МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРЫ и СВОЙСТВ ПОЛИМЕРОВ

Исследование межмолекулярных взаимодействий в полимерах

Энергия связи атомов, составляющих основную цепь полиме­ра, а также энергия взаимодействия атомов соседних цепей, т. е. меж­молекулярного взаимодействия, оказывают влияние на величину и характер зависимости динамических модулей упругости полимеров и скорости распространения звука в них от частоты или температуры.

Так, в различных акустических экспериментах оба типа взаи­модействия проявляются весьма специфическим образом. Например, скорость звука, измеренная в ориентированном полимерном волокне или пленке, конформации макромолекул в которых близки к линей­ным, определяется в основном энергией взаимодействия атомов ос­новной цепи полимера и может достигать 106 см/с, значительно пре­вышая скорость звука в неориентированных металлах. В то же время скорость звука, измеренная в одноосно-ориентированной пленке не вдоль оси ориентации, а перпендикулярно ей, определяется в основ­ном энергией межмолекулярного взаимодействия и по порядку вели­чины (1,2-1,5)-105 см/с совпадает со скоростью звука в органических жидкостях [25].

Степень взаимодействия макромолекул друг с другом опреде­ляет так называемую энергию когезии - полную энергию, необходи­мую для удаления молекулы из жидкости или твердого тела. Чаще пользуются величиной удельной энергии когезии, или плотности энергии когезии (ПЭК), т. е. энергией когезии, приходящейся на 1 см3 объема тела.

Интенсивность межмолекулярного взаимодействия является решающим фактором, лежащим в основе разделения полимеров на эластомеры, пластомеры и волокна. Высокомолекулярные соединения со слабыми межмолекулярными взаимодействиями (ПЭК менее 320 Дж/см3) являются эластомерами, однако при наличии в макромолеку­лах полярных атомов или групп каучуки могут обладать и более вы­сокими значениями ПЭК. Для термопластов характерны величины ПЭК в интервале 320-420 Дж/см3. Полимеры с наиболее интенсивны­ми межмолекулярными взаимодействиями, склонные к образованию упорядоченных областей, являются типичными волокнообразующи - ми, для них ПЭК может достигать 1000 Дж/см3 и более.

Для оценки плотности энергии когезии используют параметр растворимости полимера 8Р = (ПЭК)0,5. Поскольку в образовании межмолекулярных связей участвуют силы различной природы, пара­метр растворимости состоит из нескольких слагаемых, отражающих вклады соответственно водородных связей, ориентационного и дис­персионного взаимодействия:

Др = (б2 + 802 + 8д2)0'5.

Обычно за др полимера применяют параметр растворимости той жидкости, которая является наилучшим растворителем для данно­го полимера. Лучшим считается тот растворитель, в котором степень набухания максимальна при условии отсутствия теплового эффекта смешения и изменения объема системы. Параметр растворимости по­лимера можно определить и расчетным путем, исходя из условия ад­дитивности сил взаимодействия отдельных атомных групп и радика­лов и из предположения, что силы взаимодействия в повторяющемся звене полимера аналогичны силам, действующим в низкомолекуляр­ных соединениях. Значение 8Р может быть вычислено по формуле Смолла

Sp = (ZGf) /V= (pnZG} /Мм, где Z Gt - сумма констант притяжения отдельных групп; р„ - плот­ность полимера; Мзв - молекулярная масса звена полимера.

Эта формула оценивает др с большой точностью в случае не­полярных и малополярных полимеров. Особенно большая погреш­ность получается при возможности образования водородных связей. Для разнозвенных полимеров при расчете 8Р необходимо учитывать содержание и структуру аномальных звеньев, а для олигомеров - тип и число концевых групп.

На практике обычно оценивают когезионную прочность кау­чуков и невулкан изо ванных резиновых смесей. Например, одним из критериев когезии резиновых смесей служит усилие отрыва образцов друг от друга при стандартном времени их контакта, величины сжи­мающего усилия, скорости расслоения и температуры. В практике шинного производства под когезионной прочностью понимают спо­собность невулканизованных наполненных техническим углеродом смесей развивать достаточно высокие напряжения (до 1 МПа) при уд­линении около 400 % и скорости растяжения 200 мм/мин.

В качестве характеристики когезионной прочности может быть выбрана одна из величин, определяемых по графической зави­симости напряжения от деформации: предельная эластичность, ус­ловное напряжение при определенном удлинении, условная прочность при растяжении, относительное удлинение, энергия, затраченная на растяжение (площадь под кривой растяжения) и др. На кривой напря­жение - деформация можно выделить точки, соответствующие разви­тию необратимых деформаций течения Fy и разрыва fa. В качестве кри­терия когезионной прочности чаще всего используют [26] параметр Fy Или разность Fb - Fy. Если эта разность меньше нуля, то отмечают, что когезионная прочность резиновой смеси практически равна нулю.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРЫ и СВОЙСТВ ПОЛИМЕРОВ

Определение растворимости серы в эластомерах

Чаще всего пользуются оптическими или радиоизотопными методами. Оптические методы предполагают исследование тонких плёнок, приготовленных из композиции. В образцах, которые обяза­тельно должны быть прозрачными, оценивается число частиц серы, однако этот метод …

Безроторные реометры

В безроторных реометрах поведение резиновой смеси в про­цессе вулканизации оценивается в колеблющейся полуформе. Крутя­щий момент, передаваемый через образец, измеряют датчиками в дру­гой полуформе, а непосредственное использование нагретых полу­форм сокращает продолжительность …

Исследование вулканизатов

Деструктивные процессы в вулканизационных сетках, проте­кающие при термоокислительном воздействии в поле механических нагрузок, обусловливают необратимую статическую и динамическую ползучесть (крип). Для эластомерных систем предлагается [36] новый метод ТМА, основанный на …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.