Неметалічні матеріали

Нижньокамський Хіміко-Технологічний Інститут

2005

1. Загальні відомості про неметалічних матеріалах

Поняття неметалеві матеріали включає великий асортимент матеріалів таких, як пластичні маси, композиційні матеріали, гумові матеріали, клеї, лакофарбові покриття, деревина, а також силікатні скла, кераміка та ін

Неметалічні матеріали є не тільки замінниками металів, а й застосовуються як самостійні, іноді навіть незамінні матеріали. Окремі матеріали мають високу механічною міцністю, легкістю, термічної та хімічну стійкість, високими електроізоляційними характеристиками, оптичної прозорістю і т. п. Особливо слід відзначити технологічність неметалічних матеріалів.

Застосування неметалічних матеріалів забезпечує значну економічну ефективність.

Основою неметалічних матеріалів є полімери, головним чином синтетичні. Творцем структурної теорії хімічної будови органічних сполук є великий російський хімік А. М. Бутлеров. Промислове виробництво перших синтетичних пластмас (Фенопласти) з'явилося результатом глибоких досліджень, проведених Г. С. Петровим (1907-'1914 рр..). Блискучі дослідження дозволили С. В. Лебедєву вперше в світі здійснити промисловий синтез каучуку (1932 р.). Н. Н. Семеновим розроблена теорія ланцюгових реакцій (1930-1940 рр..) І поширена на механізм ланцюгової полімеризації.

Успішний розвиток хімії та фізики полімерів пов'язано з іменами видатних вчених: П. П.. Кобеко, В. А. Каргіна, А. П. Александрова, С. С. Медведєва, С. Н. Ушакова, В. В. Коршака та ін Важливий внесок внесено К. А. Андрианова у розвиток хімії кремнійорганічних полімерів, широко застосовуються в якості термостійких матеріалів.

1.1. Поняття про неметалічних матеріалах і класифікація полімерів

полімери називаються речовини, макромолекули яких складаються з численних елементарних ланок (мономерів) однакової структури. Молекулярна маса їх становить від 5000 до 1000 000. За таких великих розмірах макромолекул властивості речовин визначаються не тільки хімічними складами цих молекул, але й їх взаємним розташуванням і будовою.

Макромолекули полімеру являють собою ланцюжки, що складаються з окремих ланок. Поперечний перетин ланцюга кілька ангстрем, а довжина кілька тисяч ангстрем, тому макромолекула полімеру властива гнучкість (яка обмежена розміром сегментів - жорстких ділянок, що складаються з декількох ланок). Гнучкість макромолекул є однією з відмінних особливостей полімерів.

Атоми, що входять в основну ланцюг, пов'язані міцної хімічної (ковалентного) зв'язком. Енергія хімічних зв'язків (ккал/моль) складає вздовж ланцюга 80 для С - С, 79 для С - О, 66 для С -- N. Сили міжмолекулярної взаємодії, що мають зазвичай фізичну природу, значно (в 10 - 50 разів) менше. Наприклад, міцність міжмолекулярних зв'язків електростатичного характеру не перевищує 9 ккал/моль. Однак у реальних полімерах такі сумарні сили мають значення внаслідок великої протяжності цепевідних макромолекул. Найбільш сильні міжмолекулярні взаємодії здійснюються за допомогою водневих зв'язків (лише в 4-10 разів слабкіше ковалентних). Таким чином, молекули полімерів характеризуються міцними зв'язками в самих макромолекул і відносно слабкими між ними. У деяких полімерах між ланками, що входять до складу сусідніх макромолекул, діють сили хімічної зв'язку. Такі речовини характеризуються високими властивостями у всіх напрямках.

Макромолекули полімерів, маючи однаковий хімічний склад, звичайно відрізняються за розмірами. Це явище, що викликає розсіювання фізико-механічних характеристик матеріалу, називається полідісперсностью.

Макромолекули можуть бути побудовані з однакових за хімічною будовою мономерів або різнорідних ланок. У першому випадку з'єднання називаються гомоіолімерамі (або полімерами), у другому - сополімерами. Іноді макромолекула речовини складається з чергуються великих хімічно однорідних відрізків (блоків) різного складу (блок-сополімери).

Можна в процесі синтезу до головної молекулярної ланцюга, що складається з одних мономерів, «прищепити» відрізки з інших мономерів, тоді отримують так звані щеплені сополімери.

