Автор работы: Пользователь скрыл имя, 23 Ноября 2014 в 20:29, реферат
Сучасний науково-технічний прогрес неможливий без створення нових спеціальних матеріалів, що мають специфічні властивості, які, на перший погляд, навіть немислимі. Це жорсткість й еластичність, твердість і надтекучість, розчинність у воді й нерозчинність, газопроникність та газонепроникність тощо. Такі протилежні властивості, які виключають одне одного, поєднуються в полімерах. Термін полімер акцентує увагу на те, що його макромолекула, тобто молекула полімера, це численні лінійні, розгалужені східчасті або сітчасті (дво - або тривимірні) малі системи, які складаються з однакових або різних елементів.
Полімери і їх класифікація………………………………………….2
Хімічна будова і структура полімерів…………………………3
Макромолекулярні характеристики і топологія
полімерів……………………………………………………………….5
Структура полімерів……………………………………………...7
Фазовий стан і фазові перетворення полімерів…………..8
6.Формування властивостей полімерів за
допомогою наповнювачів……………………………………………9
7. Роль граничних шарів у формуванні властивостей
систем…………………………………………………………………10
8. Дослідження густини полімерних композицій в
залежності від об`ємного вмісту наповнювача……………...11
9. Порівняння теоретичних розрахунків з результатами експериментального дослідження……………………………….14
10. Дослідження об`ємного вмісту граничного
шару в композиції……………………………………………………..15
Висновок………………………………………………………………….19
Використана література……………………………………………20
Під час визначення ефективного коефіцієнта теплопровідності випливає, що його значення залежить від коефіцієнта теплопровідності граничного шару, а саме l для елементарної комірки рівний:
У формулі (6) фігурує ефективна товщина ГШ –, яка являється однією з кількісних мір взаємодії полімера з наповнювачем.
Визначення lгш дозволяє розрахувати об’ємний вміст граничного шару у гетерогенній полімерній системі. Розглянемо метод її визначення запропонований у .
В наповнених полімерних системах дисперсна частинка наповнювача оточена ГШ, що являє собою третю компоненту. В області вмісту наповнювача менш критичного (jн<jкр) високодисперсний наповнювач не знаходиться в вузлах регулярної структури, займає випадкові положення в просторі. Хаотичне розміщення частинок наповнювача, в цьому випадку, важко визначити математично, як це можна зробити в кристалічній решітці. Однак, при jн<jкр наповнену систему можна як і раніше моделювати вигляді сукупності частинок наповнювача, розділених полімерним прошарком lп, на яких адсорбований ГШ товщиною lгш .. Таким чином, L= lп+ 2lгш ., де L – відстань між двома частинками наповнювача.
В міру зростання вмісту наповнювача в системі все більша кількість полімерної матриці переходить в стан ГШ. Із рівняння адсорбційної ізотерми слідує, що маса ГШ m1 в розрахунку на полімер рівна:
де a – коефіцієнт пропорційності, N – число частинок наповнювача, М – маса полімерної матриці.
Розглянувши ГШ, як сферичний прошарок товщини lгш отримаємо, що ефективний об’єм ГШ полімерної системи, що містить N частинок наповнювача, буде рівним:
Із рівняння (7) маємо:
Коефіцієнт a визначимо, як міру активності наповнювача, на основі стрибка теплоємності для наповненого і ненаповненого полімера:
При jкр £ jн трикомпонентна система виродиться в двохкомпонентну типу наповнювач-ГШ. Коли буде виконуватись умова jкр = jн, а це можливо для рівномірно диспергованих частинок в полімері, отримаємо залежність:
де rп – густина полімерної матриці.
Підсумовуючи необхідно відмітити, що об’ємний вміст граничного шару на межі розподілу фаз полімера і наповнювача впливає на такі теплофізичні характеристики полімерної композиції, як ефективний коефіцієнт теплопровідності та інші.
Аналізуючи результати оцінки, отримані у під час вимірювання lгш можна зробити наступні висновки.
Композиція |
jоб, % |
lгш, Вт/м×К |
Композиція |
jоб, % |
lгш, Вт/м×К |
ПВХ+W |
0,07 |
0,18 |
ПВХ+Cu |
0,12 |
0,26 |
0,22 |
0,23 |
0,38 |
0,29 | ||
0,37 |
0,24 |
0,64 |
0,32 | ||
2,90 |
0,34 |
1,40 |
0,37 | ||
6,60 |
0,39 |
5,00 |
0,47 | ||
9,50 |
0,42 |
11,00 |
0,52 | ||
14,10 |
0,45 |
16,60 |
0,57 | ||
21,90 |
0,47 |
22,30 |
0,61 | ||
38,70 |
0,50 |
33,10 |
0,64 | ||
50,10 |
0,55 |
50,30 |
0,70 | ||
60,30 |
0,62 |
60,10 |
0,81 |
Отримані результати по визначення
ефективного коефіцієнта теплопровідності
граничних шарів ПВХ і ПВБ систем представлені
в
табл. 2.3-1. Із аналізу якої слідує, що з підвищенням
концентрації наповнювача в композиції
спостерігається зміна lгш. Так, для
систем ПВХ по мірі збільшення вмісту W або Cu в композиції lгш зростає
в усьому діапазоні концентрацій наповнювача.
При цьому lгш залишається
більшим l ПВХ. Крім того, lгш близький
до l ПВХ-систем У випадку ІІВБ-композицій
при вмісті наповнювача меншому за критичний
має місце екстремальне значення lгш . Найбільш
суттєві зміни lгш спостерігаються
при вмісті W чи Сu до 6 об. %. Саме для цієї області вмісту низькомолекулярних
наповнювачів відмічається найбільш інтенсивна
зміна ряду інших властивостей композицій.
При подальшому збільшенні вмісту W і Сu в системі lгш після досягнення
екстремального значення має тенденцію
до зменшення до області 15 у 20 об. % наповнювача. Наступне збільшення
вмісту високодисперсного W чи Сu знову приводить до росту lгш . Таку залежність можна пояснити
"конкуруючими" ефектами, зв'язаними
з зміцненням і розрихлюючою дією поверхні
наповнювача на полімерну матрицю. Значить,
чим більш активний наповнювач у відношенні
до ПВХ чи ПВБ, тим більш інтенсивно, в
області незначного вмісту (до 6 об. %), проявляється роль ГШ в формуванні
теплофізичних властивостей композицій.
Висновки
Введення наповнювача в полімер призводить до утворення речовин, властивості яких значно відрізняються від ненаповненого полімера. Наповнення полімера високодисперсними матеріалами характеризується виникненням фазового шару.
Граничний шар – це прошарок полімера, властивості якого змінюються під дією поверхні в порівнянні з властивостями полімера або наповнювача в об’ємі. Цей міжфазний шар характеризується деякими досить умовними параметрами: товщина граничного шару, коефіцієнт теплопровідності. Визначити ці параметри безпосередньо дуже складно, тому їх визначають на основі інших характеристик.
Встановлено, що існування межі поділу призводить до суттєвих змін релаксаційної поведінки полімера в міжфазному прошарку, зміні температур склування полімера і також інших властивостей полімерної системи. Все це зв’язано з зміною густини молекулярної упаковки, а також з зменшенням рухливості сегментів полімерних ланцюгів і більших кінетичних елементів внаслідок їх взаємодії з твердою поверхнею.
Властивості гетерогенних полімерних систем визначаються кількістю полімера, який знаходиться в міжфазному прошарку. Кількісний зв’язок між властивостями міжфазного шару, об’ємним вмістом наповнювача і комплексом властивостей полімерних композицій потребує подальшого вивчення.
Використана література