Состав, структура и свойства полимеров - Курсовая работа

Полимер - высокомолекулярные соединения, молекулы которых состоят из большого числа одного или более типов атомов или групп атомов (составных звеньев), соединенных между собой химическими связями в длинные линейные (или имеющие ответвления) цепи. Очевидно, что степень полимеризации, т.е. число мономерных звеньев в одной макромолекуле определяет молекулярную массу полимера, которая составляет десятки, сотни тысяч, а иногда и миллионы углеродных единиц и равна молекулярной массе исходного мономера, умноженной на степень полимеризации: NM > Mn мономер полимер Тем не менее средняя молекулярная масса полимера является его характеристикой, поскольку одинаковые по химической природе полимеры различной средней молекулярной массы очень существенно различаются по физическим и механическим свойствам. Если при этом молекула состоит из одинаковых атомов, а молекулярная масса линейной и разветвленной молекул одинакова, то они являются изомерами. По химическому строению основной цепи полимеры классифицируют следующим образом: полимер называют органическим, если цепь его макромолекулы состоит из атомов углерода; элементоорганическим, если цепь составлена атомами кремния, фосфора и другими, к которым присоединены углеродные атомы или группы; неорганическим, если в цепи в боковых группах атомы углерода отсутствуют.Краткая характеристика и строение некоторых полимерных материалов представлены в таблице 1.Полимеры переходят из одного физического состояния в другое при изменении температуры. Переходы полимеров из одного состояния в другое удобно регистрировать с помощью термомеханического метода исследования, который основан на измерении зависимости деформации полимера от температуры при действии на него постоянной нагрузки в течение определенного промежутка времени (термомеханическая кривая). Действующая на образец нагрузка должна быть неизменной и малой по значению, чтобы механические воздействия на полимер не приводили к изменению его структуры. Между температурными областями стеклообразного (область I) и вязкотекучего (область III) состояний, появляется еще одна температурная область (область II), в которой полимер находится в особом высокоэластическом состоянии. В этом состоянии в полимере под действием небольших усилий развиваются очень большие обратимые деформации, характеризующиеся малыми значениями модуля упругости (в 104 - 105 раз меньше, чем у обычных твердых тел).В том случае, если к этой пружине приложено усилие, вызывающее напряжение, ее деформация будет описываться формулой (5). Если подвергнуть тело Максвелла деформации, приложив к нему постоянное усилие, то можно ожидать, что сначала образец скачкообразно деформируется на величину, соответствующую сжатию упругого элемента, а затем будет деформироваться с постоянной скоростью, соответствующей приложенному усилию (рис. С другой стороны, если быстро деформировать тело Максвелла, а затем зафиксировать полученную деформацию и наблюдать за изменением силы (или напряжения) во времени, то можно ожидать, что начальное напряжение, соответствующее заданной деформации пружины, будет постепенно уменьшаться за счет смещения поршня вязкого элемента. Используя представления о законах деформации отдельных элементов модели Максвелла, выведем уравнение деформации модели. Дифференциальное уравнение модели Кельвина - Фойгта составляется, исходя из условия, что деформация упругого элемента модели равна деформации ее вязкого элемента: Суммарное напряжение в любой момент складывается из напряжения, действующего в упругом и вязком элементах.