ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Три физических состояния каучуков из "Технология резины" Каучуки, как аморфные полимеры, в зависимости от температуры могут находиться в трех физических состояниях стеклообразном, высокоэластическом и вязкотекучем. Высокоэластическое состояние является наиболее характерным для каучуков в этом состоянии они обладают одним из наиболее важных физических свойств — эластичностью, т. е. способностью обратимо деформироваться в значительных пределах под действием сравнительно небольших усилий. Так, максимальная величина обратимой деформации растяжения каучука лежит в пределах 500— 1000%, в то время как у типичных твердых тел упругое (обратимое) удлинение редко превышает %. Способность каучуков к большим обратимым деформациям называется высокоэластич-н остью. [c.82] При нагревании аморфный каучук последовательно переходит из одного состояния в другое, этот переход совершается постепенно, в некотором температурном интервале и обусловлен изменением подвижности молекулярных звеньев и молекулярных цепей. [c.82] Подвижность молекулярных звеньев в полимерах обусловлена возможностью взаимного поворота ординарных С—С-связей без изменения валентного угла ф и расстояния между атомами углерода (рис. 14). Тепловое движение молекул, состоящее во вращении молекулярных звеньев около ординарных С—С-связей, приводит к изгибу и свертыванию молекулярных цепей каучука (рис. 15). [c.82] Физическое состояние каучука при комнатной температуре характеризуется весьма большой вязкостью и в то же время весьма большой подвижностью отдельных звеньев, составляющих полимерные цепи. [c.83] При охлаждении среднее значение энергии теплового движения и подвижность молекулярных звеньев уменьшаются, движение принимает характер преимущественно вращательного качания, поэтому молекулы каучука при пониженных температурах находятся в менее свернутом состоянии. При некоторой температуре, которая называется температурой стеклования, молекулы каучука принимают относительно вытянутую форму и каучук становится твердым и хрупким, способным только к упругим деформациям, т. е. переходит в стеклообразное состояние. С повышением температуры подвижность молекулярных звеньев, наоборот, увеличивается, поэтому в области высокоэластического состояния повышение температуры приводит к увеличению деформации при действии заданной нагрузки. При дальнейшем повышении температуры в значительной степени начинают развиваться необратимые пластические деформации, обусловленные понижением межмолекулярного взаимодействия и взаимным перемещением молекул в направлении действующих сил. Каучук ири этом переходит в вязкотекучее состояние, а температура этого перехода называется температурой текучести. [c.83] На рис. 16 представлена зависимость деформации полимера от температуры, охватывающая все три возможных состояния. Каучуки отличаются от других полимеров температурой стеклования Тс и текучести Т . У каучуков температура стеклования значительно ниже комнатной температуры, у натурального каучука она составляет около —72 С, в то время как температура текучести натурального каучука около 180—200 °С. Таким образорл, высокоэластическими свойствами каучуки обладают в значительном интервале температур. [c.83] Пластмассы и эбонит переходят в высокоэластическое состояние при повышенных температурах, когда онп вообще близки к вязкотекучему состоянию. Интервал высокоэластичности у них узкий. Некоторые высокомолекулярные соединения способны прямо переходить из стеклообразного в вязкотекучее состояние, минуя область высокоэластических деформаций. [c.84] высокоэластическое состояние есть одно из состояний аморфных полимеров, возникающее при определенной степени подвижности молекулярных звеньев, и зависит не только от температуры, но и, естественно, от структуры молекулярных звеньев и их относительного расположения в молекулярной цепи. [c.84] Редко расположенные разветвления и поперечные связи между молекулами не влияют на подвижность молекулярных звеньев и тем самым на температуру стеклования. Наоборот, часто расположенные разветвления и поперечные связи и усиленное межмолекулярное взаимодействие вследствие наличия полярных групп приводят к понижению подвижности молекулярных звеньев и к повышению температуры стеклования. Поэтому натуральный каучук имеет более низкую температуру стеклования по сравнению с натрий-дивиниловым каучуком, имеющим разветвленную структуру. Дивинил-нитрильный каучук, содержащий относительно большое количество нитрильных групп, например СКН-40, обладает более высокой температурой стеклования и соответственно более низкой морозостойкостью по сравнению с каучуком СКН-18, имеющим меньшую концентрацию полярных нитрильных групп. [c.84] Вернуться к основной статье