ВЫСОКОЭЛАСТИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ


ВЫСОКОЭЛАСТИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ

состояние, в к-ром полимеры обладают способностью к большим обратимым деформациям (до неск. десятков, сотен и более процентов). В В. с. могут переходить все гибкоцепные линейные полимеры с достаточно большой молекулярной массой и пространственно структурированные (сетчатые) полимеры при нагр. их выше т-ры стеклования.

Верх. температурная граница определяется т-рой разложения для сетчатых полимеров и т-рой текучести для линейных. Полимеры, находящиеся в В. с. в широком интервале т-р, соответствующем условиям их эксплуатации, наз. эластомерами. Типичные представители эластомеров - натуральный и синтетич. каучуки, а также резины на их основе.

В отличие от твердых кристаллич. тел деформация полимеров в В. с. связана не с изменением межатомных или межмол. расстояний, а с частичным развертыванием хаотически свернутых цепных молекул, что и обусловливает возможность больших деформаций. При этом возвращающая сила f вызывается не силами притяжения между молекулами деформируемого тела, а тепловым движением, к-рое по своей интенсивности такое же, как тепловое движение молекул в жидкостях. Т. обр. упругость полимеров в В. с. имеет энтропийную природу подобно объемной упругости газов. Поэтому модуль упругости полимеров в В. с. пропорционален абс. т-ре Ти имеет низкие значения (0,1-10 МПа), тогда как модуль всестороннего сжатия, определяемый силами межмол. взаимодействия, типичен для кон-денсиров. сред (103 МПа). Вследствие этого деформация эластомеров практически не сопровождается изменением объема, и связанное с этим изменение внутр. энергии Uничтожно. Наблюдаемые на опыте изменения Uпри деформации эластомеров связаны с изменением набора энергетически неравноценных конформац. изомеров (см. Конформационнып анализ )при развертывании цепей. В зависимости от разности энергетич. уровней транс- и гош-конформеров изменение внутр. энергии при деформации 1087-1.jpg и соответствующая ему составляющая возвращающей силы e= (V,T("энергетич. сила") м. б. как положительными, так и отрицательными (l-длина образца, V-его объем). Ниже приведены значения e/f> для нек-рых полимеров:
1087-2.jpg

В В. с. напряжение и деформация 1087-3.jpgпри циклич. нагружении сдвинуты по фазе, и наблюдается сильная зависимость деформации, развивающейся в эластомере, от длительности приложения нагрузки или напряжения от времени выдержки образца в деформиров. состоянии. Особенно резко эти зависимости выражены при т-рах, близких к т-рам стеклования и текучести. В сетчатых этастомерах через достаточно длит. время устанавливается упругое равновесие, т. е. / и 1087-4.jpg перестают изменяться со временем.

В 40-х гг. В. Куном, П. Флори и др. была развита теория (именуемая теперь классической) равновесных упругих св-в сетчатых эластомеров, основывающаяся на модели сетки из бестелесных цепей, способных свободно проходить друг сквозь друга ("теневые", или "фантомные", цепи). Согласно этой теории, / при растяжении образца в 1087-5.jpg раз равно:
1087-6.jpg

где A-площадь поперечного сечения образца, v-число цепей (отрезков молекулы между ближайшими поперечными сшивками) в единице объема, k-постоянная Больцмана,1087-7.jpg -средний квадрат расстояний между концами цепей в недеформиров. сетке,1087-8.jpg -средний квадрат расстояний между концами тех же цепей в своб. состоянии. Ур-ние (1) оправдывается на опыте только для сильно набухших резин. В отсутствие р-рителя f при одноосном растяжении хорошо описывается след. ф-лой:
1087-9.jpg

где С 1 и С 2 -эмпирич. постоянные.

Для описания др. типов деформации эта ф-ла непригодна. Зависимости С 1 > и С 2 от разл. факторов являлись предметом мн. исследований. Так, было показано, что 1 м. б. отождествлено с коэф. упругости в ур-нии (1). Тогда, полагая 1087-10.jpg , получаем: C1 = vkT/2. Эта ф-ла - одно из осн. соотношений для расчета v из эксперим. данных. Для эластомеров с редкой сеткой величина С 2/С, больше единицы, для густых сеток - меньше единицы. Обе константы возрастают с т-рой приблизительно пропорционально Т. При равных С 1 сетки из цепей с более массивными боковыми привесками имеют меньшие С 2.

