Механические свойства полимеров. Эластомеры

Механические свойства полимера зависят от его структуры. Вверху на рис. 14 показана структура линейного полимера, а внизу — сетчатого. Для структуры линейного полимера характерны длинные цепи, которые не имеют поперечных связей и могут проскальзывать одна относительно другой. Такой полимер допускает растяжение, но при продолжительном нагружении проявляет свойство ползучести. Сетчатый полимер, имеющий неупорядоченные поперечные связи между цепями макромолекул, обладает большей стабильностью формы. Если поперечных связей мало, то такой полимер, называемый эластомером, может деформироваться под действием приложенной нагрузки и принимать первоначальные размеры после ее снятия. Напротив, идеальный трехмерный полимер с упорядоченной структурой является хрупким и допускает относительное растяжение лишь в несколько процентов. Механические свойства сетчатого полимера зависят от количества поперечных связей и висячих звеньев (последние связаны лишь одним концом с пространственной сеткой полимера). На рис. 15 схематически показано поведение сетчатого полимера — связующего ТРТ в верхней части — перед деформацией, в нижней — после приложения нагрузки. Отчетливо видно влияние на характер деформации поперечных связей и висячих звеньев. Обычно желательно иметь связующие с таким количеством поперечных связей, которое [c.40]

Основное достоинство большинства полимерных материалов заключается в сочетании требуемого уровня механических свойств с низкой стоимостью и высокой производительностью при формовании изделий. Механические характеристики полимеров считаются одними из важнейших эксплуатационных показателей в любой области их применения. Поэтому каждый специалист, работающий с этими материалами, должен иметь достаточно четкие представления об их механических свойствах и о влиянии структурных параметров полимеров на их поведение. Полимеры (химическая структура важнейших типов которых приведена в Приложении 1) обладают наиболее широким диапазоном механических свойств среди всех известных материалов. По своему поведению они изменяются от вязких жидкостей и эластомеров до жестких твердых тел. Большое число структурных параметров определяет особенности механических свойств полимеров. Одной из основных задач этой книги является анализ роли этих параметров, среди которых помимо химического состава следует указать следующие молекулярная масса степень разветвленности или сшивания степень кристалличности и морфология кристаллов состав и строение сополимеров (статистических, блок- и привитых) пластификация молекулярная ориентация наполнение. [c.13]

Резины и резиноподобные материалы — эластомеры — широко применяются в различных отраслях промышленности и техники. Эластомеры являются полимерными материалами и по своим физическим свойствам качественно отличаются от традиционных конструкционных материалов. При деформировании проявляются следующие механические свойства полимеров [c.7]

Если лежит выше комнатной температуры (Гк), то при Тк полимер представляет собой жесткий материал с модулем упругости порядка Ш Пa. Полимер представляет собой вязкую жидкость или эластомер, если его лежит ниже комнатной температуры. Молекулярная масса практически не влияет на величину модуля упругости ниже Тс- Если молекулярная масса достаточно велика, как это имеет место для большинства важнейших полимеров, к механическим свойствам которых предъявляются высокие требования, падение модуля упругости при Те также практически не зависит от молекулярной массы. За исключением полимеров с очень [c.42]

Наполненные пены исследованы в работе [120], а пропитанные маты—в работе [121]. Важным фактором, определяющим механические свойства пропитанных матов, является расстояние между точками соединения проволоки, которое в некотором смысле аналогично длине полимерных цепей между узлами сетки, в решающей степени определяющей упругость эластомеров. Большое число полимер-полимерных композиций с взаимопроникающей структурой исследовано в работах [122—128]. Такие композиции получали механическим смешением двух полимеров или Набуханием вулканизованного каучука в мономере с последующей его полимеризацией. Обе фазы при этом являются непрерывными. [c.288]

Одним из способов изменения свойств кристаллизующихся полимеров является их модифицирование эластомерами в процессе переработки. В зависимости от природы исходных компонентов, а также их соотношений механические свойства смесей изменяются по-разному. Известно, что добавка эластомера повышает эластичность смеси, придает ей повышенную морозостойкость, позволяет повысить сопротивление материала разрушению и ударным нагрузкам. [c.106]

