Кристаллическое и аморфное состояния полимеров

КРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ И АМОРФНОЕ СОСТОЯНИЯ ПОЛИМЕРОВ [c.598]

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]

Рис. 1.4. Зависимость удельного объема полимеров в кристаллическом и аморфном состояниях от температуры

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]

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]

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]

Термомеханические кривые снимаются на динамометрических весах Каргина. К образцу полимера после достижения им определенной температуры прилагается нагрузка и измеряется деформация, развиваемая в течение очень малого отрезка времени. После этого груз снимается, образец доводится до новой температуры и опыт повторяется. Совокупность получаемых таким образом точек образует термомеханическую кривую. Форма термомеханической кривой связана с особенностями физического состояния полимера и позволяет определять температурные переходы в кристаллических и аморфных полимерах. [c.237]

По структуре различают два вида пластмасс — кристаллические и аморфные. В кристаллических в отличие от аморфных наблюдается не только ближний, но и дальний порядок, Прн переходе из вязкотекучего состояния в твердое макромолекулы кристаллических полимеров образуют упорядоченные ассоциации-кристаллиты преимущественно в виде сферолитов (рнс, 37,1), Чем меньше скорость охлаждения расплава термопласта, тем крупнее вырастают сферолиты. Однако и в кристаллических полимерах всегда остаются аморфные участки. Изменяя скорость охлаждения, можно регулировать структуру, а следовательно, и свойства сварного соединения. [c.483]

Уплотнители из пластмасс. Полимерные материалы могут иметь аморфную или кристаллическую структуру, находиться в стеклообразном или высокоэластичном состоянии, некоторые материалы имеют смешанную кристалло-аморфную структуру с чередованием кристаллических и аморфных участков. У фторопласта-4 быстрое охлаждение (закалка) от температуры плавления кристаллитов способствует образованию преимущественно аморфной структуры, повышает его эластичность и герметизирующую способность в КУ. В процессе эксплуатации в КУ за счет разогрева и охлаждения происходят изменения структурных составляющих. Под действием постоянного напряжения в полимерах возникает объемная ползучесть за счет заполнения пустот в аморфной части. Деформация ползучести увеличивается с ростом давления, что вызвано образованием кристаллических упорядоченных структур. [c.105]

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]

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]

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]

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]

В большинстве случаев реальные полимеры содержат и аморфную, и кристаллическую фазы. Относительное содержание этих фаз зависит от формы цепи, величины межмолекулярных сил и внешних условий. Содержание в полимере (в процентах) веществ в кристаллическом состоянии называется степенью кристалличности. Образование кристаллитов приводит к потере полимером эластичности, увеличению его жесткости и уменьшению способности к деформации. Надмолекулярные структуры могут изменяться при внешнем воздействии. [c.60]

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]

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]

Обычно полимеры находятся в двухфазном состоянии аморфном и кристаллическом одновременно. Содержание в полимере кристаллического вещества, выраженное в процентах, называется степенью его кристалличности. [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]

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]

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]

Для полимеров характерно деление на две группы аморфные и кристаллические. Аморфные полимеры можно рассматривать как переохлажденные жидкости, которые в зависимости от температуры могут находиться в стеклообразном, высокоэластичном и вязкотекучем состоянии. Кристаллические полимеры характеризуются [c.142]

Известно, что полимеры в зависимости от их строения и внешних условий могут находиться в двух фазовых состояниях аморфном и кристаллическом. Аморфное состояние, в свою очередь, подразделяется на три физических состояния стеклообразное, высокоэластичное и вязкотекучее [3]. [c.122]

Политетрафторэтилен имеет упорядоченную структуру и является неполярным диэлектриком. Наличие 80—90 % кристаллической фазы обусловливает высокую температуру плавления полимера, твердость, аморфная — достаточную гибкость. Температура стеклования аморфной фазы составляет—120 °С, но полимер при этой температуре еще не становится хрупким. Температура превращения кристаллической фазы в аморфную фазу равна 327 °С в интервале температур 327— 415 °С политетрафторэтилен находится в высокоэластическом состоянии. При температуре плавления (327 °С) и выше непрозрачный полимер становится прозрачным, спекается в монолитную массу. [c.108]

