Природа - высокоэластичность
Cтраница 1
Природа высокоэластичности объясняется физическими свойствами цепных молекул. Основное свойство последних, обуславливающее высокоэластнч-ность полимеров, - возможность внутреннего вращения вокруг единичных связей, приводящая к гибкости и легкой сворачиваемое полимерных цепей. Гибкость отчетливо проявляется, когда тепловое движение достаточно интенсивно. В стеклообразном состоянии деформация связана с изменениями средних расстояний между атомами и валентных углов полимерной цепи, в высокоэластнческом - с ориентацией н перемещением звеньев гибкой цепи без изменения среднего расстояния между соседними атомами. [1]
Природа высокоэластичности и механизм проявления высокоэластических свойств полимеров в указанной температурной области хорошо объясняются кинетическими соображениями, статистическими расчетами и термодинамическим обоснованием. Рассмотрим в самых кратких качественных чертах эту теорию высокоэластичности полимеров, разработанную в применении к каучукам и оказавшуюся справедливой для всех полимеров, способных переходить в высокоэластическое состояние как физическое состояние, типичное только для полимеров. [2]
Для того чтобы понять природу высокоэластичности, необходимо прежде всего рассмотреть изменение термодинамических функций состояния полимера при его высокоэластической деформации. Из самых общих соображений можно вывести соотношения между длиной образца /, упругой силой f и температурой Т, с одной стороны, и его внутренней энергией U и энтропией S - с другой. [3]
 |
Схематическое изображение временной зависимости прочности твердых полимеров ниже Тхр. [4] |
В и 6 - сложным образом связаны с природой высокоэластичности. [5]
С и & - константы, зависящие от типа каучука, структуры вулканизата и связанные с природой высокоэластичности, они не зависят от напряжения о и температуры Т; U - энергия активации разрушения резин в расчете на 1 связь. [6]
Предположим далее, что деформация происходит при малом изменении внутренней энергии системы, а существенно изменяется лишь конформационная энтропия, что согласуется с представлениями о природе высокоэластичности. [7]
Природа высокоэластичности на молеку-лярно-кинетическом уровне рассматривается в рамках статистической термодинамики. В простейших статистических теориях полимерную молекулу моделируют в виде бестелесной свободно-сочлененной цепи, отдельные звенья которой подвергаются хаотическому тепловому движению. [8]
Что же касается температуры стеклования, то ее значение остается одним и тем же для всех значений ММ, превосходящих величину сегмента. В этом проявляется природа высокоэластичности, для которой основной кинетической единицей является именно сегмент. [9]
Наконец, отметим еще, что при адиабатическом деформировании высокоэластического полимера его температура, как правило, заметно увеличивается. Это обстоятельство наводит на мысль о главенствующей роли энтропийных факторов в природе высокоэластичности; ниже мы убедимся, что упругость полимерных сеток действительно определяется конформационной энтропией цепей. [10]
Таким образом, наибольший интерес представляют неравновесные высокоэластические деформации, которые и будут рассмотрены в этом очерке. Однако, исторически, очень много внимания было уделено теоретическому рассмотрению природы высокоэластической деформации и вычислению модуля равновесной высокоэластичности по молекулярным характеристикам. Эти работы, с нашей точки зрения, имеют ограниченное значение вследствие содержащихся в них недостаточно обоснованных предположений, рассматриваемых ниже, а также вследствие узости их основной задачи - вычисления равновесной высокоэластической деформации. Тем не менее они сыграли положительную роль, состоящую в том, чтобы были выяснены природа высокоэластичности и ее связь со свойствами цепных молекул. [11]
Страницы: 1