Еще в начале XX в были замечено, чти стеклообразные полимеры не сразу переходят в расплав и начинают размягчаться при нагрева — нии. У полимеров сначала появляется только им пригущее состоя­ние, которое получило название высокоэластического Это состоя­ние, в котором используют резины или эластомеры.

Чтобы лучше представить переходы полимеров из одного состоя­ния в другое, воспользуемся методом, который был разработан в 40-х годах XX в. советскими учеными В. А. Каргиным и Т. Н. Соголовой Метод отмечает простота при высокой информативности Он состо­
ит в действии на полимер постоянных (реже попеременно прикла­дываемых) на] рузок при одновременном изменении температуры Нагрузки очень малы, не более 100 — 150 г на 1 см2 и соответствуют напряжению на образце» равному Ю-2 Па Нагрузки в опыте по ис­следованию физического состояния полимера могут быть приложе­ны в виде сжимающих ил] г что исп< >льзуется гораздо реже, растяги­вающих образец сил Под действием приложенного усилия образец полимера деформируется, т е. изменяет свои иервонач; 1льн ые раз­меры. Так. если исходная высота столбика из исследуемого полиме­ра была Л0, то под нагрузкой она составит h, следовательног относи — тельнаядеформация полимера будет равна

/io — .fr _ Ah Ло Ло

Величина г в формуле (2 18) безразмерна и представлена либо в абсолютных единицах, либо, при умножении на 100, выражается в процентах.

На рис 2 2приведены зависимости с = f(T), называемые термо­механическими кривыми (ТМК), которые показывают изменение ме­ханических свойств полимера по мере изменения температуры Опы­ты проводят ся с полимерами при постепенном, медленно м их нагре­вании.. На полимер действует малое, но постоянное напряжение, вы­зывающее деформацию образца.

Типичныи вид ТМК для аморфного (/) и кристаллического (2) по­лимеров. приведенный на рис. 2 2, позволяет отличить поведение этих двух важнейших классов полимеров при деформировании под дей­ствием постоянного напряжения Кристаллический полимер вплоть

Е

Т

Рис 2 2 Термомеханические кривые аморфного (/) и кристаллическог о (2) полимеров

До начала его плавления деформируется незначительно, а затем пе­реходит в расплавленное жидкое состояние Деформация при таком переходе резко возрастает (кривая 2).

Аморфный полимер сначала мало деформируется, подобно кри­сталлическому полимеру, затем начинает размягчаться и под дей­ствием той же нагрузки его деформация медленно увеличивается Возникает новое состояние, которое характеризуется гораздо боль­шей дефо] >мацией, сохраняющейся практически постоя кнои по ве­личине до тех пор, пока полимер не начинает течь При этом его де­формация под деист Еием той же силы резко увел1гчивается: полимер переходит в новое состояние, называемое вязкотеку чим, которое по­добно состоянию низком< >лекулярнои текущей жидкости.

Таким образом, для кристал ли ческах полимеров характерны два физических состояния (твердое и жидкое), а для аморфных — Три Состояния — стеклообразное (твердое), высокозласшическое и вязко — текучее (жидкое) Температура, при которой твердый аморфный по­лимер при нагревании переходит в высокоэластическое (ВЭ) состо­яние, называется температурой стеклования (TJ. Температура пе­рехода из ВЭ состояния в состояние вязкой жидкости, т. е вязкотеку — чее, называется температурой текучести (Тт). В отличие от 7* , Т и Т Не явля] отся температурами фазовых переходов: они ха] )актеризуют изменения структуры и молекулярной подвижности макромолекул полимера в рамках одного фазового состояния, соответствующего по своим характеристикам жидкости, в которой сохраняется лишь ближний порядок расположения частиц, образующих полимерное тело.

Стеклообразное состояние и последующий переход в текучее со­стояние наблюдаются и у низкомолекулярных, не < :клонных к крис- тьллизации веществ, у таких как, например, глицерин, канифоль. Однако у них отсутствует третье, харзкт ерное лишь для полимеров, переходное состояние между твердым веществом и его расплавом Высокоэластическое состояние присуще лишь высокомолекулярным веществам, оно обусловлено цепочечным строением полимеров и является состоянием в котором реализуется крутильное колебание звеньев относительно одинарных связей макромолекулы. Переме­щение цепи, как целого, при этом отсутствует.

При переходе к стек лообразн< >му состоянию при понижении тем­пературы ниже 7 движение звеньев замирает, сохраняется лишь движение атомов и мелких элементов структуры (группы CHr С.1, C. N и др ) относит ельно положения равновесия Г 1ри повышении тем­пературы до и выше Тг начинается движение цепей макромолекул. Однако, в отличие от низкомолекулярных веществ, у которых при течении происходят перескоки молекул из одного положения в дру­гое, что обусловлено наличием в структуре жидкости пустот («ды­рок»), 1де молекулы отсутствуют, молекула полимера не может пе­ремещаться целиком из-за своего большого размера. Макромоле­кулы перемещаются змееобразно, постепенно, за счет движения звеньев, которое при Т > Г приводит к посггупсте, и<ному переме­щению цепей в образце полимера, в итоге полимер течет как очень вязкая жидкость

Понять специфику физических состоянии по ли меров м< >жно, рас­сматривая подробно особенности их механических свойств, изучая их поведение при деформировании. Рассмотрим механические свой­ства аморфных и кристаллических полимеров.

Производство тары из полимерных пленок и листов

Особенности механических свойсть полимеров в высокоэластическом состоянии

Интервал температур, в котором можно наблюдать высокоэлас­тические свойства полимеров, равен разности температур (Т — Т) Для сетчатых полимеров верхним пределом эластических свойств является температура начала термического разложения Т, так как из-за межцепных химических связей полимер течь не может и при высоких температурах начинает разлагаться, деструктироваться, не переходя в текучее состояние Эластические свойства целесообразно рассмотреть на […]

Производство мягкой потребительской тары на фасовочно-упаковочных автоматах термоформовочного типа

Термоформовочные автоматы позволяют упаковывать любые виды продукции с использованием всех возможных методов ее по­дачи в отформованную часть тары. 11ижняятермоформованная часть из однослойного или многослойного полимерного материала являет­ся жесткой или полужесткой. Верхняя крышка отличается гибкос­тью, минимальной жесткостью. Она выполнена, как правило, из мно­гослойного материала, поэтому обладает хорошими барьерными свойствами, способностью к сварке ил и склеиванию, пригодна […]

Контакт но-тепловая сварка

Контактно-тепловую сварку нагретым ин< трументом осуществ­ляют с односторонним или л, вусторонним нагревом (рис. 4.41). Рис. 4.41. Схема контактно-тепловой сварки с од] юсторонним (а) и двусторонним (6) нагревом: 1 — нагретый инструмент; 2 — прокладки; 3 — свариваемые материалы; 4—холодный инструмент, мгн — температура нагретого инструмента; t2 — температура внешней поверхности изделия; Т —температура свариваемых поверхностей; […]