|
|
|
Главная --> Справочник терминов Характеристиками полимеров молекулярного трения для твердого тела настолько выше, чем для жидкости, что большие усилия в твердых полимерах будут передаваться путем проскальзывания молекулярных цепей сквозь окружающую матрицу. Как показано в гл. 5 (разд. 5.2.5), осевые усилия достаточны для разрыва цепей, если проскальзывающие цепи находятся в сильновытянутом конформационном состоянии. Поэтому следует ожидать, что сегменты цепей, которые правильно ориентированы и которые в исходном состоянии действительно обладают сильновытянутой конформа-цией или предполагается, что они обладают подобной конфор-мацией на ранних стадиях процесса вынужденной эластичности, рвутся при образовании шейки или при вытяжке. В случае разрыва цепей при образовании шейки или вытяжке наиболее существенными характеристиками материала становятся его полная ориентационная деформация Я, и температура вытяжки Та. Из выражения (4.3-3) следует, что статический коэффициент трения /' определяется прочностными характеристиками материала более мягкого контртела и равен: где TO — период колебания кинетической единицы относительно временного положения равновесия, равный для полимеров 10~12 с, и / — величина, которая определяет соотношение между микроскопической и макроскопической характеристиками материала (т'>т). В книге обобщены результаты отечественных и зарубежных исследований процессов переработки каучуков и резиновых смесей. Описаны реологические свойства эластомеров, их связь со структурными характеристиками материала, а также влияние адгезионных явлений на процессы переработки (смешение и профилирование). Особое внимание уделено совершенствованию перерабатывающего оборудования и перспективной технологии изготовления резиновых смесей. Армированные пластики являются гетерогенными структурно-неоднородными системами со стохастической, но в большинстве случаев достаточно близкой к регулярной структурой [7. Свойства подобных систем тесно связаны с их структурой [5— 9], т. е. с пространственным расположением наполнителя и связующего, строением границы раздела между ними, а также количеством и характером структурных дефектов. Нерегулярность структуры армированных пластиков сильно затрудняет ее количественное описание, исследование взаимодействия структурные элементов и выяснение количественной связи между структурой и различными физическими характеристиками материала. Армированные пластики являются гетерогенными структурно-неоднородными системами со стохастической, но в большинстве случаев достаточно близкой к регулярной структурой [7. Свойства подобных систем тесно связаны с их структурой [5— 9], т. е. с пространственным расположением наполнителя и связующего, строением границы раздела между ними, а также количеством и характером структурных дефектов. Нерегулярность структуры армированных пластиков сильно затрудняет ее количественное описание, исследование взаимодействия структурны^ элементов и выяснение количественной связи между структурой и различными физическими характеристиками материала. Исследование условий, при которых работа деформации до разрушения приобретает минимальное значение, имеет большую практическую важность, так как помогает выбрать наиболее рациональные способы измельчения полимеров и проводить механические превращения с наименьшими затратами энергии. Эти условия соответствуют, по-видимому, условиям существенного уменьшения степени дополнительной деформации в месте роста надрыва (а следовательно, дополнительной ориентации и упрочнения) [299, с. 91]. Действительно, из полученных данных следует, что при исследованных скоростях деформации переход от высокоэластического разрыва к хрупкому для вулканизатов бутадиен-нитрильного каучука сопровождается уменьшением долговечности и относительного удлинения при температурах около—253 К-Видно также, что разрушающее напряжение и работа деформации не являются однозначными характеристиками материала. Максимальные значения ар или А соответствуют определенным условиям деформации материала (температуре и скорости деформации). Под твердостью понимают способность материала сопротивляться вдавливанию в него других тел. Твердость характеризует механические свойства поверхности. В связи с этим ее значение связано с физико-механическими характеристиками материала и, следовательно, с его физико-химическими особенностями, составом и условиями внешнего энергетического воздействия (температура, величина и скорость приложения усилия, наличие других внешних факторов). По значению твердости определяют возможные пути эффективного использования пластмассы. Согласно смыслу сказанного выше, величины (оо/е0) и б, или G' и G", являясь характеристиками материала, не должны зависеть от абсолютных значений амплитуд 00 и е0. Если это действительно выполняется при экспериментах с данным образцом, т. е. 0о~8о, то говорят о «линейном вязкоупругом теле». Когда же под влиянием заданного воздействия изменяются характеристики материала, так что G' и G" оказываются зависящими от 0 и е, то это свидетельст- Естественно, что для того, чтобы приступить к расчету литьевого цикла, необходимо располагать исчерпывающими сведениями о конструкции изделия (чертеж), конструкции формы (чертеж) и характеристиками материала (константы уравнения состояния, кривая течения, коэффициент температурной зависимости вязкости или энергии активации вязкого течения, теплоемкость и скрытая теплота плавления). Предполагается, что такие параметры литьевого цикла, как температура пластикации, до которой необходимо разогреть расплав, и температура формы, известны. Обычно такие данные можно найти в справочных руководствах по