Предпринимались попытки объяснить наблюдаемые отклонения от классич. теории на основе разл. физ. предпосылок. Но все они, как и разл. феноменологич. теории, не получили широкого распространения. Отклонения от классич. теории, как считает большинство исследователей, связаны с тем, что в ней не учитываются ограничения числа возможных конформаций цепей, возникающие вследствие их взаимной непроницаемости. Многочисл. теории, построенные на этой предпосылке, удовлетворительно описывают деформац. зависимости разл. типов.

Лит.: Волькснштейн М. В., Конфигурационная статистика полимерных цепей, М.-Л., 1959; Бирштейн Т. М., Птицын О. Б., Конформаций макромолекул, М., 1964; Treloar L.R.Y., The physics of rubber elasticity, 3 ed., Oxf., 1975. Л. С. Лрисе.


Химическая энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. . 1988.

Смотреть что такое "ВЫСОКОЭЛАСТИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ" в других словарях:

  • ВЫСОКОЭЛАСТИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ — состояние аморфных полимеров, в котором они способны к огромным (до сотен %) обратимым деформациям. Объясняется тем, что цепные молекулы полимеров могут изменять свою форму. Типичный полимерный материал, эксплуатируемый в высокоэластическом… …   Большой Энциклопедический словарь

  • высокоэластическое состояние — Физическое состояние полимерного материала, характеризующееся развитием больших обратимых деформаций под воздействием внешних напряжений. [ГОСТ 9.710 84] Тематики старение полимерных материалов …   Справочник технического переводчика

  • высокоэластическое состояние — состояние аморфных полимеров, в котором они способны к огромным (до сотен %) обратимым деформациям. Объясняется тем, что цепные молекулы полимеров могут изменять свою форму. Типичный полимерный материал, эксплуатируемый в высокоэластическом… …   Энциклопедический словарь

  • Высокоэластическое состояние — 3. Высокоэластическое состояние Физическое состояние полимерного материала, характеризующееся развитием больших обратимых деформаций под воздействием внешних напряжений Источник: ГОСТ 9.710 84: Единая система защиты от коррозии и старения.… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • высокоэластическое состояние — elastiškoji būsena statusas T sritis chemija apibrėžtis Amorfinio polimero fizinė būsena, kurioje maža apkrova sukelia didelę grįžtamąją deformaciją. atitikmenys: angl. high elastic state; rubbery state rus. высокоэластическое состояние ryšiai:… …   Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

  • Высокоэластическое состояние —         одно из трёх физических состояний аморфных полимеров (см. Аморфное состояние). Оно проявляется в интервале температур между температурами стеклования и текучести у полимеров, макромолекулы которых имеют цепное строение и достаточно гибки …   Большая советская энциклопедия

  • ВЫСОКОЭЛАСТИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ — одно из физ. состояний аморфных полимеров и материалов на их основе, в к ром они способны к большим (до 1000%) обратимым деформациям растяжения. Обусловлено способностью гибкой макромолекулы изменять под действием внеш. нагрузки свою пространств …   Большой энциклопедический политехнический словарь

  • Аморфное состояние — (от греч. а отрицательная частица и morphē форма)         твёрдое состояние вещества, обладающее двумя особенностями: его свойства (механические, тепловые, электрические и т. д.) в естественных условиях не зависят от направления в веществе… …   Большая советская энциклопедия

  • ВЯЗКОТЕКУЧЕЕ СОСТОЯНИЕ — одно из основных физ. состояний конденсиров. тел (гл. обр. линейных орг. полимеров и неорг. стекол), при к ром они обладают текучестью, т. е. доминирующий вклад в их полную деформацию вносит необратимая составляющая (вязкое течение). Переход в… …   Химическая энциклопедия

  • Полимеры — (от греч. polymeres состоящий из многих частей, многообразный)         химические соединения с высокой молекулярной массой (от нескольких тысяч до многих миллионов), молекулы которых (макромолекулы (См. Макромолекула)) состоят из большого числа… …   Большая советская энциклопедия


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.