Mycket elastiskt tillstånd

Mycket elastiskt tillstånd - polymerernas tillstånd , mellan det glasartade och viskösa tillståndet, eller, mellan glasartat och nedbrytning , för polymerer med starka bindningar mellan kedjorna.

Motsvarande temperaturövergångar kallas glasövergångstemperaturen (eller mjukningspunkten om provet värms upp) och flytpunkten . Huvudtecknet på ett mycket elastiskt tillstånd är förmågan till betydande reversibla deformationer (hundratals procent), under påverkan av små yttre krafter.

Vissa linjära polymerer med en stel struktur, såsom cellulosa , går inte in i ett mycket elastiskt tillstånd, utan bryts ned innan dess, och vice versa, polymerer med hög termodynamisk flexibilitet, såsom gummi , har mycket låga glastemperaturer.)

Egenskaperna i detta tillstånd orsakas av det faktum att termiska vibrationer av molekyler blir tillräckligt högenergi så att individuella länkar av interagerande polymerkedjor kan bryta bindningar med varandra, men molekyltrådarna som helhet förblir sammankopplade. Detta leder till det faktum att spolarna av polymerfilament ganska lätt kan rivas upp, och själva filamenten kan dras till en linje, men samtidigt bevaras kortdistansordningen för arrangemanget av makromolekyler. En betydande roll spelas i detta av tvärbindningar mellan molekyler, som inte tillåter dem att glida i förhållande till varandra. Polymerer utan sådana bindningar, t.ex. ovulkaniserat gummi , har också en viss sammanhållning av sina trådar, på grund av sammanflätning, ingrepp av öglor och liknande, men sådana bindningar är ömtåliga (även om de lätt återställs när en yttre kraft upphör att verka på material), därför har dessa polymerer mycket större plasticitet , även om de också uppvisar elastiska egenskaper.

Eftersom övergångarna mellan tillstånden i polymerer skiljer sig från de skarpa fasövergångarna för vanliga ämnen, är temperaturgränserna för det högelastiska tillståndet inte konstanta, inte ens för samma ämne, och beror på uppvärmningsläget, antalet tidigare uppvärmnings-kylningscykler och andra parametrar. De beror också på graden av polymerisation av ämnet, och på grund av det faktum att glasövergångstemperaturen bestäms av interaktionsenergin för enskilda länkar av polymerfilament, beror det nästan inte på antalet dessa länkar, medan flytpunkt beror på interaktionen mellan makromolekyler som helhet, därför växer den tillsammans med dem. Således expanderar temperaturområdet för det mycket elastiska tillståndet, tillsammans med en ökning av polymerisationsgraden av ämnet, och vice versa, detta stadium är praktiskt taget frånvarande redan i oligomerer.

Elasticiteten hos polymerer, i motsats till elasticiteten hos material som metaller, är av entropisk natur och är inte associerad med intermolekylär attraktion (när de sträcks ändras endast konfigurationen av molekyler, men inte intermolekylära avstånd - på grund av detta, volymen förändras praktiskt taget inte, och den inre energin förändras endast på grund av förändringar i konformationsenergier). Tillståndet med maximal entropi motsvarar konfigurationer där avståndet mellan ändarna av molekylen är , där n är antalet enheter av molekylen och b är längden på en enhet. Som kan ses är detta avstånd för stora molekyler ojämförligt mindre än molekylens totala längd, vilket motsvarar intrassling i en spole. På grund av det faktum att förändringen i fri energi under påverkan av applicerade krafter sker, till största delen, på grund av en förändring i entropi, kan det härledas att de elastiska krafterna är proportionella mot temperaturen, och dessutom sträckningsprocessen åtföljs av en ökning av temperaturen, på grund av motsvarande nedgång i entropi. ${\overline {r}}^{2}={\tfrac {2}{3}}nb^{2}$

Elasticitetsmodulen för polymerer i detta tillstånd är mycket liten (E~0,1-10 MPa). Samtidigt är modulen för all-round kompression, bestämd av intermolekylära repulsiva krafter, jämförbar med andra fasta ämnen (10 3 MPa)

Polymerer som uppvisar mycket elastiska egenskaper över tjänsteområdet kallas elastomerer .

Litteratur

Kireev V.A. Kurs i fysikalisk kemi. - 3:e uppl. - M .: Kemi, 1975. - 774 sid.
Tugov I.I., Kostrykina G.I. Polymerers fysik och kemi. — M .: Kemi, 1989. — 432 sid.
Geller B.E., Geller A.A., Chirtulov V.G. En praktisk guide till fysikalisk kemi hos fiberbildande polymerer. - 2:a uppl. - M . : Chemistry, 1996. - 432 sid.
D. Brown, G. Sherdron, W. Kern. En praktisk guide till syntes och studie av polymerers egenskaper. — M .: Kemi, 1976. — 256 sid.

Ordböcker och uppslagsverk	Stor ryss