Полимерлердің жоғары эластикалық күйі Орындаған: Тұрсынбек Альмира
жүктеу/скачать 3,31 Mb.
|
СРС1 ЖМҚ Тұрсынбек Альмира ХБҚ - 411
- Бұл бет үшін навигация:
- Жоғары эластикалық күйдің табиғатын түсіндіру үшін үш теория қолданылады
- Термодинамикалық теория
- Статистикалық теория.
- Назарларыңызға Рахмет!
Полимерлердің жоғары эластикалық күйіОрындаған: Тұрсынбек АльмираТоп: ХБҚ-411Жоспар:Жоғары эластикалық күйТек полимерлерге тән қасиет және ол белгілі бір жағдайларда ғана байқалады. Полимерлердің жоғары эластикалық күйінің ерекше белгілерінің біріне үлкен қайтымды деформацияның болуы жатады. Мысалы, табиғи каучукті созғанда ол өзінің ұзындығынан 700-800%-ға ұзарады, ал созу күштерін тоқтатқанда, каучук бастапқы қалпына қайтып келеді.Жоғары эластикалық күй макромолекуланың барлық бөліктерінің:атомдардың, атомдық топтардың, сегменттердің аса қозғалғыштығымен сипатталады. Макромолекулалар эластомер тобына жататын иілгіш тізбектерге тән статистикалық шумақ конформациясында болады. Сыртқы күштің әсерінен оның конформациясы оңай өзгереді.Құрылымдық элементтердің қозғалғыштығынан олар тепе-теңдік қалыпқа тез жетеді.Жоғары эластикалық күйдің табиғатын түсіндіру үшін үш теория қолданылады:Молекулалық теорияИілгіш тізбек үшін тепе-теңдік жағдайда ең ықтимал термодинамикалық күй − оның оралған шумақ түріндегі конформациясы. Жоғары эластикалық полимер деформацияланғанда, оның иілу дәрежесі өзгеріп, біртіндеп жазыла бастайды. Мұнда валенттілік бұрыш пен байланыс ұзындығы өзгермейді, полимер үлгісі ұзындығының өзара түсуі байланыс өсі арқылы сегменттердің айнала жылжуынан болады.Сыртқы деформациялаушы күштің әсеріне буындардың, сегменттердің жылулық қозғалысы қарсы әсер етеді.Бірақ оның үлесі болымсыз. Деформациялаушы күштің әсерінен макромолекулалар ішкі жылулық қозғалыстың салдарынан өздерінің бастапқы конформациясына қайта келеді, үлгі алғашқы ұзындығына дейін қысқарады..Сонымен, молекулалық көзқарас бойынша жоғары эластикалық деформацияның мәні − оралған ұзын иілгіш тізбектердің берілген кернеудің әсерінен жазылып, кернеуді кейін түсіргенде, олардың алғашқы қалпына қайта оралуыТермодинамикалық теорияЖоғары эластикалықтың табиғатын түсіну үшін полимердің жоғары эластикалық деформация кезіндегі термодинамикалық функциялардың өзгеруін қарастырайық. Жоғары эластикалықтың табиғатын түсіну үшін полимердің жоғары эластикалық деформация кезіндегі термодинамикалық функциялардың өзгеруін қарастырайық. Идеалды каучуктің созылуын қарастырамыз, мұнда деформация кезінде оның көлемі және температура өзгермейді, яғни V және Τ тұрақты. Термодинамиканың бірінші заңына сәйкес: dQ= dU+ dA , (5.1) яғни тепе-теңдіктегі жүйеге берілген жылу dQ оның ішкі энергиясын өзгертуге dU және сыртқы күшке қарсы жұмысқа dA жұмсалады. Термодинамиканың екінші заңына сәйкес қайтымды үдеріс үшін жүйе Q жылу сіңіргенде, Т температурада энтропияның өзгеруі былай анықталады:dS= dQ /T , яғни dQ =TdS (5.2) Осы келтірілген екі теңдеуден − dA= dU – TdS (5.3) Каучукті созғанда, механикалық жұмыс жүреді. −dA =fdl ,мұндағы f − жұмсалған күш мөлшері ; dl − деформация. Сонда:fdl =dU – TdS (5.4)деп жазамыз. Осыдан: (5.5) Бұл теңдеуден серпімділіктің екі типі барын анықтаймыз:біріншісі, ішкі энергияның өзгерісіне, екіншісі, жылулық қозғалыспен энтропияның өзгеруіне байланысты. Эластомердің жоғары эластикалық деформациясы температура мен энтропияның өзгеруіне байланысты, ол бұл үдерістің кинетикалық сипатын көрсетеді.Статистикалық теория.Қарапайым статистикалық теориялар полимер молекуласын еркін-мүшеленген тізбек ретінде қарастырады.Бұл модель бойынша жеке буындар жылу қозғалысының әсерінен ретсіз орналасады. Егер еркін-мүшеленген тізбектің бір ұшын кезкелген бір нүктеге бекітіп, екінші ұшы l қашықтықта орналасқан dV көлемде деп ұйғарсақ, онда Гаусстың таралу функциясын аламыз: (5.7)мұнда b және А макромолекуланы сипаттайтын параметрлермен анықталады: Серпімділік күші − тізбек ұштарының ара қашықтығына r және температураға Т тура пропорционал.Тізбекті созғанда ( r ұзарады) серпімділік өседі, жиырылғанда ( f=0)тізбек шумақталады және r орта мәні конформация бойынша нөлге тең. Екінші қорытынды − температураның серпімділік күшке әсері. Бұл жоғары эластикалық күйдің кинетикалық сипаты буындардың қозғалысымен анықталатынын көрсетеді.Жоғары эластикалық күйде пайдаланылатын полимерлер − көбінесе сирек торланған полимерлік материалдар. Осындай полимерлер деформацияланғандағы кернеу σ былай анықталады: Қарастырылған жоғары эластикалық механизм идеал полимерлерге арналған. Бірақ нақты полимерлердің деформациясында өзгешіліктер бар. Ол өзгешеліктер мынадай себептермен түсіндіріледі: – полимер дефрмацияланғанда, көлемдері өзгереді, соның әсерінен ішкі энергия да өзгереді; – деформация үдерісі абсолютті изотермиялық емес, полимер созылғанда, аздаған жылу мөлшері бөлінеді, ол температураны 1-2 Көтереді; – жоғары эластикалық деформациямен қатар тұтқыраққыштық та байқалады, оның себебі деформация кезінде атом аралық байланыстар үзіліп, сызықтық полимерлер пайда болады және олар аққыштық қасиет көрсете алады; – шынылану температурасына жақындағанда,жоғары эластикалық деформация баяулайды. Қорыта келе, полимерлік денелер жоғары эластикалық қасиет көрсету үшін белгілі шарттар орындалуы қажет: – макромолекула өте иілгіш болуы керек және белсенді жылу қозғалысы қажет.Осыдан сегменттердің жылжымалылығы қамтамасыз етіледі және статистикалық шумақтар түзіледі; – полимерлену дәрежесі жоғары болуы керек: – торланған құрылымның болуы қажет; – макромолекулалардың бір-бірімен молекулааралық әрекеттесуі әлсіз болуы керек; – полимердің кристалдану дәрежесі төмен болуы тиіс. Осы шарттарды табиғи және синтетикалық каучуктерден алынған эластомерлер атқара алады. Назарларыңызға Рахмет!жүктеу/скачать 3,31 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|