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]

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]

Фторопласт-4 является высококристалличным полимером. Он представляет собой сплав твердых кристаллов с аморфными участками, находящимися в высокоэластнческом состоянии. Соотношение кристаллических и аморфных участков определяется степенью закалки при охлаждении изделия. Наибольшая степень кристалличности фторопласта-4 достигается при температуре 315° С. Если изделие после спекания охлаждается медленно и длительное время выдерживается при температуре около 300° С, содержание кристаллов становится большим и твердость образца возрастает. Если быстро охладить изделие, то оно вследствие сохранения аморфной формы приобретает закалку и хрупкость его уменьшается. Усадка линейных размеров фторопласта-4 после таблетирования и спекания [25] составляет4—9%. Для получения изделий с точными размерами требуется дополнительная механическая обработка изделий. [c.34]

Для теплозащитных материалов наиболее важен третий участок области твердого состояния материала — диапазон высоких температур, который простирается от температуры Дебая до температуры плавления или сублимации данного вещества. В соответствии с данными рис. 3-12 для большинства чистых веществ — проводников электричества (в основном это металлы) можно принять, что коэффициент теплопроводности в этом диапазоне практически не изменяется с температурой (кривая 3). У кристаллических диэлектриков, например окислов AI2O3, 2гОг и т. д., теплопроводность в этой области падает обратно пропорционально температуре (кривая 2). У большинства аморфных материалов (стекло, некоторые полимеры) заметно некоторое увеличение коэффициента теплопроводности с ростом температуры (кривая 1). Интересно отметить, что разность между теплопроводностью кристаллических и аморфных диэлектриков быстро убывает с ростом температуры и в точке плавления исчезает совсем. Чистые металлы имеют максимальные значения [c.76]

Кристаллические и аморфные полимеры при температуре свыше переходят в вязкотекучее состояние. Формование изделий из полимеров или пластмасс осуществляют в области их вязкотекучего состоянр1я. [c.138]

Мезофаза ( мезос — промежуточный, средний) — промежуточное состояние между кристаллическим и аморфным и возникает в результате асимметрии полярных молекул мыл, а также при взаимодействии полярных групп или блоков (в блок-сополимерах) и определенной жесткости макромолекул высокомолекулярных полимеров. [c.61]

Широкие исследования влияния времени на прочность кристаллических полимеров и аморфных твердых полимеров проведены А. П. Александровым, Г. М. Бартеневым, В. А, Каргиным, А. И. Китайгородским, Ю. С. Лазуркиным, А. К. Малмейстером, Г. Л. Слонимским и др. При малых напряжениях кристаллические полимеры, пластмассы при обычных, а каучуки и резины при низких температурах ведут себя как обычные твердые тела. Однако после достижения некоторого значения напряжения в наиболее слабом месте образуется шейка , в которую переходит с течением времени весь образец, после чего вновь происходит растяжение до полного разрыва. Отметим, что, несмотря на сходство, механизм образования шейки кристаллического полимера и аморфного твердого полимера различен. Механизм разрушения аморфных полимеров, находящихся в стеклообразном состоянии, исследован Г. М. Бартеневым (1960, 1964, 1966). [c.429]

Механические свойства полимеров зависят от степени их кристалличности. Высококристаллические полимеры жестки, но хрупки, а низкокристаллические менее жестки, но более вязки. Так как даже небольшая степень кристалличности приводит к существенному изменению механических свойств полимера по сравнению с его свойствами в аморфном состоянии, целесообразно рассматривать механическое поведение кристаллических и аморфных полимеров раздельно. При этом следует иметь в виду, что большинство кристаллических полимеров кристалличны лишь частично, а часть материала в них находится в аморфном состоянии. [c.10]

