Полимеры стеклообразное состояние

Для хрупких тел, примерами которых могут служить стекла, силикаты, полимеры в стеклообразном состоянии, бетон, закаленные стали, графит и другие материалы, критерий разрушения может быть сформулирован в принципе так же, как критерий пластичности, в виде некоторого соотношения между компонентами тензора напряжений [c.654]

В стеклообразном состоянии полимеры обладают хрупкостью. Температура, при которой в процессе нагревания полимер приобретает эластичность, называют температурой стеклования (Тс). При более высоких температурах материалы обладают большой упругой деформацией и находятся в высокоэластичном состоянии. Полимеры, находящиеся в высокоэластичном состоянии в широком интервале температур, называются эластомерами или каучуками. Если нагревать полимер, находящийся в высокоэластичном состоянии, до температуры текучести Т.г, то материал переходит в вязкотекучее состояние. [c.203]

Рис, 1.34. кривая растяжения аморфного полимера в стеклообразном состоянии (вынужденная эластичность) [c.47]

Из данных табл. 2.2 видно, что W у полимеров колеблется от W 10 дo 10 г/(см -ч- мм рт. ст.). Водопроницаемость сущ,ест-венно зависит от физического состояния полимеров, гибкости их цепей,-плотности упаковки молекул и других факторов. Наибольшей проницаемостью обладают аморфные полимеры с гибкими цепями, находяш,иеся в высокоэластическом состоянии (каучуки, резины), наименьшей — полимеры с жесткими цепями в стеклообразном состоянии. В одном и том же состоянии проницаемость полимера понижается с ростом плотности упаковки его молекул и достигает максимального значения в кристаллическом или частично кристаллическом состоянии (фторопласт-4). [c.91]

Некоторые дополнительные сведения о деформации полимеров в стеклообразном состоянии при напряжениях, способных вызвать вынужденную эластичность. Обсудим детальнее деформацию образца в каждой из температурных областей. [c.345]

На рис. 4. П1 изображена характерная диаграмма растяжения образца из полимера, находящегося в кристаллическом состоянии. Вид этой диаграммы внешне сходен с видом диаграммы растяжения аморфного полимера, находящегося в стеклообразном состоянии. На деформацию такого образца влияют очень многие факторы предыстория образца, форма, режим нагружения. Вследствие этого ценность результатов экспериментов существенно повышается, если указываются все условия его проведения. [c.350]

Состояние равновесия, устойчивое в малом и неустойчивое в большом, аналогично относительно устойчивому, так называемому метастабильному состоянию многочастичных (например, молекулярных) систем ). Метаста-бильными являются пересыщенное состояние пара, полученное путем его охлаждения или сжатия, аморфное (стеклообразное) состояние переохлажденной жидкости сложного химического строения, состояние смеси веществ, химическая реакция между которыми задержана низкой температурой, и т. п. Наиболее устойчивым при данных внешних условиях является другое состояние системы, для достижения которого требуется преодоление более или менее высокого энергетического барьера. Можно представить себе, что в простейшем случае при данных условиях соответствующая термодинамическая функция Е каждой частицы системы имеет график, показанный на рис. 18.68, а в роли функции Е выступает свободная энергия, если заданы температура и объем системы, или термодинамический потенциал, если заданы температура и давление. Минимум функции Е в точке А соответствует метастабильному состоянию, а более глубокий минимум в точке В — наиболее устойчивому состоянию. Частица системы ввиду того, что ее энергия имеет случайные отклонения от среднего значения (флуктуации), может преодолевать барьер между состояниями А к В и переходить из одного состояния в другое. Поскольку АЕ < АЕ (см. рис. 18.68, а), то вероятность перехода частиц из состояния А в состояние В выше вероятности обратного перехода. Таким образом, при данных условиях имеется тенденция к переходу многочастичной системы из относительно устойчивого состояния в наиболее устойчивое. Все же метастабильное состояние может существовать довольно продолжительное время, а иногда и практически неограниченно долго. Так, для многих полимеров образование кристаллической фазы из переохлажденной жидкости связано с преодолением столь высоких барьеров, что аморфное состояние сохраняется без видимых изменений десятки лет. [c.406]

