Полимерлерді термомеханикалы исытарын тсіндірііз.
Макромолекулаларды млшері мен клемі буындарды млшері мен клемінен бірнеше есе арты, кеістікте боліп алуа болатындай элементтерге бірігу асиетін полимерлерді молекуладан ірі рылымы деп атайды. Полимерлерді молекуладан ірі рылымы оларды кристалды жне аморфты фазалы кйіне арай р трлі болады. Аморфты полимерлерді рылымды реттілігіні дрежесі біршама жоары.Аморфты полимерлерді молекуладан ірі рылымы жніндегі тсінікті кластерлі лгі береді. Кластерлер деп реттелу дрежесі мен текшелену тыыздыы жаынан кристалиттер мен негізгі реттелмеген полимер матрицасыны аралыында жататын айматарды айтады. Кластерлерді конформациясы атпарлы болуы жне жазылан полимер тізбегінен труы ммкін.
атты полимерлер кристалды жне аморфты (шыны тріздес) фазалы кйде болады. Егер полимер балымасын суытса, ол не кристалданады, не шыныланады. Кристалдананда макромолекула бергі реттілік кйден ары реттілік кйге ауысады. Полимерді аморфты кйден кристалды кйге, не керісінше ауысуын фазалы ауысу дейді. Фазалы ауысуды бірінші текті не екінші текті деп бледі. Балу мен кристалдану бірінші текті фазалы ауысуа жатады. Екінші текті фазалы ауысу ішкі энергияны, клеміні, энтропияны здіксіз біркелкі згеруі арылы жреді. Кристалды полимерлер тек ана атты кйде болады. Ал аморфты полимерлер температураа байланысты ш физикалы кйде – шыны тріздес, жоары эластикалы жне ттыраыш болады.
Фазалы ауысуды баылауа олайлы дістерді бірі – термомеханикалы діс. Термомеханикалы діс полимерді белгілі бір уаыт ішінде траты кшті серінен берілген температураа байланысты деформациялануын зерттейді. Аморфты полимерлерді термомеханикалы исыы ш физикалы кйіне сйкес ш бліктен трады (1 сурет).
2-сурет
1 сурет. Аморфты полимерді термомеханикалы исыы: І – шыны тріздес кй аймаы; ІІ – жоары эластикалы кй аймаы; ІІІ – ттыраыш кй аймаы
2 сурет.Кристалды полимерді термомеханикалы исыы
Шыны тріздес кйде (I блік) макромолекуланы атомдары мен атомдар топтары тербелмелі озалыста болады. Полимер атты аморфты кйде алады. Бл кезде аздаан айтымды деформация байалады.
Жоары эластикалы кй (ІІ блік) иілгіш тізбекті макромолекулалардан тратын полимерлерге ана тн ерекше асиет. Жоары эластикалы кй едуір айтымды деформациямен сипатталады. Бл кезде макромолекулалы шуматарды пішіні згеретін болатындытан мндай деформацияны жоары эластикалы деформация деп атайды.
Ттыраыш кйде (III блім) жеке бліктер, сегменттер жне макромолекула тгелімен интенсивті жылулы озалыста болады. Соны салдарынан макромолекулалар бір біріне атысты жылжып, айтымсыз деформацияланады, яни аады.
Белгілі бір молекулалы массаа дейін полимерде жоары эластикалы кй байалмайды (2 сурет). Тмен молекулалы гомологтар тек ана шыны тріздес жне ттыр аыш кйде болады (яни Тш мен Та бірдей болады).
|
| 2 сурет. Сызыты полимергомологтар атарыны термомеханикалы исытары (M1<m2<m3<m4<m5) </m</m</m</m |
Берілген полимер шін оны ММ нерлым кп болса, жоары эластикалыты температуралы аймаын крсететін Та – Тш аралыы сорлым лкен болады.
Жоары эластикалы кй тек ана полимерлерге тн асиет жне белгілі бір жадайларда ана байалады. ЖЭКді температуралы интервалы Тш-Та. ЖЭКгі полимерлер шін макромолекула сегменттеріні бергі реттілігі саталады, біра оларды озалыштыы шыны тріздес кймен салыстыранда, жоары; релаксация уаыты 5-6 оды ретке тмендейді. ЖЭ деформация кезінде макромолекулалар сан алуан конформациялы згерістерге шырайды. Тізбекті термодинамикалы ытималдыы (W(r)) не тізбектегі ммкін болатын конформация саны Гауссты таралу функциясымен сипатталады:
Рис. 1.4. Термомеханические кривые кристаллических
(1)
Мндаы r – макромолекула штарыны ара ашытыы, b мен А макромолекуланы сипаттайтын параметрлер арылы рнектеледі:
(2)
Мндаы N – тізбектегі буындар саны, l-буынны зындыы.
Жйені энтропиясы Больцман формуласы бойынша есептеледі
(3)