ФАЗОВОЕ СОСТОЯНИЕ — понятие, основанное па структурном понимании термина фаза. О , с. онределяется только характером взаимного расположения атомов или молекул, по не их подвижностью. Наличию дальнего порядка соответствует кристаллич. Ф. с., ближнего порядка — аморфное Ф. с., а полному отсутствию порядка — газообразное Ф. с. Даже в случае простых веществ Ф. с. не обязательно соответствуют агрегатным состо.яния.и веп/ества совпадают лигаь газообразные состояния (и то с нек-рыми оговорками). Твердому агрегатному состоянию могут соответствовать два Ф. с. — кристаллическое и аморфное (стеклообразное состояние). Аналогично, аморфному Ф. с. может соответствовать обычное жидкое состояние и твердое стеклообразное состояние, к-рое можно характеризовать как переохлажденную жидкость, Пе-совиаденпе агрегатных и Ф. с. становится еще бо.юе очевидным в случае полимеров, где существует третье аморфное состояние — высокоэластическое, а также различные степени кристаллич. порядка подробнее см. Полимеры. с. Я. Френкель. [c.280]

Все конструкционные термопласты прн нормальных температурах находятся в твердом состоянии (кристаллическом нлн застеклованном). Выше температуры стеклования (Тст) аморфные пластмассы переходят в эластическое (резиноподобное) состояние. Прн дальнейшем нагреве выше температуры плавления (7 пл) кристаллические полимеры переходят в аморфное состояние. Выше температуры текучести Гт и кристаллические, и аморфные пластмассы переходят в вязкотекучее состояние Все эти изменения состояния обычно описываются термомеханическимн кривыми (рнс. 37.2), являющимися важнейшими технологическими характеристиками пластмасс. Образование сварного соединения происходит в интервале вязкотекучего состояния термопластов. Реактопласты при иагреве выше претерпевают радикальные процессы и в отличие от термопластов образуют пространственные полимерные сетки, не способные к взаимодействию без их разрушения, иа что требуется применение специальных химических присадок [c.484]

Механизм взаимодейстаия полимера с наполнителем для кристаллизирующихся и аморфных полимеров имеет различный характер. Вводимые в кристаллический полимер твердые частицы могут располагаться в центре таких надмолекулярных образований, как сферолиты, служить основой для роста конгломератов из сферолигов или же вытесняться в области между структурными элементами. При наполнении аморфных полимеров с поверхностью наполнителя взаимодействуют как отдельные макромолекулы, так и надмолекулярные структуры типа пачек и глобул. Такой характер взаимодействия наполнителя с аморфным полимером ведет к замораживанию в последнем находящихся в состоянии метастабильного равновесия структур. [c.74]

Гибкоцепные полимеры характеризуются ббльшими значениями D, чем жесткоцепные, в которых наблюдается сильное межмолекулярное и внутримолекулярное взаимодействие (табл. 41.4—41.7). В стеклообразных полимерах D, как правило, меньше чем в полимерах, находящихся в высокоэластическом состоянии. Кристаллические полимеры обладают более низкой проницаемостью, чем соответствуюш,ие аморфные полимеры. [c.417]

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]

Высокоэластичное и вязкотекучее состояния наблюдаются и у кристаллических полимеров. У сетчатых полимеров вязкотекучего состояния не отмечается, В высокоэластичном состоянии полимеры способны претерпевать чрезвычайно большие обратимые деформации без разрушения. Температуры переходов полимеров из одного состояния в другое температура стеклования и температура текучести являются основными характеристиками аморфных полимеров (табл, 121). Температура стеклования характеризует теплостойкость материала детали, если по условиям эксплуатации она должна оставаться твердым телом (например, зубчатое колесо) она характеризует морозостойкость материала, если деталь должна находиться все время в высокоэлас тич ном состоянии (автомобильные шины, кабельная изоляция, уплотнительные детали). Введение в полимер пластификаторов снижает температуру стеклования полимеров. [c.140]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...