Из сказанного следует, что только стеклообразное состояние является тем единственным из физических состояний полимеров, которое может быть осуществлено у любых аморфных высокомолекулярных веществ. Рассмотрим теперь несколько подробнее причины таких важных свойств высокополимеров, как способность к течению и каучукоподобная эластичность. При деформации образца высокополимера, например при его растяжении, могут происходить два процесса. [c.47]

На рис. 6 представлена общая температурная зависимость условно определенного модуля упругости полимеров, известного по результатам многих испытаний. С повышением температуры модуль упругости падает, материал переходит из стеклообразного состояния в высокоэластическое, причем линейный полимер теряет свою упругость и переходит в вязко-текучее состояние. [c.15]

Когда полимер находится в стеклообразном состоянии, его строительные элем ы (макромолекулы) в целом тверды и не- [c.17]

Типичным проявлением высокоэластической нелинейности является зависимость модуля упругости от напряжения, или, точнее, зависимость G (t) или J (t) от напряжения. Для аморфного полимера в стеклообразном состоянии можно изобразить такую нелинейность графически так, как на рис. 15 и 16. Покажем, как нелинейность может оказаться, например, при рассмотрении переходной температурной области полимера (рис. 17) модуль упругости падает в области стеклообразного состояния быстрее при повышенном напряжении, а температура размягчения при повышенном напряжении смещается вниз. При выборе материала важно учитывать значение величины а2 (см. рис. 17). [c.21]

Необходимо также подчеркнуть влияние надрезов на усталость пластмасс. У большинства материалов усталостная прочность снижается в месте надреза вследствие концентрации напряжений в этом месте. Это особенно относится к материалам с большой чувствительностью к надрезам, какими являются термореактивные пластмассы, не содержащие волокнистых наполнителей [21], и аморфные полимеры в области стеклообразного состояния (рис. 73) [21 и 22]. [c.62]

Можно заключить, что ударная вязкость аморфных полимеров в области стеклообразного состояния ниже, чем кристаллических, и что ударная вязкость последних падает по мере повышения степени кристалличности. [c.70]

Метод стационарного потока получает все большее распространение, что объясняется его универсальностью, возможностью раздельного определения количества продиффундировавших смесей жидкостей и паров и скорости их проникания, автоматизацией процесса исследования. Основным недостатком метода является трудность, а порою и невозможность определения констант переноса веществ в полимерных мембранах и пленках значительной толщины, особенно для полимеров, находящихся в стеклообразном состоянии. [c.9]

Зависимость напряжения от деформации для линейных и сетчатых полимеров различна. Линейные полимеры в стеклообразном состоянии обладают некоторой подвижностью сегментов, поэтому полимеры не так хрупки, как неорганические вещества. [c.441]

Ориентационное упрочнение. Полимеры как в кристаллическом, так и в стеклообразном состоянии могут быть ориентированы. Процесс осуществляется при медленном растяжении полимеров, находящихся в высокоэластическом или вязкотекучем состоянии. Макромолекулы и элементы надмолекулярных структур ориентируются в силовом поле, приобретают упорядоченную [c.442]

Составное звено — вьщеляемая группа атомов, с помощью которой можно описывать строение всей цепи макромолекулы. Если число составных звеньев в молекуле полимера, например полиэтилена, довести до 20, то получится густая жидкость, а если до 1500—2000, то образуются твердый, но эластичный материал. Если в молекуле полимера будет 20 000—30 ООО составных звеньев, то полиэтилен превращается в твердое вещество в стеклообразном состоянии. [c.56]

