Для аморфных полимеров в зависимости от температуры характерны три различных состояния - стеклообразное, высокоэластическое и вязкотекучее. Первые два относятся к твердому агрегатному состоянию, последнее - к жидкому. Высокоэластическое состояние является специфичным для полимеров.
Температурные области существования различных физических состояний полимеров определяются по зависимости какого-либо свойства от температуры. Наиболее простым и надежным являются дилатометрический и термомеханический методы. В первом случае изучается изменение объема в зависимости от температуры, во втором - деформации. Термомеханический метод был впервые разработан и широко применен для исследования полимеров Каргиным и Соголовой. Зависимость величины деформации полимеров от температуры, выраженная в графической форме, называется термомеханической кривой. На рис. 4.4 приведена типичная термомеханическая кривая аморфного полимера. Кривая состоит из трех участков, соответствующих трем физическим состояниям. Участок I отвечает области стеклообразного состояния, для которого характерны незначительные обратимые деформации. Участок II относится к высокоэластическому состоянию полимеров, главной особенностью которого являются большие обратимые деформации. Участок III отвечает области вязкотекучего состояния полимеров, для которого характерны необратимые деформации или течение.
|
|
Из рис. 4.5 видно, что температура текучести Тт возрастает с увеличением молекулярной массы полимера. Аналогичный эффект наблюдается для температуры стеклования Tс, но лишь в области очень малых молекулярных масс. По достижении молекулярной массы, характерной для механического сегмента данного полимера, его температура стеклования далее не изменяется.
Термомеханическая кривая существенно трансформируется для сшитых и кристаллических полимеров. Для первых исчезает область вязкотекучего, для вторых вырождается область высокоэластического состояния. При термомеханических исследованиях температура может изменяться непрерывно и ступенчато, когда измерения проводятся при постоянной температуре. В первом случае получаются завышенные значения температур стеклования и текучести.