Женская грудь - идеальная упаковка для молока!

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 примере неполярного высокомолекулярного (ЛЫО»— 10р) каучука (полиизоп­рена, полибут адиена) Для исключения наложения на эластичность течения цепей при деформировании наиболее празилыю исследо­вать образны, приготовленные из слабосшитых резин (2 — 3% сшив — ки цепей макромолекул), полу ченных из неполярных каучуков

Остановимся на рассмотрении поведения образца эластомера i [ри его деформировании с термодинамической точки зрения

Если длина исходного образца 10, то при его растяжении она воз­растет до /, тогда (I — у = АI, т. е абсолютной деформации одноосно­го растяжения.

Для неполярного каучука можно считать, что при деформации объем образца не меняется A V = 0, т. е. изменяются лишь абсолют­ные размеры, а общий объем полимерного образца сохраняется не­изменным. Такие каучук и, при деформировании сохраняющие объем образца неизменным, называются идеальными.

При постоянной температуре действующая на образец сила /про­изводит работу

А~(Dl, (2.20)

Если приложенная деформация мала (dl — величина деформации).

По п< ;рвому началу термодинамики работ а, затра ченпая внешней силой, связана с изменением (под ее действием) внутренней энер­гии тела (dU) соотношением

DU = dA+dO, (2.21)

Где dQ — подведенная к телу теплота

Подставим (2 20) в (2 21) и учтем что при Т = const и AV = 0 в обратим ых процессах

DQ — TdS, (2 22)

Где DS— изменение энтропии полимера при деформировании в рав­новесных условиях

В результате получим

DU = fdl + TdS. (2 23)

Согласно второму началу термодинамики, направление процес­са характеризуется изменением термодинамических потенциалов Дя случая V = const, AV = О, Т = const следует использовать термо — динамическии потенциал Гельмгольца F = V — TS

Тогда, перейдя к бесконечно малым величинам, получим

DF — dU-TdS (2.24)

Используя выражение (2 24) для AU. получим

DH — fdl + TdS — TdS = Fdl, {‘2 25)

Отсюда

F = (2 26) Dlrv

Выражение (2 26) означает, что изменение потенциала I "ельмголь — ца при деформировании (Т, V — const) равно действующей на поли­мер внешней силе.

Если продифференцировать (2 24) no Dl, учитывая при этом выра­жение (2 26), получим

= f. (2.27)

Rty

IL) J-—) Т

Dl )ry DJJr У I dl

Действие внешней силы на образец полимера расходуется на из­менение внутренней энергии и энтрони и образца.

Dll

Для слабополярных полимеров вклад изменения мал, так как в каучуке нет сильных взаимодействий Тогда при условии Д V = О

Имеем — jy — -> 0 Это означает, что действие силы / тратится главным

Образом на изменение энтропии при деформировании Учтя связь энтропии с термодинамической вероятностью состояния рассмат­риваемой системы (W)

S = к -InW. (2 28)

Можно заключить, что деформирующая сила тратится на изменение энтропии системы, определяемой вероятностью перехода конфор — маций макромолекул из свернутых, клубкообразных в более выпрям­ленные

(2 29)

У t,v

Согласно математическому выражению (2 29) при деформирова­нии ко нформационныи набор макромолекул изменяется, обедняет­ся, что соответствует переходу от клубков к более вытянутым кон — формациям цепей. Энтропия системы при растяжении образца уменьшается При снятии нагрузки полимер стремит ся вернуться в исходное состояние, и образец сокращается, а цепи макромолекул снова принимают свернутые конформации, что отвечает возраста­нию энтропии

Такое описание эластичности было дано в 30-х годах XX столетия К уном, Марком и Гутом; оно сохраняет свое значение до сих пор, по­скольку правил! но определяет природу деформ и] ювания эластомеров.

Для реальных каучуков естественно наличие обоих вкладов в с< ют — ношение (2 27) Однако в случае достаточно полярных каучуков (на­пример, гюлихлоропрена) существенный вклад в деформацию каучу­ка вносит энергетическая а не только энтропийная составляющая

Схематически можно представить суммарно вклады в деформа­цию каучука

F = fu+fs,

Где fs>fu —

Термодин амическое рассмотрение деформации кау чуков находится в согласии со статическим и молекулярпо-кинетическим рассмотре­нием процесса деформщювания эластомеров. Так, если представить вероятность ра< :пределения конф< >рмаций в образце WP, зависимости от расстояния между концами макромолекулы г, то ясно, что г при деформации при развороте клубков увеличивается (рис. 2.7)

Mr)


Особенности механических свойсть полимеров в высокоэластическом состоянии

Рис. 2 7. Вероятность различных расстояний между концами цепи

————————————————————————— ►

РСр

Сели в покое расстояние между концами клубка цепи г0, то при растяжении г растет и в пределе г —> оо для распрямленной полно­стью цепи Оба кра йних слу чая маловероятны, в равновесном состоя­нии в макромолекуле преобладают конформации гтад, соответствую­щие средним размерам клубков макромолекул, Термодинамическая вероятность ^нахождения системы в таком состоянии максимальна.

Leave a Reply

Name (required)


Mail (required)


Website



Производство тары из полимерных пленок и листов

Факторы, определяющие величину интервала высокой эластичности полимера (Т.-Т)

Бторой rj >ани цеи высокоэлас тического состояния на температу р — ной ш кале при росте температуры я вляется темперетура текучести Т. Как было отмечено ранее, при переходе в вязкотек^ее состояние цепи полимера начинают поступательное движение, осуществляе­мое ] гутем более интенсивных крутильных колебаний, приводящих к змееобразному перемещению всей цепи. Чем длиннее цепь, больше ее ММ, […]

Производство мягкой потребительской тары на фасоьочно-учаковочных автоматах горизонтального типа

Автоматы горизонтального типа предназначены главным обра­зом ДYЯ упаковывания крупной штучной продукци и: хлебобулочных и кондитерских изделий, сыра, мяса, фруктов и т. п. Подача товаров в тару осуществляется различными транспортерами, пневматически, а иногда и вручнун > Получаему ю преймущественно многослойную упаковку отличак>т высокая гибкость, сред] шя жесткость, высокие барьерные свойства и герметичность. В таких автоматах хорошие […]

Производство плоских пленок с охлаждением на валках

Б Расплав Рис. 3 2.6 Принципиальная схема плоскощелевои головки А — коллектор прямой (с постоянным сечением); б— коллектор скошенный (с уменьшающимся сечением); 1 — нож, 2 — колчектор I Плоские пленки получают методом экструзии расплава полиме­ра через плоскощелевук) формующун > головку, принципиальная схе­ма которой приведена на рис. 3 26. А Расплав В зависимости от способа […]