По физическому состоянию вьщеляют полимеры стеклообразного, высокоэластичного и вязкотекучего состояний. Из-за высокой молекулярной массы полимеры не способны образовывать низковязкие жидкости или переходить в газообразное состояние. [c.61]

Большинство современных лакокрасочных материалов базируется на использовании аморфных полимеров, эксплуатирующихся в стеклообразном состоянии [4]. [c.98]

Полимеры могут находится в одном из трех физических состояний стеклообразном, высокоэластичном или вязкотекучем. В стеклообразном состоянии полимеры являются [c.233]

Внешние воздействия оказывают более существенное и сложное влияние на полимеры, чем на металлы. Так, при незначительном изменении температуры полимеры из стеклообразного состояния переходят в высокоэластическое и вязкотекучее и наоборот. Поэтому в связи с переходом основной части работы треняя в тепловую энергию управление температурой в зоне контакта полимерных материалов представляет собой актуальную и трудную задачу. Влияние дефектов поверхности на прочность полимеров значительно сильнее, чем у металлов. Это требует внимательного отношения к условиям контактного [c.91]

Линейные полимеры отличаются большой длиной молекулы при малом ее поперечнике. Например, у полистирола при коэффициенте полимеризации п, равном 6000, длина молекулы составляет около 1,5 -10- см, при поперечном размере 1,5-10 см. Линейные полимеры обычно более легко растворимы и более гибки, чем пространственные. Многие линейные полимеры сгюсобны перерабатываться в тонкие волокна и пленки. Некоторые из них являются эластомерами — резиноподобными материалами. Аморфные полимеры с линейной структурой молекул имеют характерную зависимость деформации от температуры, представленную на рис. 3-10. На этой диаграмме ясно видны три стадии стеклообразное состояние ниже температуры стеклования Тс при температуре в пределах от Т до температуры вязкотекучего состояния полимер находится в высокоэластическом состоянии при температуре выше наступает вязко гекучее состояние. Рабочую температуру полимеров следует выбирать не выше температуры стеклования. [c.116]

Стеклообразное состояние. При понижении температуры кинетическая энергия теплового движения сегментов и звеньев макромолекул полимера уменьшается и все большее количество ван-дер-ва-альсовых и водородных связей становится устойчивым. В результате этого гибкость и подвижность макромолекул падает и полимер в определенном диапазоне температур переходит в стеклообразное состояние, в котором конформационные перестройки цепей не прр-исходят. [c.46]

Деформация прозрачного полимерного материала сопровождается образованием в нем оптической анизотропии. Механизм образования оптической анизотропии под действием напряжения связан с поляризуемостью отдельные атомов и частей макромолекул.. В стеклообразном и высокоэластическом состоянии оптическая анизотропия связана с поляризуемостью различных элементов структуры полимера, поэтому и оптическая чувствительность в этик состояниях различна. В стеклообразном состоянии происходит изменение межатомных расстояний и валентных углов полимерной цепи, поэтому оптическая чувствительность более связана с. поляризуемостью атомов цепи или отдельных звеньев. В высокоэластическом состоянии происходит раскручивание и ориентапия макромолекул, поэтому оптическая чувствительность связана в основном с поляризуемостью кшетичес1ких сетментов [24, 39, 74]. [c.18]

Из втой таблицы видно, что к твердому агрегатному состоянию относятся и кристаллическое и аморфное состояния. С точки же зрения термодинамики к твердому фазовому состоянию относится лишь кристаллическое состояние полимера, а аморфное (стеклообразное) состояние полимера рассматривается как жидкая фаза, другой разновидностью которой является расплав. [c.338]

Общая картина деформации во всех температурных областях. На рнс. 4.91 изображена термомеханическая кривая ) аморфного полимера. При Т <с [юлимер — в стеклообразном состоянии, нри с Т С Tf — в высокоыастнческом, при Т > Tf — в вязко-текучем.. При Т а деформации малы и обратимы. При T g < Т С. Т деформации [c.340]