технологии переработки пластмасс. Таким образом, задача сводится к теоретическому определению продолжительности литьевого цикла и выбору основных параметров работы червячного пластикатора, обеспечивающих оптимальное использование всего возможного времени для ведения процесса непрерывной пластикации. Разработанные методы расчета позволяют довольно хорошо описывать процесс заполнения формы и определять длительность охлаждения. Основные затруднения возникают при количественном анализе влияния параметров литьевого цикла на структуру и свойства готового изделия, так как методы определения количественных соотношений между особенностями надмолекулярной структуры и физико-механическими характеристиками материала изделия до сих пор находятся в стадии разработки. В настоящей главе кратко изложены важнейшие сведения о молекулярном строении полимеров, необходимые для понимания связи между структурными характеристиками полимеров и их свойствами, с одной стороны, и условиями получения, с другой. Рассмотрены также некоторые свойства разбавленных растворов полимеров, так как методы, основанные на изучении этих свойств, являются в настоящее время главным источником информации о структуре макромолекул. Подробно эти вопросы освещены в ряде монографий [1—5]. Макромолекулы характеризуются резко выраженной анизотропией формы. Вследствие этого полимерные материалы могут быть изотропными и ориентированными. Именно это обстоятельство предопределяет особенности морфологии волокон и пленок. Эти полимерные материалы являются не монолитными структурами, а преимущественно ориентированными ажурными конструкциями, распределение пор и пустот в которых предопределяет многие их эксплуатационные свойства. Возможности создания такой архитектоники волокнистых и пленочных материалов непосредственно связаны с молекулярными характеристиками полимеров. Специфическими молекулярными характеристиками полимеров являются молекулярная масса, определяющая размеры цепочек и гибкость макромолекулы, зависящая от ее строения и природы межмолекулярпой и внутримолекулярной связи. Гибкость макромолекул — это способность полимерных цепей изменять свою копформацию в результате внутримолекулярного (микро-броунова) теплового движения звеньев (равновесная, или термодинамическая гибкость) или же под влиянием внешних механических сил (кинетическая, или механическая гибкость). Конфор-мация — это пространственное распределение атомов и атомных групп в макромолекуле, определяемое длиной соответствующих связей и значениями валентных углов: такое распределение, которое может меняться без химических реакций. Перед формованием полимер должен быть расплавлен или нагрет до размягчения. Эта стадия занимает, как правило, больше всего времени, следовательно, именно она определяет производительность всего процесса переработки. Величины достижимых скоростей нагрева существенно ограничиваются термическими характеристиками полимеров. При этом определяющую роль играют низкая теплопроводность и склонность к термодеструкции. Первая лимитирует величину теплового потока и скорости нагрева, а вторая жестко ограничивает повышение температуры и время пребывания полимера в нагретом состоянии. Дальнейшие затруднения вызываются высокой вязкостью полимерного расплава. Все эти факторы подчеркивают необходимость поиска оптимальных конструктивных решений, обеспечивающих максимально возможные скорости плавления. В заключение главы остановимся вкратце на наиболее важных аспектах зависимости реологии полимеров и их технологических свойств от молекулярной структуры. Прежде всего надо уяснить, как молекулярная структура полимера, определяемая современными экспериментальными методами, связана с реологическими свойствами расплава, измеряемыми на реометрах. Следующая задача состоит в установлении связи между обеими этими характеристиками полимеров, их технологическими свойствами и поведением при переработке (в особенности их формуемостью и свойствами изделий). Очень важными характеристиками полимеров, дающими представление о средних расстояниях между макромолекулами, являются плотность и удельный объем, Информация о ММР позволяет выяснить свойства полимеров, определяющие их пригодность для производства изделий определенного назначения. Найдены [61, 62] зависимости между молекулярной массой (ММР) и такими механическими свойствами полимеров, как соотношение напряжение - деформация (условная прочность при растяжении, относигельное удлинение, предел вынужденной эластичности, хрупкость и модули упругости), ударопрочность, растрескивание и образование микротрещин, усталостные свойства, ползучесть и релаксация напряжения и др. Установлена [63] взаимосвязь между основными характеристиками полимеров - молекулярной массой М , нолидисперсностью .Д , степенью разветвленное™ ^Р - и свойствами полимеров С - условной прочностью при растяжении, вязкостью концентрированных растворов, начальной вязкостью расплава: Очень важными характеристиками полимеров, дающими представление о средних расстояниях между макромолекулами, являются плотность и удельный объем, Очень важными характеристиками полимеров, дающими представление о средних расстояниях между макромолекулами, являются плотность и удельный объем, Диэлектрическая проницаемость и tg6 являются ценными техническими характеристиками полимеров, определяющими их при- Диэлектрическая проницаемость и tg6 являются ценными техническими характеристиками полимеров, определяющими их при-  Характера гибридизации Химическими реагентами Химическими веществами Химическим превращениям Характере зависимости Химически эквивалентны Химически очищенной Химически связанной Химической экспертизы |
- |
Навигация