14-ma’ruza. Polimerlar fizikasi

Polimerlarning termik xossalari

Polimerning termik xossalari, ayniqsa, ularni termik qayta ishlash natijasida strukturaviy o‘zgartirish va relaksatsion jarayonlarning amalga oshishini ta’minlash yoki boshqarish o‘ta muhim bo‘lib, materialning zaruriy xossalarga erishishida katta ahamiyat kasb etadi.

Termik ishlov berish shishalanish haroratidan ancha yuqori darajalarda, ya’ni makromolekular harakatlana oladigan sharoitlarda olib boriladi. Optimal termik ishlov berish kinetik qonuniyatlar asosida o‘tkaziladi, ya’ni bir paytning o‘zida harorat va tashqi kuchlanish ta’sirida relaksatsion omil sifatida kuzatiladi ( = f(t, )). Termik ishlovda relaksatsion jarayonning borishi eksponensial qonuniyat bilan amalga oshadi va bir paytning o‘zida ham deformatsion relaksatsiya, ham kuchlanish relaksatsiyalari namoyon bo‘ladi.
Termik ishlov polimer materialni erkin holat tutgan sharoitda o‘tkazilsa, bu jarayon polimerning kirishuvchanligi bilan birga kechadi. V.2.1-rasmda polietilentereftalat asosidagi materialning turli haroratlardagi kirishuvchanlik grafiklari berilgan.
Kirishuvchanlik, shubhasiz, energetik va entropiyaviy tashkil etuvchilarga ega bo‘ladi va tola uchun relaksatsiya jarayoni erkin termik ishlov berishda quyidagi tenglama bilan ifodalanadi:

l/l = Cexp (-F_a/RT) = Gexp-[(E_a/RT)-(S/R)] (V.2.1)

bu yerda F_a -ozod energiyaning o‘zgarishi (ozod faollanish energiyasi); E_a va S - energetik va entropiyaviy tashkil etuvchilar; С - tanlangan namunaga doir. doimiy miqdor.

Termik ishlov paytida materiallarda polimernning oriyentatsion tartibning o‘zgarishi har hil bo‘lishi mumkin.



V.2.1-rasm. Polietilentereftalatning har xil haroratlardagi kirishuvchanligi (K) ning kinetikasi:
1 - 100 ^оС; 2 - 120 ^оС; 3 - 140 ^оС;
4 - 160 ^ос; 5 - 180 ^оС.

Bu asosan amal qilingan termik ishlov sharoitiga va namunaning kirishuvchanligiga bog‘liq bo‘ladi. Polimer materialga termik ishlov berilsa, amorf va kristall qismlarida deoriyentatsiya ro‘y berishi kuzatiladi. Ayniqsa, bu suyuqlanish tharorati atrofida jadal amalga oshadi. Ayrim, kuchsiz kristallanuvchan polimerlar bo‘lganda esa, ularning kristallik darajasi oshadi.

Termik ishlov natijasida polimerlarning ustmolekulyar tuzilishi o‘zgarishi, odatda, makromolekulalarning yanada zichroq joylashishi bilan tavsiflanadi. Bu o‘z navbatida materialning diffuzion tabiatini, bo‘kishi va sorbsion xossalarini pasaytiradi. V.2.2-rasmda polivinil spirt materialini sorbsion xossalarini ifodalovchi grafik berilgan.



V.2.2-rasm. Termik ishlov berilgan polivinilspirtning yoddagi sorbsiyasi: 1- material erkin holda bo‘lganda; 2- material tutib turilgan holatda.

Ayrim hollarda, masalan, poliamid va poliefir materiallarda sorbsiyaning kinetikasi monoton ravishda bog‘langan bo‘ladi. Bu albatta, relaksatsion va kristallanish jarayonining mukammal ekanligini ko‘rsatadi.