Модуль упругости у полимера в стеклообразном состоянии (рис. 4.94, о, б, в) имеет величину порядка 10 кГ1см , что меньше, чем у конструкционных металлов примерно в 100—200 раз, однако больше, чем у этого же полимера, но в высокоэластическом состоянии, примерно на три десятичных порядка. Модуль высокой эластичности в процессе воздействия нагрузки уменьшается, стремясь к равновесному Е . Динамический модуль упругости высокоэластичных полимеров зависит от скорости деформаций и частоты колебаний и складывается из двух частей [c.345]

Рис. 4 100. Зависимость температур Tf Tg н Tjjp от молекулярного веса полимера 1 — область хрупкого стеклообразного состояния, 2 — область вынужденно эластического стеклообразного состояния, 3 — область нысокоэластнчес <ого состояния, 4 — область вязко-текучего состояния [по Лазуркину Ю. С.].

Деформация полимеров в стеклообразном состоянии при напряжениях меньшетех, которые вызывают вынужденную эластичность. Выше обсуждалась деформация аморфных полимеров в стеклообразном состоянии при больших напряжениях, способных вызвать вынужденную эластичность. Рассмотрим теперь бегло [c.347]

Определяя температурную зависимость модуля упругости какого-либо конкретного аморфного линейного полимера в широком интервале температур (например, от —70 до +200° С), мы получим кривую (рис. ]]). В области стеклообразного состояния, когда значение G равно порядка 10 кПсм , происходит одно или несколько резких понижений G. Между областями стеклообразного и равновесно-высоко-эластического состояний имеется упомянутый выше переход, при котором G постепенно падает до 10 кПсм . У разных материалов эти зависимости различны, следовательно, на это влияет химическая и молекулярная структура полимеров. [c.17]

Так как многократно повторяющимся деформациям лучше сопротивляются материалы с низким модулем упругости и достаточной эластичностью, вязкие кристаллические полимеры обладают большей стойкостью к износу, чем аморфные полимеры в стеклообразном состоянии. После перехода аморфных полимеров в состояние каучукообразной эластичности их модуль упругости, правда, понижается, но одновременно понижается и механическая прочность. Улучшение стойкости к абразивному износу аморфных полимеров может быть достигнуто понижением переходной температуры с помощью пластификаторов, которые (помимо снижения модуля упругости) обеспечивают при температурах обычного применения материала и достаточную вязкость. [c.86]

Зависимость состояния эластомеров от температуры. Полимеры в зависимости от температуры могут быть в трех физических состояниях стеклообразном, высокоэластичном и вязкотекучем. Рассмотренное выше высокоэластичное состояние для разных эластомеров наблюдается в температурном интервале от температуры стеклования = —(20-н 70)° С до температуры пластичности = (150-н200)° С. Это рабочая область применения эластомеров. По мере понижения температуры внутреннее трение и соответствующие механические потери возрастают, достигая максимума при температуре 0 , называемой температурой стеклования. В некоторой переходной области вблизи в с при малой величине деформация постепенно меняет свой характер высокоэластичная деформация переходит в обычную для твердых тел упругую деформацию, а модуль упругости возврастает на 2—3 порядка. Эластомер перешел в стеклообразное состояние. [c.52]

Полимеры с пространственной структурой находятся только в стеклообразном состоянии. Редкосетчатая структура позволяет получать полимеры в стеклообразном и высокоэластическом состояниях. Различные физические состояния полимера обнаруживаются при изменении его деформации с температурой. Графическая зависимость деформации, развивающейся за определенное время при заданном напряжении, от температуры называется термомеханической кривой (рис. 201). На кривых имеются три участка, соответствующие трем физическим состояниям. Средние температуры переходных областей называются температурами перехода. Для линейного некристаллизирующегося полимера (кривая 1) область / — область упругих деформаций (е = 2ч-5 %), связанная с изменением расстояния между частицами вещества. При температуре ниже полимер становится хрупким. Разрушение происходит в результате разрыва химических связей в макромолекуле. В области II небольшие напряжения вызывают перемещение отдельных сегментов макромолекул и их ориентацию в направлении действующей силы. После снятия нагрузки молекулы в результате действия межмолекулярных сил принимают первоначальную равновесную форму. Высокоэластическое состояние характеризуется значительными обратимыми деформациями (сотни процентов). Около точки кроме упругой и высокоэластической деформации возникает и пластическая. [c.440]

