ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Строение и механические свойства полимеров Особенности строения полимеров, влияющие на их механические свойства из "Прочность полимеров" Полимеры—вещества, отличающиеся от обычных низкомолекулярных веществ большим молекулярным весом. Большие значения молекулярных весов достигаются в результате последовательных актов соединения мономерных единиц. При полимеризации или поликонденсации, как правило, образуются цепные молекулы, длина которых намного превышает их поперечные размеры. Следствием такой резко выраженной асимметрии молекул должна явиться их гибкость. В самом деле, даже если представить себе модель цепной молекулы, отлитую из стали, то при условии, что длина ее в тысячи раз больше ширины, можно не сомневаться, что конструкция будет обладать известной гибкостью. Учитывая, что вокруг каждой простой связи в макромолекуле в принципе может осуществляться вращение, следует считать цепную молекулу весьма гибкой. Это общее специфическое свойство всех полимерных цепей проявляется тем сильнее, чем меньше взаимодействие их звеньев со своими соседями или чем чаще нарушается межмолекулярное взаимодействие вследствие теплового движения. [c.42] К важнейшим характеристикам полимеров относятся длина цепных молекул и полидисперсность (распределение по молекулярным весам). [c.43] При рассмотрении свойств полимеров большое значение имеет упрочнение структуры, которое может происходить в результате сшивания макромолекул, при образовании межмолекулярных связей, при взаимодействии с активными наполнителями и т. п., или разрыхление структуры в результате добавления пластификаторов, неактивных наполнителей и т. п. [c.43] Взаимосвязь между макроскопическими свойствами линейных полимеров и важнейшими характеристиками их структуры— это один из узловых вопросов современной физико-химии полимеров . В пределах настоящей книги наибольший интерес представляет зависимость характеристик прочности от структуры полимеров. Поэтому мы начнем с перечисления факторов, определяющих величину разрушающего напряжения и относительного удлинения в момент разрыва. [c.44] Разрушающее напряжение в сильной мере зависит от межмолекулярного взаимодействия, молекулярного веса, степени поперечного сшивания, присутствия наполнителей и т. п. Относительное удлинение в момент разрыва определяется главным образом ориентацией, кристалличностью и степенью поперечного сшивания. [c.44] В дальнейшем будет показано, что существует тесная взаимосвязь между различными механическими свойствами и процессом разрыва полимеров. Поэтому целесообразно хотя бы в конспективной форме коснуться не только прочности, но и других механических свойств. Важной характеристикой полимера является его статический и динамический модули, которые определяются главным образом межмолекулярный взаимодействием, ориентацией, кристалличностью, степенью поперечного сшивания, разветвлен-ностью цепных молекул. Этими же факторами в значительной мере определяется хрупкость. Удельная ударная вязкость сильно зависит от незначительного содержания низкомолекулярной части полимера, которая сказывается неблагоприятно. Пластичность, как правило, увеличивается при добавлении веществ, делающих надмолекулярную структуру менее плотной. [c.44] Деформируемость при высоких температурах определяется главным образом длиной цепных молекул и их разветвленностью. На характер изменения деформации и напряжения во времени большое влияние оказывают межмолекулярное взаимодействие, кристалличность, степень поперечного сшивания и присутствие в полимере низкомолекулярных веществ. [c.44] В большинстве случаев на утомлении полимеров неблагоприятно сказываются даже незначительные количества низкомолекулярных соединений. Однако в ряде случаев введение пластификаторов существенно повышает сопротивление утомлению. После установления механизма этого явления оно нашло практическое применение . [c.44] Цепные молекулы с незначительным числом разветвлений, соизмеримых по длине с главной цепью. [c.45] Вопрос о влиянии разветвленности цепей был подробно исследован на примере полиэтилена. Было показано, что многие макроскопические свойства полиэтилена определяются разветвлением цепных молекул, которое ограничивает кристаллизацию полиэтилена8 Короткие боковые цепи препятствуют кристаллизации и таким образом влияют на свойства, зависящие от кристаллической части. Увеличение числа коротких боковых цепей уменьшает плотность полимерного материала, понижает температуру плавления, материал легче деформируется, более растворим и газопроницаем. Границы появления текучести перемещаются при этом в область более низких температур. При равном молекулярном весе более разветвленные молекулы оказывают меньшее гидродинамическое сопротивление при течении, т. е. разветвление длинных цепей сказывается на вязко-упругих свойствах расплава, а следовательно, на условиях переработки. Сопротивление раздиру уменьшается с увеличением степени разветвленности. Относительное удлинение в момент разрыва, так же как твердость и теплостойкость, зависят прежде всего от числа коротких разветвлений и среднего молекулярного веса. На этом примере иллюстрируется сложность проблемы влияния химического строения полимеров на их свойства. [c.45] Вернуться к основной статье