Термомеханические свойства пластмасс. Аморфные полимеры (некоторые термопласты и все реактопласты). Температура стеклования. Параметры, влияющие на эффективную вязкость полимера, страница 3

   Мы можем использовать ТМК, для определения условий в которых может быть использован наш материал. Для этого, мы нагружаем его и определяем его характеристики при данном напряжении. Т_р – и будет предельной температурой использования пластмассы при данной нагрузке (при большей нагрузке, Т_р будет ниже).

   Т.к. полимер – это смесь цепей различной длины, то его плавление происходит не при одной конкретной температуре, а в интервале ΔТ₁ = Т_нпл – Т_пл (это происходит потому, что при Т_нпл – более короткие цепи уже расплавятся, а остальные будут всё ещё находиться в высокоэластичном состоянии.

   Т.о, у два одинаковых полимера, даже при одинаковой средней молекулярной массе, но с разным молекулярно-массовым распределением, будут отличаться по свойствам (разное ΔТ₁). Но их прочность и, следовательно, Т_р, практически не будут отличаться, т.к. они зависят от концентрации физических межмолекулярных связей, а она у них будет одинаковой.

   ΔТ­₂ = Т_нпл - Т_вэ – интервал позволяет определить возможность производства материала

ТМК реактопластов

   Такие материалы состоят, как правило из связующего, определяющего теплофизические и технологические свойства, а также из наполнителя.

                                           ε                                                                      

                                                                                     зона расширения

                                                    T_р              Т_вэ Т_тд1 Т_тд2       Т

   Если материал не разрушается при Т_тд1, то постепенно он станет восстанавливать свои размеры (при Т > Т_вэ), а в определённый момент, даже станет расширяться. Это связано с тем, что в высокоэластичном состоянии система ведёт себя как сконденсированный газ и подчиняется теории высокоэластики (т.е., расширяется с повышением температуры), что видно из формулы:

 

                                                                                                      М_С

   где: М_с – молекулярная масса ячейки трёхмерной сетки

полимера; ρ – плотность; Е_ВЭ – модуль упругости материала

в высокоэластичном состоянии; R – универсальная газовая

постоянная; ε – деформация; σ – напряжение;  Т – температура.

    Т.е., до Т_тмд2 – М_С и другие важнейшие характеристики полимера не меняются (нет его деструкции, а значит и химическое строение неизменно). Т.к. с ростом Т, ε – убывает, следовательно, увеличивается частот межмолекулярных взаимодействий – укрепляются физические связи и жёсткость реактопласта в высокоэластичном состоянии с ростом температуры увеличивается.

Влияние наполнителей на термомеханические свойства полимера

Дисперсные наполнители в термопластичных полимерах

                                     ε                                                     с₀

                                                            с₀ = 0       

                                                      с₃>c₂>c₁>c₀                     с­₁

                                                                                                с₂

 

                                                                                                                                                                с₃

                                                                              

 

                                                Т_р0 Т_р1 Т_р2          Т_р3                                                     Т

   Отсюда видно, что с увеличением концентрации дисперсного наполнителя, растёт Т_р.

   Ещё одной особенностью является то, что вокруг частиц наполнителя образуется граничный слой полимера, свойства которого отличается от свойств остального связующего.

             основная масса  связующего

 

частица дисперсного

наполнителя                                                                              граничный слой с изменён-