Фазовые превращения полимерных веществ. Полимеры могут существовать только в твердом и жидком состояниях. Они не могут бьггь в газообразном состоянии, так как испарению полимера обязательно предшествует его деструкция с разрывом прочных ковалентных связей. При понижении температуры чаще всего жидкие полимеры при твердении сохраняют аморфное строение переохлажденной жидкости, и так же как аморфные вещества, переходят из высоковязкого состояния в стеклообразное состояние. От- личительной особенностью полимеров при этом переходе является наличие области особого высокоэластичного состояния, обусловленного их уникальным строением (гибкостью их огромных молекул). [c.29]

Кристаллы полимеров могут формироваться непосредственно из их расплавов при охлаждении. Чаще расплав полимера с понижением температуры, переходя в твердое состояние, сохраняет аморфную структуру жидкости. Это стеклообразное состояние полимера устойчиво в связи с заторможенно- [c.220]

Различие в физическом или фазовом состоянии полимеров обнаруживается на термокинетических кривых, отображающих изменение деформации материала пластика в результате приложения постоянной нагрузки при нагревании с постоянной скоростью. На кривых можно вьщелигь три участка, соответствующих трем физическим состояниям (рис. 9.5, а). В области А полимер находится в твердом аморфном стеклообразном состоянии. Атомы и молекулы полимера, имеющего температуру, меньшую температуры стеклования Тс, совершают только тепловые колебательные движения около своих равновесных положений. Материалу при деформировании присущи упругие свойства. При температуре ниже температуры хрупкости (Т р) полимер становится хрупким и его разрушение связано с разрывом химических связей в макромолекуле. [c.221]

На примере термомеханической кривой линейных аморфных полимеров можно проследить изменение состояния полимера при различных температурах (рис. 4.1) область 1 роответствует стеклообразному состоянию полимера, II — высокоэластическому и [c.95]

Деформационное поведение застеклованных полимеров наглядно иллюстрируется диаграммой растяжения, представляющей собой зависимость а = /(е). Вид деформационной кривой зависит от физического состояния полимера, а также и от условий деформации температуры и скорости нагружения. На рис. 4.4 и 4.5 представлены типичные деформационные кривые полимера в стеклообразном состоянии. Представленные кривые можно разделить на несколько участков, характеризующих различные стадии процесса деформации. Первый участок ОА (рис. 4.4) является в основном прямолинейным и соответствует упругой деформации, фор- [c.99]

Макромолекулы кристаллизуюш,ихся полимеров имеют регулярную структуру и отличаются достаточной гибкостью. Формирование пространственных решеток кристаллов начинается с перестроения внутри пачек. Гибкие пачки (риС 12.4, а) в результате многократного поворота на 180° складываются в ленты (рис. 12.4, б). Ленты, в свою очередь, присоединяясь друг к другу плоскими сторонами, образуют пластины (рис. 12.4, в). Наложение нескольких таких пластин приводит к образованию кристалла. Кристаллы полимеров могут формироваться непосредственно из их расплавов при охлаждении. Чаш е расплав полимера с понижением температуры, переходя в твердое состояние, сохраняет аморфную структуру жидкости. Это стеклообразное состояние полимера устойчиво в связи с заторможенностью теплового движения, громоздкостью макромолекул и значительной вязкостью расплава. [c.264]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...