Аморфное состояние полимеров

При кристаллизации некоторых полимеров в их инфракрасных спектрах поглош ения и спектрах комбинационного рассеяния появляются новые полосы и линии, отсутствующие в спектрах этих полимеров, находящихся в аморфном состоянии. В отдельных случаях в спектрах полимеров были выявлены полосы (линии), типичные для аморфного состояния полимера. Измеряя интенсивности кристаллических и аморфных полос, можно определить процент кристалличности того или иного полимера. Так, В. Н. Никитин и Е. И. Покровский [ ] осуществили независимый от других методов способ определения кристалличности в полиэтилене, основанный на измерении интенсивности аморфной полосы поглощения 1308 см" при различных температурах полимера. [c.293]

КРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ И АМОРФНОЕ СОСТОЯНИЯ ПОЛИМЕРОВ [c.598]

Аморфное состояние полимеров 11 Анодное травление 181 Антиобледенительные покрытия 272 Антифрикционные покрытия 272 Аппараты для нанесения порошковых материалов вибрационным способом 234 [c.331]

Полимеры в зависимости от расположения и взаимосвязи макромолекул могут находиться в аморфном (с неупорядоченным расположением молекул) или кристаллическом (с упорядоченным расположением молекул) состоянии. При переходе полимеров из аморфного состояния в кристаллическое повышается их прочность и теплостойкость. Значительное влияние на полимеры оказывает воздействие на них теплоты. В зависимости от поведения при повышенных температурах полимеры подразделяют на термопластичные (термопласты) и термореактивные (реактопласты). [c.427]

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]

В процессе растяжения в области высокоэластических деформаций полимер, находящийся в аморфном состоянии, может перейти в кристаллическое состояние. Такой переход во времени происходит почти скачком. Во время этого скачка в образце происходит огромная деформация, в результате которой он превращается в струну. Изменение деформации во времени, относящееся к описанному случаю, изображено на рис. 4.108. [c.349]

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]

В твердом состоянии полимеры могут быть кристаллическими или аморфными. Последние называют обычно смолами. Они могут быть природными (канифоль, шеллак, янтарь, битум и др.) или синтетическими (фенолформальдегидные, поливинилхлоридные, эпоксидные, полиэфирные и др.). По мере нагрева многие полимеры переходят из упруго хрупкого (стеклообразного) сначала в эластичное, затем в пластическое (вязкотекучее) состояние. Изменение состояния полимера может сопровождаться химическими превращениями молекул. В зависимости от того, имеют ли место такие превращения или нет, полимеры делятся на термопластичные и термореактивные. [c.41]

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]

Кристалличность (степень или коэффициент кристалличности, %) — показатель кристаллического состояния полимеров, характеризующий, какая часть полимера закристаллизована и входит в состав кристаллических областей (кристаллитов). Значение этого показателя (20—80%) зависит от способов обработки. Соотношение кристаллических и аморфных областей определяет специфические свойства полимеров [12, т. 1]. [c.236]

Тепловая энергия в полимерах аккумулируется в форме сложного колебательного движения цепных молекул (напомним, что в кристаллических телах тепло аккумулируется в форме энергии колебаний узлов кристаллической решетки). При относительно низких температурах это движение происходит за счет лишь малых взаимных поворотов соседних звеньев молекул, в то время как конфигурация всей молекулярной цепи остается без изменения. С повышением температуры возникают такие формы колебаний, при которых вся конфигурация цепных молекул постоянно меняется. При этом полимеры, находящиеся преимущественно в аморфном состоянии, не имеют определенной температуры плавления, но с повышением температуры постепенно размягчаются. [c.32]

Некоторые свойства ориентированных аморфных и кристаллических полимеров одинаковы, однако они различаются фазовым состоянием, поэтому с течением времени у кристаллических полимеров улучшается их структура, а аморфные ориентированные полимеры чаще всего в дальнейшем дезориентируются (особенно при нагреве). [c.443]

Надмолекулярная структура определяет фазовое состояние полимеров (рис. 21), при этом глобулам соответствует аморфное состояние, а пластинам — кристаллическое. [c.59]

По фазовому состоянию полимеры подразделяют на аморфные и кристаллические. Аморфные полимеры представляют собой пачки цепных макромолекул. Пачка состоит из многочисленных рядов макромолекул, распо- [c.219]

В отличие от низкомолекулярных веществ полимеры могут находиться лишь в двух агрегатных (твердом и жидком) и двух фазовых (кристаллическом и аморфном) состояниях [1]. [c.95]

