Следует подчеркнуть, что свойства пластмасс определяются, главным образом, их основой - полимером

Свойства пластмасс резко отличаются от свойств металлов в процессе их деформирования. В частности, пластмассы имеют сравнительно маленькую твердость и у них отсутствует зависимость между твердостью и прочностью при растяжении, характерная для стали.

Любой аморфный полимер в зависимости от температуры может находиться в трех состояниях, которые принято называть физическими состояниями: стеклообразном, высокоэластическом и вязкотекучем.

Стеклообразное состояние характеризуется наличием колебательного движения атомов, входящих в состав цепи около положения равновесия, а колебания звеньев и перемещение цепи как единого целого практически отсутствуют.

Высокоэластическое состояние характеризуется наличием колебательного движения звеньев и групп звеньев, вследствие чего цепь полимера может распрямляться под воздействием нагрузки и возвращаться в первоначальное состояние после ее снятия, так как звенья связаны в цепи.

При вязкотекучем состоянии макромолекулы полимера путем последовательного перемещения передвигаются относительно друг друга.

При нагревании полимера сначала появляются колебания звеньев, а при более высоких температурах движение цепей. Следовательно, при повышении температуры полимер переходит из стеклообразного состояния сначала в высокоэластическое, а затем в вязкотекучее состояние.

Переход полимера из одного физического состояния в другое происходит не при какой-то определенной температуре, а в некотором интервале температур. Средние температуры областей перехода называются температурами перехода.

Температура перехода из стеклообразного состояния в высокоэластическое называется температурой стеклования - Тс, а температура перехода из высокоэластического в вязкотекучее - температурой текучести Т_т. Значения критических температур некоторых пластмасс приведены в табл. 2.

Таблица 2

Термомеханическая кривая полимеров, характеризующая зависимость деформации от температуры при постоянной нагрузке (рис. 1), имеет три участка, соответствующие трем физическим состояниям полимеров.

Рис. 1 Термомеханическая кривая полимеров (пластмасс)

Участок 1. 0 < Т₁ < Т_с соответствует стеклообразному состоянию, характеризующемуся большим значением модуля упругости и небольшими упругими деформациями. На этом участке пластмассы ведут себя как хрупкий материал, то есть при повышении температуры деформация почти не изменяется.

Участок 2. При дальнейшем повышении температуры (Т_с < Т₂ < Т_т) вначале происходит резкое увеличение деформации до определенного предела, после которого она остается почти постоянной до температуры Т_т. Этот участок соответствует высокоэластическому достоянию полимера, для которого характерны высокие, но обратимые деформации. Таким образом, в интервале от О до Т_т в полимере имеют место практически только упругие деформации.

На участке 2 материал ведет себя как высокоэластичный резиноподобный материал. Если здесь придать материалу какую-либо форму, то сохранить ее можно только при охлаждении, не снимая нагрузки. Однако при повторном нагреве материал примет первоначальную форму.

Участок 3. При Т_т < Т₃ < Т_р наступает так называемое истинное течение полимера, который переходит в вязкотекучее состояние, сопровождающееся резким увеличением деформации с ростом температуры вплоть до температуры разложения Т_р, при которой (и выше) материал необратимо изменяется. На этом участке материал ведет себя как высоковязкая жидкость. Здесь имеют место полностью необратимые деформации.

Длительная выдержка полимера при температуре близкой, но ниже Т_р, не говоря уже при Т > Т_р, вызывает термическое разложение пластмассы - ее деструкцию. Повторные нагревания термопластов до температуры ниже Т_р могут быть выполнены многократно.

Переработка полимеров в изделия осуществляется в вязкотекучем состоянии, поэтому интервал между температурами текучести и разложения полимера определяет температурный интервал его переработки и сварки.

↑ наверх