Деформационные состояния аморфных полимеров.

Амфотерные линейные полимеры могут находится в трех физических состояниях.

  • 1. Стеклообразное характеризуется полным ограничением подвижности всех структурных элементов аморфного полимерного тела.
  • 2. Высокоэластическое возникает, когда ограничена подвижность макромолекул, но сохранена подвижность их сегментов. Это состояние отличается обратимыми деформациями растяжения до 1000% и низкой упругостью.
  • 3. Вязкотекучее состояние возникает при подвижности всех структурных элементов полимера. В этом состоянии развиваются пластические и высокоэластичные деформации (рис. 7.7).
Деформационное состояние полимеров

Рис. 7.7. Деформационное состояние полимеров:

I — стеклообразное состояние, II —высокоэластичное, III— вязкотекучее

Практическое применение полимеров определяется тем, в каком из этих состояний находится данный полимер при температуре его использования (табл. 7.6).

Таблица 7.6

Области применения полимеров в различных состояниях деформации

Деформационное состояние

Доля упругих деформаций

Области применения

Стеклообразное

Обратимая деформация, 1—10%

пластмассы

Высокоэластичное

Обратимая деформация, > 100%

каучуки

Вязкотекучее

Необратимая деформация течения

при повышенных температурах используется для переработки полимеров в изделия

Термопластичные и термореактивные полимеры. Термопластичные полимеры при нагревании размягчаются, а при охлаждении переходят в твердое состояние, не изменяя первоначальных свойств. Это линейные и разветвленные полимеры. Термопластичные линейные полимеры имеют наибольшую плотность, их макромолекулы способны к ориентации вдоль оси направленного механического поля (это используется, например, при формовании волокон и пленок). Термопластичные полимеры можно растворять. Свойства термопластичных полимеров обусловлены слабыми Ван-дер-Ваальсовыми связями между молекулами.

Термореактивные полимеры под влиянием тепла размягчаются, в результате химической реакции переходят в твердое состояние и необратимо утрачивают свойство размягчаться при нагревании. Это полимеры сетчатого (пространственного) строения. Термореактивные полимеры не плавятся, не растворяются, а только набухают в растворителях; определение молекулярной массы для таких полимеров утрачивает смысл (нет отдельных макромолекул, все цепи сшиты в единую сетку).

Сетчатые структуры могут быть получены из термореактивных полимеров. Например: Обычная резина мягка, но при вулканизации серой макромолекулы сшиваются дисульфидными связями S-S, и прочность растет.

Термические и электрические свойства полимеров:

  • 1) теплоизоляторы — коэффициент теплопроводности полимеров значительно ниже, чем других твердых тел, около 0,2—0,3 В/(м-К);
  • 2) нагревостойкость — диапазон температур, при которых можно эксплуатировать полимеры без ухудшения их механических свойств, ограничен. Нагревостойкость ограничивается началом размягчения, 320—400 К. Полимеры, стойкие при 500 К, считаются нагревостойкими, а при 600—700 К — высоконагревостойкими;
  • 3) относительная убыль массы при нагреве до рабочей температуры не должна превышать 0,1—1%;
  • 4) большинство полимеров — диэлектрики. Диэлектрическая проницаемость зависит от двух основных внешних факторов: температуры и частоты приложенного напряжения. В неполярных полимерах она лишь слабо уменьшается с ростом температуры вследствие теплового расширения и уменьшения числа частиц в единице объема. В полярных полимерах диэлектрическая проницаемость сначала растет, а затем падает, причем максимум обычно приходится на температуру, при которой материал размягчается;
  • 5) электризация — процессы накопления поверхностных зарядов проходят очень интенсивно.

Химические свойства полимеров

Для полимеров характерна высокая стойкость по отношению к неорганическим реактивам и меньшая — к органическим. В принципе, все полимеры неустойчивы в средах, обладающих резко выраженными окислительными свойствами, но среди них есть и такие, химическая стойкость которых выше, чем золота и платины. Поэтому полимеры широко используются в качестве контейнеров для особо чистых реактивов и воды, защиты и герметизации радиокомпонентов, и особенно полупроводниковых приборов.

Заместители (радикалы) в полимерной цепи проявляют те же свойства, что и в мономерном соединении. Например, карбоксильная группа в полимере ведет себя как слабая кислота, реагируя с металлами и щелочами (см. свойства органических соединений, параграф 7.2)

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >