Термомеханическая кривая

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 Т_т возрастает с увеличением молекулярной массы полимера. Аналогичный эффект наблюдается для температуры стеклования T_с, 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.