Вязкотекучее состояние полимеров - Курсовая работа

Для правильного выбора условий переработки и эксплуатации полимерных материалов необходимо знать в каком фазовом и агрегатном состоянии они находятся, и ЗНАТЬОСНОВНЫЕ параметры ИОСОБЕННОСТИ этого состояния.Вязкотекучее состояние - одно ИЗОСНОВНЫХ физических состояний аморфных полимеров, при котором воздействие на полимерное тело механических сил приводит к развитию ВОСНОВНОМ необратимых деформаций. Последние могут проявляться уже при температурах, незначительно превышающих температуру стеклования Тс, ОДНАКООСНОВНУЮ роль в этом случае играют высокоэластические деформации. Оценка перехода в вязкотекучее состояние связана с масштабом времени измерений, который должен превышать характерное время релаксации системы. Согласно такому определению, переход полимера в вязкотекучее состояние происходит при температуре, близкой к температуре текучести, которую находят с помощью термомеханического метода в соответствующих условиях нагружения. Кристаллизующиеся полимеры переходят в вязкотекучее состояние выше их температуры плавления, хотя в некоторых случаях пластические (необратимые) деформации и другие механические свойства, характерные для вязкотекучего состояния в кристаллических полимерах могут проявляться и ниже температуры плавления кристаллов (но выше Тс).2),размеров молекулярно-кинетических единиц, строения жидкости и температуры: ?0 = ехр (-Ет /KT) где Ет - энергия активации течения, определяемая высотой потенциального барьера. Приложение внешнего напряжения эквивалентно снижению высоты потенциального барьера на величину А; А - это работа, которую совершает сила F при перемещении структурной единицы до вершины потенциального барьера. Перескок происходит в момент, когда запас тепловой энергии у молекулы больше, чем энергия взаимодействия с соседними молекулами. Вторым условием является наличие флуктуационного (физического) свободного объема, который определяет наличие так называемой «дырки», куда может перескочить молекула. Величину Pv определяют на основе теории свободного объема: Pv= ехр [-CV*/(Vcф),] где V - объем «дырки»: (Vcф), - свободный объем, приходящийся на одну частицу;Наиболее важные особенности вязкотекучего состояния по сравнению с другими физическим состояниями полимеров связаны с особенностями их реологических свойств, которые проявляются в данном полимергомологическом ряду лишь при достижении некоторой критической молекулярной массы Мкр Достижение критической молекулярной массы связывают с образованием структурной «сетки» с временными узлами. С достижением критической молекулярной массы связаны такие эффекты, как резкое изменение характера зависимости вязкости от молекулярной массы (для полимеров с молекулярной массой ниже критической вязкость относительно слабо зависит от молекулярной массы, а выше критической - очень резко), появление возможности аномально вязкого течения образование плато высокоэластичности (т. е. разделение температур текучести ТТ и стеклования Тс) на температурной зависимости модуля или на термомеханической кривой и т.д. Вязкость полимеров в вязкотекучем зависит от молекулярной массы, температуры, а для данного образца - от режима деформирования (скорости деформации и напряжения), влияние которого определяется характером напряженного состояния, а для случая сдвиговых деформаций - видом зависимости напряжений сдвига ? от скорости сдвига ?. Так, введение в основную цепь атомов кремния снижает энергию активации, которая для полидиметилсилоксанов составляет всего 15,5 кдж/моль (3,7 ккал/моль) - самое низкое известное значение энергии активации вязкого течения полимеров. Энергия активации вязкого течения цис-полибутадиена не превышает 18 кдж/молъ (4,3 ккал/ моль), но замена звеньев в цис-положении на звенья в транс-положении приводит к возрастанию энергии активации: для цис-полибутадиена с количеством звеньев в цис-и транс-положении соответственно 90 и 10% энергия активации возрастает до 23,8 кдж/моль (5,7 ккал/люль), а для полимера с приблизительно одинаковым содержанием цис-и транс-звеньев она составляет 33,4 кдж/моль(8 ккал/моль).Переход в вязкотекучее состояние полимеров с невысокой молекулярной массой происходит, как правило, из стеклообразного или кристаллического состояния, поэтому Тт=Тс или Тт=Тпл. Таким образом, с увеличением молекулярной массы повышается температура текучести и расширяется интервал существования полимера в высокоэластическом состоянии. Например, при увеличении М полиизобутилена от 1270 до 62500 температура текучести повышается от 273 до 573 К, а интервал высокоэластичности увеличивается с 73 до 273 К. Но при этом уменьшается интервал между температурами текучести и деструкции, что ограничивает возможность переработки полимеров в вязкотекучем состоянии. Полимеры с широким молекулярно-массовым распределением характеризуются большей протяженностью переходного состояния из высокоэластического в вязкотекучее состояние, поскольку фракции полимеров разной молекулярной массы имеют различную Тт.Наполнение - это сочетание полимеров с твердыми, жидкими или газоо

Содержание

1. Вязкотекучее состояние

2. Механизм течения полимера в вязкотекучем состоянии

3. Зависимость вязкости от молекулярной массы и структуры полимера

4. Влияние структуры и молекулярной массы полимера на температуру текучести и характер течения

5. Влияние наполнения на параметры полимера в вязкотекучем состоянии

6. Влияние пластификации на параметры полимера в вязкотекучем состоянии

Заключение

Список используемых источников

Для правильного выбора условий переработки и эксплуатации полимерных материалов необходимо знать в каком фазовом и агрегатном состоянии они находятся, и ЗНАТЬОСНОВНЫЕ параметры ИОСОБЕННОСТИ этого состояния.

Низкомолекулярные вещества могут существовать в трех фазовых состояниях - кристаллическом, жидком и газообразном, которые отличаются друг о друга порядком во взаимном расположении молекул.

Характерным отличием полимеров от низкомолекулярных веществ - является наличие трех физических состояний (стеклообразного, высокоэластического и вязкотекучего) и протяженных (10-20ОС) переходных областей. Средние значения температур этих областей принимают обычно за температуру стеклования Тс и температура текучести Тт. На значения этих температур протяженность областей влияют различные факторы такие как рецептура, молекулярная масса и структура полимеров.