит к тому, что в нем, как и в любой низкомолекулярной жидкости, на мгновения в различных местах возникают свободные пространства, которые могут заполниться молекулами жидкости или газа, находящимися в контакте с полимером. По мере поглощения растворителя объем полимера возрастает, но он еще сохраняет свойства твердого тела. Этот период растворения носит название набухания полимера. Набухший полимер обладает меньшей механической прочностью, но эластические и пластические деформации в нем возрастают, следовательно, снижаются и релаксационные явления. Более высокими становятся и упругие деформации, снижаются температуры перехода полимера из одной стадии в дру-гую. [c.26] Второй период взаимодействия полимера с растворителем заключается в постепенном переходе макромолекул полимера в растворитель. Это есть начало двусторонней диффузии, вызванной ослаблением межмолекулярных связей в сильно набухшем полимере — процесс истинного растворения. [c.26] Линейные полимеры аморфной структуры смешиваются с растворителем в любых отношениях, как смешиваются между собой две жидкости. В тонких пленках они проницаемы и для газообразных веществ. Линейные полимеры, обладающие высокой степенью кристалличности, растворяются лишь при те шературе, близкой к температуре плавления кристаллов. Выше температуры плавлення растворимость полимеров подчиняется законам смешения жидкостей. [c.26] По мере понижения температуры кристаллический полимер выпадает из раствора в виде тонкого порошка. [c.27] Редкосетчатые полимеры способны только к ограниченному набуханию. Полимеры пространственной структуры не набухают. [c.27] Анизотропное строение линейных и редкосетчатых полимеров дает возможность изготавливать из них высокопрочные волокна и пленки. Процесс изготовления сопровождается ориентацией макромолекул вдоль волокна или вдоль полотна пленки. [c.27] Ковалентная природа химических связей атомов, составляющих полимер, обусловливает высокую стойкость этих материалов к действию влаги, растворов солей, кислот, щелочей, а также и их высокие диэлектрические свойства. Полимер характеризуется тем более высокими диэлектрическими свойствами, чем ниже полярность звеньев макромолекул, но и чем меньше гибкость макромолекул. Поэтому для каждого полимера характерно улучшение диэлектрических свойств с понижением температуры и удалением растворителя, вызывающего его набухание, а также с повышением сетчатости полилгеров. Высокие диэлектрические свойства полимеров придают им радиопрозрачность, которая тем выше, чем выше диэлектрические характеристики полимера. [c.27] Многие полимеры представляют собой светопрозрачные и светостойкие упругие материалы. Для всех известных в настоящее время полимеров характерны высокие теплоизоляционные свойства. Удельный вес полимеров обычно колеблется в интервале от 0,9 до 1,2 г см . Исключением являются фторсодержащие полимеры, удельный вес которых колеблется от 1,8 до 2,1 г см . [c.27] Существенным недостатком полимеров линейной структуры является ярко выраженная зависимость их свойства от температуры. Малейшее изменение температуры вызывает резкое изменение объема полимера объемный коэффициент термического расширения колеблется от 0,0006 до 0,0001. С изменением объема столь же резко изменяются и все его физические и механические характеристики. Этот недостаток выражен слабее в редкосетчатых полимерах, а тем более в полимерах пространственной структуры, что и заставляет во многих случаях отдавать предпочтение этим материалам. [c.27] Изменением состава звеньев и формы макромолекул, а также технологии переработки полимеров можно в широких пределах регулировать их свойства, что и обусловило столь разнообразное применение синтетических материалов. [c.27] ТЕРМОПЛАСТИЧНЫЕ И ТЕРМОРЕАКТИВНЫЕ ПОЛИМЕРЫ. [c.27] Вернуться к основной статье