![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Исследование состояний полимеров методом ТМА
Полимеры могут находиться в двух фазовых состояниях: кристаллическом (рис2) и аморфном (рис 3). В газообразном фазовом состоянии полимеры находится не могут, так как температура кипения значительно больше температуры разложения. Кристаллическое фазовое состояние характеризуется наличием трехмерного дальнего порядка в расположении атомов и молекул. Дальний порядок - порядок, соблюдающийся на расстояниях, превышающих размеры молекул в сотни и тысячи раз. Жидкое (аморфное) фазовое состояние характеризуется отсутствием кристаллической структуры. В аморфном состоянии наблюдается ближний порядок - порядок, который соблюдается на расстояниях, соизмеримых с размерами молекул. Вблизи данной молекулы ее соседи могут быть расположены в определенном порядке, а на небольшом расстоянии этот порядок отсутствует. Кристаллизация полимеров может происходить по различным механизмам: сферолитному, пластинчатому, фибриллярному и т.п. Существует несколько моделей надмолекулярной организации аморфных полимеров: глобулярная, пачечная, доменная, кластерная и др.
Рис.2. Сферолитная структура Рис. 3. Глобулярная структура
Таким образом, макромолекулы в полимерах расположены не хаотично, а имеют упорядоченное расположение, то есть возникает определенная надмолекулярная структура. Для аморфных линейных полимеров высокой молекулярной массы термомеханическая кривая имеет три участка(рис.3), соответствующие трем физическим состояниям. Действующая нагрузка должна быть заданной и малой по величине, чтобы механические воздействия на полимер не приводили к изменению его структуры. Каждому из релаксационных состояний полимера соответствует определенный преимущественный тип деформаций. Первый участок соответствует стеклообразному состоянию, для которого характерны малые деформации, и полимер ведет себя как обычное твердое тело с высоким модулем упругости Е =(20 - 50)108 Па.
Второй участок соответствует высокоэластическому состоянию с большими обратимыми деформациями, которые превосходят упругую составляющую в тысячу раз, и характеризуется модулем высокоэластичности (Евэл = 105 - 106 Па Третий участок соответствует вязкотекучему состоянию, для которого характерна пластическая деформация (течение), связанная с взаимным перемещением макромолекул под действием приложенного усилия. В общем случае деформация реального полимера должна рассматриваться как сумма трех типов деформаций: e = eупр + eвэл + eпласт
Для структурирующих полимеров характер термомеханической кривой зависит от того, в какой области температур реакции сшивания протекают с заметными скоростями ТО1 выше Тт, то полимер переходит в вязкотекучее состояние, но по мере образования поперечных химических связей деформация течения уменьшается (рис.5, кривая 1). При достаточном числе этих связей течение становится невозможным и полимер из вязкотекучего состояния переходит в высокоэластическое и, наконец, в стеклообразное. Если в полимере поперечные связи образуются при температуре Т02 ниже Тт, то перейти в вязкотекучее состояние он не может и увеличение температуры приводит к уменьшению высокоэластической деформации, и полимер переходит в стеклообразное состояние (рис.5, кривая 2). Таким образом, сшитый полимер может находится только в двух физических срстояниях: высокоэластическом и стеклообразным. Рассмотренные температурные переходы Тс и Тт из одного физического состояния в другое являются основными характеристиками свойств полимеров и имеют большое значение. Например, при использовании пластических масс, волокон, пленок в промышленности, где необходима высокая прочность, лежащие в их основе полимеры должны находиться в стеклообразном или кристаллическом физических состояниях. Резиновой промышленности необходимы полимеры, находящиеся в высокоэластическом состоянии (эластомеры), сохраняющие свои специфические свойства в широком интервале температур.
Процессы переработки полимеров происходят, главным образом, в области вязкотекучего состояния. Таким образом, данные термомеханического анализа могут быть использованы для оценки технологических и эксплутационных характеристик полимерных материалов.
Лекция (Продолжение темы – ТМА полимеров)
|