Практикум по химии и физике полимеров - Кузнецов Е.В.
Скачать (прямая ссылка):
ВУП-2К Разрывная машина РМ-250
Приготовление образцов. Пластинки полиэтилена низкой плотности размером (150Х 100X3) • 10~3 м равномерно деформируются по наибольшему размеру в 2,5 раза с помощью специальной деформационной машины с термокамерой при температуре 500C и быстро охлаждаются в этих условиях воздухом.
Методика работы. Из деформированных образцов вырезают скальпелем пластинки размером (2,5ХЮ) -10~3 м вдоль, перпендикулярно и под углом 45° к направлению деформации. Закрепляют образцы на предметном стекле в строго фиксированном положении и подвергают травлению в плазме безэлектродного !высокочастотного газового разряда. На подготовленную поверхность напыляют углеродную реплику (направление напыления строго фиксировано и одинаково для всех образцов). Обработанную соответствующим образом углеродную реплику просматривают в электронном микроскопе сначала при малых увеличениях, а после нахождения характерных участков при больших увеличениях. Изображение фиксируют на фотопластинки и с них изготавливают микрофотографии. Параллельно с этим из деформированных образцов вырубают лопатки (по ГОСТ 16337—70) в направлении деформации и перпендикулярно ему. Лопатки испытываются на растяжение. Рассчитывают значения разрушающего напряжения при растяжении и относительного удлинения при разрыве (см. работу 43).
Задание. По полученным микрофотографиям:
1. Сравнить структурно-морфологическую организацию ориентированного полимера: вдоль, поперек и под углом 45° к направлению деформации.
Оценить пространственное положение ламелей относительно направления деформации. Схематически изобразить положение ламелей и областей проходных молекул относительно направления деформации.
2. Сравнить структурно-морфологическую организацию полимерного образца с его физико-механическими свойствами и объяснить на основании этого причины повышения прочности вдоль направления деформации и снижения в поперечном направлении.
ЛИТЕРАТУРА
1. Практикум по коллоидной химии и электронной микроскопии. Под ред. С. С. Во-юцкого и Р. М. Панич. (M., «Химия», ІІ974. См. с. 166—191.
2. Лукьянович іВ. М. Электронная микроскопия в физико-химіических исследованиях. M., изд-во «Химия», I960. 272 с.
3. III ер п л е з А. Кристаллизация полимеров. M., «Мир», 1968. 198 с.
4. Андрианова Г. П. Физико-^кимия полиолефинов. M., «Химия», 1974. 234 с.
5. іК е л л е р А. Химия и технология полимеров, 1968, № 7, с. 3—5.
6. Безрук Л. И., Липатов Ю. С. В кн.: Синтез и физико-химия полимеров. Киев, «Наукова думка», 1974, № 13, 95 с.
7. T а г е р А. А. Физико-химия полимеров. M., «Химия», 1968. 536 с.
8. ДЕФОРМАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ПОЛИМЕРОВ
В полимерах атомы главной валентной цепи связаны между собой ковалентными химическими связями, характеризующимися высокой энергией, а сами цепи — значительно более слабыми силами межмолекулярного взаимодействия. Межмолекулярные связи непрерывно распадаются и возникают под действием тепловых флуктуации. Нестабильность межмолекулярных связей создает благоприятные условия для непрерывного теплового движения участков макромолекул, что приводит к непрерывному изменению формы макромолекулы, т. е. ее конформации.
В молекуле возможно вращение атомов или атомных групп относительно ковалентных связей. Но свобода вращения до некоторой степени ограничена (вращение заторможено). Однако влияние заторможенности при удалении от любого і-того звена непрерывно убывает. Поэтому в макромолекуле можно мысленно выделить участок, на котором движение крайних звеньев — п-то относительно' і-того — происходит практически независимо. Участок цепи і—п принято называть сегментом. Длина сегмента может рассматриваться <как мера гибкости цепи; она зависит как от химического состава входящих в нее звеньев, так и способа их присоединения друг к другу, т. е. конфигурации цепи. Межмолекулярное взаимодействие осуществляется как между соседними молекулами, так и между достаточно отдаленными друг от друга участками собст-
венной цепи. Такое взаимодействие приводит не к хаотическому переплетению цепей, а создает условия для возникновения определенного «надмолекулярного» порядка в их расположении с образованием мицеллярных, складчатых и глобулярных микроблоков. В аморфных полимерах микроблоки не имеют четких границ, а «размазаны» по объему, причем они нестабильны во времени, и их размеры и форма зависят от температуры.
В сетчатых полимерах существование надмолекулярных организаций зависит от плотности сетки химических связей. С увеличением степени полимеризации сетчатых полимеров обедняется конформационный набор цепей, снижается их гибкость и уменьшается вероятность существования надмолекулярных образований.
Если полимер подвергнуть воздействию силового поля, то макромолекулы будут изменять свои конформации. Движениям отдельных звеньев, групп звеньев, боковых цепочек и других более крупных составных частей макромолекулы соответствуют свои, им присущие времена релаксации г и или, другими словами, скорость изменения конформации макромолекулы в целом определяется спектром времен релаксации. Времена релаксации могут быть измерены методами релаксационной спектроскопии. При этом предполагается, что на разные по частоте внешние воздействия макромолекула будет отвечать движением различных участков цепи и тем самым проявит свой релаксационный спектр.