По фазовому состоянию полимеры подразделяются на аморфные и кристаллические. В аморфных полимерах макромолекулы образуют структуры в виде пачек либо глобул, которые построены из свернутых в клубки цепей. К ним относятся эпоксидные смолы ЭД1-0, ЭД-14, полиамиды, полистирол и т. д. Аморфная структура термически нестабильна и обладает малой живучестью. Кристаллическую структуру могут образовывать полимеры со строго регулярным строением линейных цепей. Кристаллическим полимерам присущи более высокие температуры плавления, повышенные механические и химические свойства. [c.147]

По фазовому состоянию полимеры подразделяют на аморфные и кристаллические. Аморфные полимеры представляют собой пачки цепных макромолекул. Пачка состоит из многочисленных рядов макромолекул, расположенных последовательно друг за другом. Пачки способны перемещаться относительно соседних элементов структуры. [c.264]

Различие в физическом или фазовом состоянии полимеров обнаруживается на термокинетических кривых, отображающих изменение деформации материала пластика в результате приложения постоянной нагрузки при нагреве с постоянной скоростью. На кривых можно выделить три участка, соответствующих трем физическим состояниям (рис. 12.5, а). В области А полимер находится в твердом аморфном стеклообразном состоянии. Атомы и молекулы полимера, имеющего температуру, меньшую температуры стеклования совершают только тепловые колебательные движения около своих равновесных положений. Материалу при деформировании присущи упругие свойства. При температуре ниже температуры хрупкости полимер становится хрупким и его разрушение связано с разрывом химических связей в макромолекуле. Повышение температуры полимера выше увеличивает в нем частоту тепловых колебаний атомов, и отдельные сегменты макромолекул перемещаются, скрученные участки макромолекул выпрямляются. Макромолекулы ориентируются в направлении действия приложенного напряжения. Материал деформируется упруго. После снятия нагрузки макромолекулы под действием сил межмолекулярного взаимодействия принимают первоначаль- [c.265]

Предел текучести в аморфных стеклообразных полимерах обычно проявляется при температуре, близкой к Т . Чем выше скорость деформирования, тем выше температура, при которой обнаруживается текучесть. Некоторые аморфные полимеры с заметным вторичным переходом в стеклообразном состоянии стано- [c.156]

Предложено много теорий пластичности и холодной вытяжки полимеров, однако эти явления продолжают активно изучаться. Одно из первых предположений о пластичности аморфных стеклообразных полимеров было основано на том, что энергия, накапливаемая в полимере при растяжении, приводит к разогреву локальных участков и достижению в них температуры выше (или Тпл в случае кристаллических полимеров) [192, 194— 196]. Вытяжка полимера при этом рассматривалась как растяжение эластичного материала, находящегося при или выще Т . Эта теория в настоящее время признана необоснованной, за исключением возможно только некоторых полимеров при сверхнизких температурах, у которых наблюдается заметный вторичный переход в стеклообразном состоянии. [c.178]

Там, где молекула перепутана и не имеет определенной направленности, она находится в аморфном состоянии. В участках, где наблюдается направленность молекул, их определенная ориентация, они находятся в кристаллическом состоянии. Свойства полимера зависят от его структуры. Они зависят также от типа связей, действующих в полимерах. [c.140]

Симметричность структуры макромолекул политетрафторэтилена и высокая кристалличность (до 90%) обусловливают высокую температуру разрушению кристаллов (327°С), при которой они переходят в аморфное состояние. В результате полимер становится высокоэластичным и превращается в прозрачную монолитную массу, которая уже не плавится вплоть до температуры разложения, равной 415°С. Длительная температура эксплуатации пленки из фторопласта-4-плюс 250°С. кроме того, она сохраняет работоспособность при низких температурах вплоть до температуры минус 269°С. [c.261]

Наличие в линейном полимере кристаллической фазы приводит к тому, что ниже температуры плавления—кристаллизации он находится в твердом состоянии (кривая 3 на рис. 5.5), но обладает меньшей жесткостью при Т > Гст- Последнее объясняется взаимодействием кристаллической фазы с аморфной частью полимера. При Т > Гкр кристаллическая фаза плавится и кривая [c.63]

При быстром охлаждении расплавленного полимера он затвердевает в виде аморфного, значительно более светлого, почти прозрачного вещества. В аморфном состоянии най- юн-6,6 плавится при более низкой температуре, чем в кристаллическом. [c.15]

