Stare foarte elastică

Stare foarte elastică  - starea polimerilor , intermediară între starea sticloasă și cea vâscoasă , sau, între starea sticloasă și degradare , pentru polimerii cu legături puternice între lanțuri.

Tranzițiile de temperatură corespunzătoare sunt numite temperatura de tranziție sticloasă (sau punctul de înmuiere dacă proba este încălzită) și punctul de curgere . Semnul principal al unei stări extrem de elastice este capacitatea de a deforma deformații reversibile semnificative (sute de procente), sub influența unor forțe externe mici.

Unii polimeri liniari cu o structură rigidă, cum ar fi celuloza , nu intră într-o stare foarte elastică, ci se descompun înainte de aceasta și invers, polimerii cu flexibilitate termodinamică ridicată, cum ar fi cauciucurile , au temperaturi de tranziție sticloasă foarte scăzute.)

Particularitățile acestei stări sunt cauzate de faptul că vibrațiile termice ale moleculelor devin suficient de puternice, astfel încât legăturile individuale ale lanțurilor polimerice care interacționează pot rupe legăturile între ele, dar firele moleculare în ansamblu rămân conectate. Acest lucru duce la faptul că bobinele filamentelor polimerice se pot desface destul de ușor, iar filamentele în sine pot fi trase într-o linie, dar, în același timp, ordinea pe distanță scurtă a aranjamentului macromoleculelor este păstrată. Un rol semnificativ îl joacă în acest sens legăturile încrucișate dintre molecule, care nu le permit să alunece unele față de altele. Polimerii fără astfel de legături, de exemplu, cauciucul nevulcanizat , au, de asemenea, o oarecare coeziune a firelor lor, datorită intercalării, îmbinării buclelor și altele asemenea, dar astfel de legături sunt fragile (deși sunt ușor de restabilit atunci când o forță externă încetează să acționeze asupra material), prin urmare acești polimeri au o plasticitate mult mai mare , deși prezintă și proprietăți elastice.

Deoarece tranzițiile între stări în polimeri diferă de tranzițiile de fază ascuțite ale substanțelor obișnuite, limitele de temperatură ale stării foarte elastice nu sunt constante, chiar și pentru aceeași substanță și depind de modul de încălzire, de numărul de cicluri de încălzire-răcire trecute. , și alți parametri. Ele depind, de asemenea, de gradul de polimerizare a substanței și, datorită faptului că temperatura de tranziție sticloasă este determinată de energia de interacțiune a legăturilor individuale ale filamentelor polimerice, aproape că nu depinde de numărul acestor legături, în timp ce punctul de turnare depinde de interacțiunea macromoleculelor în ansamblu, prin urmare crește odată cu acestea.lungime. Astfel, intervalul de temperatură al stării foarte elastice se extinde, împreună cu o creștere a gradului de polimerizare a substanței și invers, această etapă este practic absentă deja în oligomeri.

Elasticitatea polimerilor, spre deosebire de elasticitatea materialelor precum metalele, este de natură entropică și nu este asociată cu atracția intermoleculară (atunci când sunt întinse, se modifică doar configurația moleculelor, dar nu și distanța intermoleculară - din această cauză, volumul practic nu se schimbă, iar energia internă se modifică numai din cauza modificărilor energiilor conformaționale). Starea cu entropie maximă corespunde configurațiilor în care distanța dintre capetele moleculei este , unde n este numărul de unități ale moleculei și b este lungimea unei unități. După cum se poate observa, pentru moleculele mari, această distanță este incomparabil mai mică decât lungimea totală a moleculei, ceea ce corespunde încurcării într-o bobină. De asemenea, datorită faptului că modificarea energiei libere sub influența forțelor aplicate are loc, în cea mai mare parte, datorită unei modificări a entropiei, se poate deduce că forțele elastice sunt proporționale cu temperatura și, în plus, procesul de întindere este însoțit de o creștere a temperaturii, datorită scăderii corespunzătoare a entropiei.

Modulul de elasticitate al polimerilor în această stare este foarte mic (E~0,1-10 MPa). În același timp, modulul de compresie globală, determinat de forțele de repulsie intermoleculare, este comparabil cu alte solide (10 3 MPa)

Polimerii care prezintă proprietăți foarte elastice în intervalul de utilizare sunt numiți elastomeri .

Literatură

• Kireev V.A. Curs de chimie fizică. - Ed. a 3-a. - M .: Chimie, 1975. - 774 p.
• Tugov I.I., Kostrykina G.I. Fizica și chimia polimerilor. — M .: Chimie, 1989. — 432 p.
• Geller B.E., Geller A.A., Chirtulov V.G. Un ghid practic pentru chimia fizică a polimerilor care formează fibre. - Ed. a II-a. - M . : Chimie, 1996. - 432 p.
• D. Brown, G. Sherdron, W. Kern. Un ghid practic pentru sinteza și studiul proprietăților polimerilor. — M .: Chimie, 1976. — 256 p.

Dicționare și enciclopedii	Rusă mare