Тема-№-6-Механика-полимеров (1156223)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Низкомолекулярные аморфные материалы:структурные различия между жидкостью и твёрдым теломТвердое (стеклообразное)Жидкое (вязкотекучее)молекулярная подвижность«заморожена»: молекулысовершают толькоколебательные движения околоположения равновесиямолекулярная подвижность«разморожена»: молекулы способнык поступательному перемещениюотносительно других молекулkT < Еа колебательные движения молекул kT > Еа поступательные движения молекулkT – тепловая энергия молекул; Ea – энергия активации поступательного перемещениямолекулы относительно других молекул;Температура стеклования (Тст) – это температура, при которойпроисходит размораживание молекулярной подвижности и переход отстеклообразного в вязкотекучее состояние. При Тст: kT = EaНизкомолекулярные аморфные материалы:деформационные различия между жидкостью и твёрдым теломFl0l  l0l0FS0ll0 – начальная длина образца; l – длина деформированного образца;  - деформация; F –приложенная сила; S0 – площадь поперечного сечения недеформированного образца;  напряжение;Идеальное твердое тело (упругиеобратимые деформации)  EЗакон Гука: Напряжение пропорциональнодеформацииЕ – модуль Юнга.

Показывает силумежмолекулярного взаимодействияl0lИдеальная жидкость (деформация течения)ddtЗакон Ньютона: Напряжение пропорциональноскорости развития деформации – вязкость. Показывает силу трения междумолекуламиТермомеханический анализНизкомолекулярноеаморфное веществоТермомеханические кривые = (T),при постоянных :•начальной геометрии образца (l0 = const, S0 = const)•напряжении ( = const)•и времени воздействия напряжения (t = const)НизкомолекулярноекристаллическоевеществоTстСтруктурные особенности макромолекул.Из-загибкостиполимернаяцепьразделяется на СЕГМЕНТЫ – отрезкицепи, которые могут двигаться независимодруг от друга.

Поэтому можно выделить двеструктурные единицы в макромолекуле –сегмент и саму макромолекулу. Понятно,что энергия активации перемещениясегмента меньше энергии активацииперемещения макромолекулы в целомЕа (сегмент) < Еа (клубок)kT < Еа (сегмент)Стеклообразное состояниеE – велико,  - малоПластмассы или стеклаЕа (сегмент) < kT < Еа (клубок)Еа (клубок) < kTЦентр массмакромолекулыВысокоэластичное состояниеE – мало,  - великоЭластомеры (каучуки)Вязкотекучее состояниеСравнительный анализ поведения низкомолекулярных тел иполимеров с молекулярно-кинетических позицийтвердоестеклообразноеНизкомолекулярныесоединенияжидкоевязкотекучеемолекулярнаяподвижность«разморожена»молекулярнаяподвижность«заморожена»Тст = ТтектемператураПолимерытвердоевысокоэластическоетвердоестеклообразноеподвижность исегментов, имакромолекулярныхклубков«заморожена» Тподвижностьсегментов«разморожена», аподвижностьмакромолекулярныхклубков «заморожена»сттемпературажидкоевязкотекучееподвижность исегментов, имакромолекулярныхклубковТтек «разморожена»Термомеханическая кривая для линейных аморфных полимеровВысокоэластичноесостояние –уникальноеСтеклообразноесвойство полимеровсостояниеT < ТстНебольшие по величинеупругие обратимыедеформации, Е- великоВязкотекучеесостояниеТтек < TТст < T < ТтекТстБольшие повеличине упругиеобратимыедеформации, ЕмалоТтекНеобратимыедеформации(течение)Тст.

– температура стеклования; Ттек - температура текучестиВлияние молекулярной массы полимера на характер термомеханических кривых.M1 M2 M3M4 M5M6TвязкотекучееTTТтеквысокоэластическоеTTСстстеклообразноеTTтек(4) Tтек(5) Tтек(6)TTтек(1) тек(2)TстМсегментMМ1 < М2 < М3 < М4 < М5 < М6 молекулярная масса полимера одной и той жехимической структутрыТст(1) < Тст(2) < Тст(3) = Тст(4) = Тст(5) =Тст(6)Ттек(1) < Ттек(2) < Ттек (3) < Ттек (4) < Ттек (5) < Ттек (6)Определение кинетического (механического) сегмента и его физический смысл.М3 – критическая масса, начиная с которой появляется платовысокоэластичности, а температура стеклования перестает меняться с ростоммолекулярной массы. Длина отрезка цепи, соответствующая М3, получиланазвание кинетического (механического) сегмента.•Кинетический сегмент – минимальный отрезок цепи , способный кпоступательным перемещениям.•Кинетический сегмент – минимальный отрезок цепи, начиная скоторогонатермомеханическихкривыхпоявляетсяплатовысокоэластичности, а температура стеклования перестаёт зависеть отдлины цепи;•Кинетический сегмент учитывает гибкость макромолекулы приналичиимежмолекулярноговзаимодействияссоседнимимакромолекуламиМ(кинетический сегмент) > М(сегмент Куна)Практическое значение температуры стеклованияТст.