Кристаллические и аморфные полосы поглощения в спектрах различных полимеров наблюдались до последнего времени лишь в обычной инфракрасной области спектра и, главным образом, в интервале волновых чисел 1500—400 см" [ ]. Между тем, следует ожидать появления полос поглощения, соответствующих кристаллическому состоянию полимера, и в более длинноволновой области, что подтверждается, например, результатами работы [ ], относящейся к исследованию низкочастотного спектра поглощения кристаллического и аморфного полиэтилена. [c.293]

Наличие локального порядки в структу] аморфного состояния полимеров определяется термодинамической ыеравновесностью последней и поэтому степень локального порядка фцл характеризует уровень нерпвновновесности структуры. И свою очередь, фрактальные структуры формируются в ренультпте неравновесных процессов и поэтому между (ркл и фрактальной размерностью структуры d( полимеров следует ожидать корреляции. Как было обнаружено, кластерная структура полимера, состоящая из областей локального порядка (кластеров) с долей <ркл является перколяционной системой, которая подчиняется соотношению, общему для большого числа полимеров [c.221]

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]

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]

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]

В настоящее время установлено, что теплопроводность полимеров в общем меньше теплопроводности низкомолекулярных твердых тел. Абсолютная величина теплофизических характеристик у аморфных полимеров всегда ниже, чем у кристаллических. Природу этого явления объясняют [Л. 26] тем, что у кристаллических полимеров, как структур с дальним порядком, механизм передачи колебаний более упорядочен и интенсивен по сравнению с неупорядоченной системой связи макромолекул аморфных полимеров. В то же время в области низких температур порядка 10— 100 К теплоемкость аморфных и кристаллических полимеров с одной и той же химической природой практически одинакова [Л. 41]. Такой температурный характер теплоемкости объясняется тем, что в указанной области температур колебательные движения цепей имеют одинаковую амплитуду в кристаллическом и аморфном состоянии. Инертность воздействия неупорядоченности структуры на процесс теплопереноса в области низких температур характерна и для низкомолекулярных соединений [Л. 35]. При повышении температуры возникают ангармоничные колебания значительной амплитуды с участием самых крупных структурных образований, которые имеют различную природу для аморфных и кристаллических полимеров. Температурная зависимость теплофизических характеристик аморфных полимеров в большинстве случаев носит немонотонный характер с экстремальной точкой в области температуры стеклования 1[Л. 44]. [c.33]

В принципе все вещества можно перевести в аморфное состояние путем переохлаждения жидкости, но во многих случаях это сделать весьма трудно. Из схемы на рис. 2.12 понятно, что если температурный интервал между Тт и Tg невелик, то такое вещество легко аморфизируется. Кроме того, если вязкость переохлажденной жидкости сильно зависит от температуры, то с понижением последней вязкость может резко возрасти. В этом случае также легко получить аморфное состояние. Те же металлы, вязкость расплава которых невелика и мал ее температурный коэффициент, аморфизируются с трудом На рис. 2.13 показана схема температурных изменений вязкости т) и текучести Ф. Здесь т — приведенная температура, позволяющая сравнивать поведение различных веществ, т = /гТ //г , /г — постоянная Больцмана, Т — абсолютная температура, — молекулярная теплота испарения. Из рисунка видно, что для легко аморфизирующихся полимеров и жидкого силиката характерна сильная зависимость вязкости от температуры. Напротив, в случае металлов эта зависимость чрезвычайно слабая. [c.47]

Рис. 48. Термомеханические кривые для полимеров а — аморфного б — кристаллического в — редкосетчатого. Выделены области состояний полимеров 1 — стеклообразное 2 — высокоэластичное 3 — вязкотекучее

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]

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]

В области стеклования ползучесть и релаксация напряжения аморфных полимеров сильн о зависят от молекулярной массы, а в высокоэластическом состоянии (выше Т<.) механические свойства в решающей степени определяются длиной цепи. Важнейшей причиной такой зависимости свойств от молекулярной массы для аморфных линейных полимеров выше является то, что механические характеристики определяются вязкостью и высокоэластич-ностью, которые в первую очередь обусловлены зацеплениями макромолекул. Если вязкость определяет ползучесть полимера, зависимость удлинения от времени становится линейной, т. е. скорость ползучести постоянна. Вязкость расплава полимера, как показано на рис. 3.14 [87], очень резко зависит от молекулярной массы. Если полимерные цепи очень короткие и не способны образовывать зацеплений друг с другом, вязкость примерно пропорциональна молекулярной массе. Когда цепи достаточно длинны и образуют между собой зацепления, их движение друг относительно друга затруднено. В этом случае вязкость расплава [c.67]

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]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...