Большинство полимеров или полностью аморфны или содержат аморфную компоненту, даже если они кристаллизуются. Такие полимеры ниже определенной температуры, известной как температура стеклования Т , являются твердыми и жесткими стеклами. При температуре выше Т , по крайней мере при малых или средних скоростях деформирования, аморфные полимеры представляют собой эластомеры или очень вязкие жидкости. В области стеклования механические свойства полимеров претерпевают наиболее резкие изменения. Так, модуль упругости может измениться более чем в тысячу раз. Поэтому аморфных полимеров является их важнейшей характеристикой с точки зрения механических свойств. В области заметно изменяются и другие физические свойства полимеров — коэффициент термического расширения [20, 21], теплоемкость [20, 22], коэффициент преломления [23], магнитные [27] и электрические свойства [25—27]. Таблица значений Т . важнейших полимеров приведена в Приложении 3. Эластомеры или каучуки имеют ниже, а жесткие стеклообразные полимеры — выше комнатной температуры. Значение Тс может варьироваться от —123 °С для полидиметилсилок-сана до 100 °С для полистирола и до 300 °С или даже выше температуры деструкции для жесткоцепных плотно сшитых поли- [c.23]

Свойства эластомеров, наполненных двуокисью кремния, значительно улучшаются при введении 1 —1,2% (от массы полимера) Н-силана в процессе размола (табл. 26). Так, модуль упругости при растяжении композита увеличивается на 150—300%, остаточная деформация снижается на 30—40%, а сопротивление истиранию (по Пико) возрастает на 55—70%. Таким образом, с помощью силановых аппретов можно повысить механические свойства, которые характерны для композитов, содержащих несажевые наполнители. Такие композиты используют для изготовления целого ряда транспортных средств и механизмов. [c.175]

Механизм высокоэластичной деформации [22]. Высокоэластичное состояние является промежуточным физическим состоянием между жидким (текучим) и стеклообразным, поэтому в комплексе механических свойств эластомера можно обнаружить элементы свойств жидкого и стеклообразного тела. В простой жидкости молекулы легко перемещаются тепловым движением. Внешнее силовое поле дает преимущество перемещению в направлении поля, что приводит к возникновению макроскопически наблюдаемого течения жидкости. Развитие высокоэластичной деформации можно рассматривать как течение звеньев или групп звеньев макромолекулы под влиянием внешних сил. С этой точки зрения полимеры (и, в частности, эластомеры) близки к жидкостям. Однако, поскольку все звенья в цепи связаны, а цепи сшиты в пространственную сетчатую структуру, то их течение ограничено связями и не является необратимым. Это соответствует твердому состоянию тела. Таким образом, при высокоэластичном состоянии возможность свободного перемещения имеют только участки цепных макромолекул при отсутствии заметных перемещений макромолекулы в целом. Тепловые движения п эиводят к многочисленным-конформациям этих участков, при которых расстояние между узлами цепей пространственной сетки намного меньше контурной длины участков цепи. Под действием внешней силы цепи изменяют свои конформации, причем проекции участков в направлении деформации удлиняются (или сокращаются). Деформация развивается путем последовательного перемещения сегментов этих участков из одного положения в другое, т. е. протекает во времени [4, 49]. Этим объясняется отставание высокоэластичной деформации от изменения внешней нагрузки. Процесс перегруппировки сегментов сопровождается преодолением внутреннего трения и, следовательно, рассеянием механической энергии. После прекращения действия внешней силы участки цепи под действием теплового движения вновь вернутся в наиболее вероятное состояние сильно свернутых конформаций. По терминологии термодинамики переход в более вероятное состояние системы связан с возрастанием энтропии. Поэтому эластомеры имеют энтропийный характер деформации деформация связана с уменьшением энтропии, а возвращение в начальное положение — с увеличением ее. На основе законов термодинамики разработана статистическая (кинетическая) теория деформации и прочности полимеров, устанавливающая связь механических характеристик с температу-4 51 [c.51]

Высокие температуры в отличие от низких вызывают невосстанавливае-мое ухудшение механических свойств удлинения, эластичности и твердости резины, а также приводят к остаточным деформациям. По этой причине все резины на основе органических полимеров не могут продолжительно (более 100—200 ч) работать при температуре выше 150° С. При температурах, t)лизкнx к температуре вулканизации, эластомеры становятся практически пластичными и полностью теряют свои уплотнительные свойства. [c.564]

Термопласты и эластомеры. Из выпускаемых в промышленных масштабах термопластичных полимеров практически все могут использоваться в качестве первичной непрерывной фазы в полимерных макрокомпозициопных материалах. Ниже на некоторых особенно интересных примерах показано, как из термопластов можно получить макрокомпозиционные материалы конкретного назначения. Общеизвестно, что по сравнению с конструкционными металлами, например сталью, большинство производимых промышленностью многотоннажных термопластов обладают пониженными показателями одного или нескольких физико-механических свойств [c.25]