– важнейшая характеристика любого полимера, определяющая области его практическогоприменения как материалаТипичные пластики (Тст >> Ткомнатная)[CH2CH]p[CH2CH]pClПолистиролПоливинилхлоридТст = +100оСТст = + 85 оСCH3[CH2C]pO=C-O-CH3ПолиметилметакрилатТст = + 110оСТипичные каучуки (эластомеры) (Тст << Ткомнатная)CH3[CH2C]pCH3-[CH2 - CH=CH - CH2]p-CH3ПолиизобутиленТст = -73оСЦис-полибутадиенТст =-106оСSiOCH3pПолидиметилсилоксанТст = -130оСВлияние химической структуры полимеров на температуру стеклования.Тст уменьшается при:•Увеличение гибкости цепи (уменьшении длины сегмента Куна);•Уменьшении полярности (поляризуемости цепи);•Увеличении свободного объёма (разрыхлении) материала;OOOHO-[C-(CH2)3-NH]p-HHO-[C-(CH2)6-NH]p-HHO-[C-(CH2)11-NH]p-HПолиамид-3Полиамид-6Полиамид-11Тст = +110 оСТст = +70 оСТст = +42 оСУменьшение доли полярных CO-NH- групп в цепиCH3CH3[CH2C]pO=C-O-CH3ПолиметилметакрилатТст = + 110оС[CH2C]pO=C-O-C2H5ПолиэтилметакрилатТст = + 65оСCH3[CH2C]pO=C-O-C4H9ПолибутилметакрилатТст = + 25оСУвеличение объёма боковых заместителей («рыхлости») цепиПластификация полимеров.Пластификация полимеров – это смешение полимера с низкомолекулярнойжидкостью с целью понижения температуры стеклования полимера.(При этом также понижается и Ттек)Требование к пластификатору:•Хорошая смешиваемость с полимером (хорошее сродство к полимеру);•Низкая летучесть;•Малый коэффициент диффузии в полимереH2 OT = T ст- Tст(пластификатор)OH17C8-O-C-O-C-O-C8H17Полярные полимеры (например, поливиниловый Неполярные полимеры (например, полистирол –спирт – пластификатор – вода)пластификатор – диоктилфталат)Механизм действия пластификатора –экранирование полярных взаимодействий вполимереПравило мольных долейМеханизм действия пластификатора –увеличение свободного объёма в полимереПравило объёмных долейТст  k'' Тст  k' x – объемная доля пластификатора ;Х – мольная доля пластификатора ;k’ – константаNпXN п  N пл .зв.Nп – число молейпластификатора; Nпл.зв.

– числомолей звеньев полимераk’’ – константаVпVп  VполимVп – объём пластификатора;Vполим – объем полимераЭкспериментальные методы определения температуры стеклования1. Термомеханический метод;2. Измерение некоторых физических свойств (удельный объём, плотность,теплоёмкость и др.

как функции температуры)ТеплоёмкостьVудVV0ТстV уд VполимерМ полимерТ1Vуд – удельный объем полимера;  - плотностьполимера; V0 – суммарный объём всехмакромолекул; Vуд – V0 – свободный объёмТстТВ жидком состоянии теплоёмкость выше, чемв твёрдом;  при переходе через температурустеклования теплоёмкость претерпеваетскачок.Влияние сшивания (вулканизации) на форму термомеханических кривыхаморфных полимеровНесшитый(натуральный каучук)Тхим разлСлабосшитый, М сш > Мсегм , (резина)Тхим разлТстТтекСильносшитый, М сш < Мсегм , (эбонит)Тхим разл – температура термического разложения полимера;Мсш – масса отрезка цепи между сшивками;Мсегм – молекулярная масса кинетического сегментаРедкая сшивка•Не влияет на Тст;•Предотвращает течение при Т > Ттек.

(т.е. делает полимер нетекучим);•Предотвращает ползучесть (медленное течение) в области платовысокоэластичности при Тст < T < ТтекВязкотекучее состояние полимеров•Механизм течения – сегментальный: за счетнаправленногопоступательногодвиженияотдельных сегментов в том же направлениисмещается и центр масс макромолекул возникает поступательное движение клубков.•Вязкость  - важнейшая характеристикаполимеров в вязкотекучем состоянии  AeEARTEA – энергия активации вязкого течения (совпадает с энергией активациипоступательного движения кинетических сегментов); не зависит от молекулярноймассы полимера, зависит только от химической структуры мономерных звеньев.ЕА для некоторых полимеров, кДж/мольВязкотекучее состояние полимеров: зависимость вязкостиот молекулярной массы полимеры  AeEARTА – предэкспотенциальныймолекулярной массы.множитель.Зависитlg~M~MlgMсrетка3.5lgMМс – молекулярная масса образования сетки зацеплений;соответствует степени полимеризации ~ 100 – 300 звеньев,т.е.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов лекций