Высокоэластическое состояние полимеров

 Особенности высокоэластического состояния

Высокоэластическое состояние проявляется в области температур выше температуры стеклования и ниже температуры текучести. Характерная особенность состояния – большая величина обратимых деформаций (10² – 10³ %) при малых нагрузках. Полимеры, способные к таким деформациям, называют эластомерами, а саму деформацию – эластичностью.

Эластическая деформация происходит за счет конформационных переходов макромолекул, поэтому сопровождается только изменением энтропии. Чем больше гибкость макромолекулы, тем выше конформационный набор, а значит, выше величина эластичности.

Для того чтобы полимер проявлял высокоэластические свойства, он должен, как правило, удовлетворять трем условиям:

- состоять из длинных цепных молекул со связями, вокруг которых возможно достаточно свободное вращение сегментов;

- иметь достаточно слабые силы межмолекулярного взаимодействия (как в жидкости);

- иметь небольшое число поперечных сшивок между макромолекулами.

Первые два условия обеспечивают гибкость полимерных макромолекул: молекулы должны обладать свободой движения и способностью изменять свою конформацию. Третье условие предотвращает течение полимера, не мешая локальному перемещению сегментов.

Обычно молекулярная масса эластомеров составляет порядка 10⁴ – 10⁵ г/моль. Полимеры, обладающие высокой молекулярной массой и сильным межмолекулярным взаимодействием, проявляют высокоэластические свойства только при повышенных температурах. Увеличение числа сшивок резко ограничивает подвижность сегментов (две сшивки на сегмент полностью фиксируют его) и приводит к потере высокоэластичности.