![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Термомеханические свойства
Полимеры при нагреве ведут себя по-разному. Полимеры с линейными и разветвленными макромолекулами пластичны, способные размягчаться при повышении температуры и затвердевать при охлаждении, называются термопластами. Свойства термопластов обратимы при повторном нагреве. Обратимость свойств, достаточно низкая прочность (1-10 МПа) термопластов обусловлены слабыми межмолекулярными силами связи. Структура таких полимеров может быть аморфной, частично кристаллической и кристаллической. Изделия из термопластов способны перерабатываться. Термореактивные полимеры на начальной стадии нагрева, имея линейную структуру, размягчаются, а затем затвердевают в результате протекания химических реакций и образования пространственной структуры. Изделия из термореактивных полимеров при повторном нагреве не размягчаются и не могут повторно перерабатываться. 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 (рисунок 12.5, а). В области А полимер находится в твердом аморфном стеклообразном состоянии. Атомы и молекулы полимера, имеющего температуру, меньшую температуры стеклования t совершают только тепловые колебательные движения около своих равновесных положений. Материалу при деформировании присущи упругие свойства. При температуре ниже температуры хрупкости t полимер становится хрупким и его разрушение связано с разрывом химических связей в макромолекуле. Повышение температуры полимера выше tc 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.
а — некристаллический линейный полимер; б — кристаллизирующийся полимер с различными температурами плавления кристаллической составляющей(1 – tc < tпл < tт; 2 – tпл > tт) сетчатый (1) и редкосетчатый (2) полимеры Рисунок 11.5 – Термомеханические кривые
После снятия нагрузки макромолекулы под действием сил межмолекулярного взаимодействия принимают первоначальную форму. Материал находится в высокоэластическом состоянии. Для полимеров, например резины, находящихся в высокоэластическом состоянии, обратимая деформация может достигать 500-800 %. Вблизи температуры текучести tт возможна и пластическая деформация. При температуре выше tт материал переходит в вязкотекучее состояние. Отдельные звенья (сегменты) макромолекул постепенно поворачиваются, и целые макромолекулы получают подвижность. Полимер переходит в вязкотекучее состояние. В этом состоянии полимеры перерабатывают в изделия. Вид термомеханических кривых полимеров зависит от степени их кристалличности, температуры кристаллизации и степени сшитости макромолекул. Полимеры, с кристаллической составляющей в структуре, сохраняют твердость до температуры плавления tnjI кристаллической составляющей (рисунок 12.5, б). В этом случае имеет суженную область полимер С, если tc < tпл < tт. В полимере же, у которого tпл > tт (рисунок 12.5, кривая 2), область С отсутствует, и он из твердого состояния переходит в вязкотекучее.
|