Покрытия на основе органодисперсий ПАН имеют плохие физико-механические свойства и адгезию к металлу, поэтому их приходится модифицировать различными полимерами, олигомерными соединениями и пластификаторами. Органодисперсии хорошо совмещаются с полиэфирными смолами (в том числе с алкидными), сополимерами винилхлорида, хлорсульфированным полиэтиленом, фторсодержащим эластомером СКФ-32, с эпоксидными смолами, а также с пластификаторами с фталатами, себацинатами и с полиэфирными пластификаторами на основе диэтиленгликоля и малеиновой кислоты. Однако лучшие свойства показали органодисперсии, модифицированные 20—30% бутадиен-нитрильного каучука СКН-40. [c.105]

Резина — эластичный материал, получаемый путем вулканизации каучука, являющегося органическим полимером. По особенностям своих механических свойств— эласпичности она относится к так называемым эластомерам. Эластичность есть свойство материала сильно удлиняться при растяжении без значительного остаточного удлинения прн снятии нагрузки за счет большой упругости. Раньше резину изготовляли (исключительно из натурального каучука, получаемого нз сока растений — каучуконосов (преимущественно древовидных, произрастающих в странах с тропическим климатом), сок которых (латекс) представляет собой водную эмульсию каучука с примесью некоторых солей, белковых и сахаристых веществ. Содержание каучука в латексе доходит до 37%. Полученный из латекса путем осаждения — коагуляции и последующей обработки, освобождающей его от вредных иримесей, каучук представляет собой материал, по своим свойствам еще сильно отличающийся от резины. Натуральный каучук есть полимер углеводорода — изопрена С5Н8 с таким строением [c.239]

Применение метода растровой электронной микроскопии для исследования рассмотренных систем позволило выявить гетерогенность эпоксидных полимеров, модифицированных каучуками различной природы. Очещцно, ддя большинства таких систем вследствие термодинамической несовместимости эпоксидного полимера и эластомера выявленная гетерогенность является типичной. Зная размер включений и их количество, можно прогнозировать и механические свойства таких систем, основываясь на теории материалов конгломератных структур [э]. [c.66]

Механические свойства пластифицированных и пигментированных покрытий не однозначно зависят от содержания модифицирующего компонента (рис. 4.4). При этом в случае пигментированных пленок немаловажное значение имеют химическая природа, размер и форма частиц пигмента, а также его энергетическое взаимодействие с пленкообразующим веществом- Чешуйчатые н волокнистые пигменты и наполнители в отличие от наполнителей с изометрической формой частиц в большей степени усиливают пленкообразователи и нередко способствуют лучшей деформируемости пленок. Эффект усиления резче проявляется у аморфных полимеров, чем у кристаллических. В области малых концентраций наполЕгителей в пленках из эластомеров зависимость модуля [c.71]

В рамках темы этой книги рассмотрена лишь упругость эластомеров. В первых двух параграфах кратко изложены вопросы, связанные со структурой полимеров и их механическими (физическими) свойствами. Избранная форма изложения рассчитана на читателя, четко не отличающего винипласт от Винипуха. Последующие параграфы, отвечающие традиционному для механиков феноменологическому подходу, изложены в более строгой манере. [c.57]

Большое практическое значение имеет также холодостойкость полимеров, т. е, их способность сохранять эксплуатационные свойства при низких температурах. Критерий холодостойкости для стеклообразных полимеров — отсутствие хрупкости, для эластомеров, кроме того, — сохранение высокоэластических свойств температурная граница холодостойкости этих материалов — соответственно температура хрупкости Т хр и Тст- Для практических целей важен также коэффициент холодостойкости материала k=XTlXie, где Хт и ДГ20 — значения какого-либо показателя (механического, электрического и др.) при низкой температуре Т и 20 °С. Эффективный способ повышения холодостойкости полимеров, эксплуатируемых в стеклообразном состоянии, — пластификация. [c.100]

В монографии обобщены литературные данные и собственные экспериментальные и теоретические результаты авторов в области упруго-пластических, прочностных и кинетических свойств материалов различных классов при ударно-волновом нагружении, приведены необходимые сведения из механики сплошных сред, обсуждается современная техника экспериментов. Суммированы результаты экспериментальных исследований и расчетные модели вязко-упруго-нластической деформации и разрушения материалов различных luia oB, включая металлы и сплавы, хрупкие керамики и горные породы, монокристаллы и стекла, полимеры и эластомеры, в ударных волнах. Представлено несколько наиболее важных примеров полиморфных превращений веществ в ударных волнах. Анализируется механический эф кт взаимодействия импульсов лазерного и корпускулярного излучения с веществом. Представлен обзор уравнений состояния и кинетики разложения взрывчатых веществ в ударных и детонационных волнах. Подбор и изложение материала ориентированы на расчетное прогнозирование действия взрыва, высокоскоростного удара, импульсных лазерных и корпускулярных пучков. В мо1юграфию включены сведения справочного характера. [c.1]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...