Коли основна ланцюг побудовано з однакових атомів, полімер називають гомоцепні, з різних гетероцепні. Велике значення має стереорегулярними полімеру, коли всі ланки і заступники розташовані в просторі в певному порядку. Це додає матеріалу підвищені фізико-механічні властивості (в порівнянні з нерегулярними полімерами).

Полімери зустрічаються в природі -- натуральний каучук, целюлоза, слюда, азбест, природний графіт. Однак провідною групою є синтетичні полімери, одержувані в процесі хімічного синтезу з низькомолекулярних сполук. Можливості створення, нових полімерів і зміни властивостей вже існуючих дуже великі. Синтезом можна одержувати полімери з різноманітними властивостями і навіть створювати матеріали з наперед заданими характеристиками.

Класифікація полімерів. Для зручності вивчення зв'язку складу, структури з властивостями полімерів їх можна класифікувати за різними ознаками (складом, формою макромолекул, фазового стану, полярності, відношенню до нагрівання). По складу всі полімери підрозділяють на органічні, елементоорганіческіе, неорганічні.

Органічні полімери складають найбільш велику групу сполук. Якщо основна молекулярна ланцюг таких з'єднань утворена тільки вуглецевими атомами, то вони називаються карбоцепні полімерами. Вуглецеві атоми з'єднані з атомами - водню або органічними радикалами.

У гетероцепних полімерах атоми інших елементів, які присутні в основному ланцюзі, крім вуглецю, суттєво змінюють властивості полімеру. Так, у макромолекула атоми кисню сприяють підвищенню гнучкості ланцюга, що призводить до збільшення еластичності полімерів (наприклад, для волокон, плівок), атоми фосфору і, хлору підвищують вогнестійкість, атоми сірки надають газонепроніцаемость (для герметиків, гум), атоми фтору, навіть у вигляді радикалів, повідомляють полімеру високу хімічну стійкість і т. д.

Деякі карбоцепні і гетероцепні полімери можуть мати пов'язану систему зв'язків, наприклад:

... зн = зн - сн = сн - зн = зн ...

Енергія сполученої зв'язку 100 - 110 ккал/моль вище одинарною,. тому такі полімери більш стійкі при нагріванні.

органічних полімерів є смоли і каучуки. Елементоорганіческіе з'єднання містять у складі, основною ланцюга неорганічні атоми кремнію, титану, алюмінію та інших елементів, які поєднуються з органічними радикалами (метальними, фенільний, етільний). Органічні радикали додають матеріалу міцність і еластичність, а неорганічні атоми повідомляють підвищену теплостійкість. У природі таких з'єднань не зустрічається. Представниками цієї групи є силіцієорганічний з'єднання, розроблені радянським вченим К.. А. Андріанова. Будова цих сполук в основному має вигляд

R R

I I

• Si-О - Si-•

I I

R R

Між атомами кремнію і кисню існує міцна хімічний зв'язок; енергія силоксанових зв'язку Si - Про дорівнює 89,3 ккал/моль. Звідси і вища теплостійкість кремнійорганічних смол, каучуків, хоча їх пружність і еластичність менше, ніж у органічних. Полімери, що містять в основний ланцюга титан і кисень, називаються політітаноксанамі.

До неорганічних полімерів відносяться силікатні скла, кераміка, слюда, азбест. У складі-цих сполук вуглецевого скелета немає. Основу неорганічних матеріалів складають оксиди кремнію, алюмінію, магнію, кальцію і ін

У силікату існують два типи зв'язків: атоми в ланцюга з'єднані ковалентними зв'язками (Si - О), а ланцюга між собою - іонними зв'язками. Властивості цих речовин можна змінювати в широких межах, отримуючи, наприклад, з мінерального скла волокна і еластичні плівки. Неорганічні полімери відрізняються більш високою щільністю, високою тривалої теплостійкістю. Однак скла і кераміка крихкі, погано переносять динамічні навантаження. До неорганічних полімерам відноситься також графіт, що представляє собою карбоцепні полімер.

У конкретних технічних матеріалах використовуються як окремі види полімерів, так і поєднання різних груп полімерів; такі матеріали називають композиційними (наприклад, склопластики).

Своєрідність властивостей полімерів обумовлено структурою їх макромолекул. За формою макромолекул полімери поділяються на лінійні (цеповідние), розгалужені, плоскі, стрічкові (сходові), просторові або сітчасті. Лінійні макромолекули полімеру являють собою довгі зигзагоподібні або закручені в спіраль ланцюжка (рис. 1 а).

Гнучкі макромолекули з високою міцністю уздовж ланцюга і слабкими міжмолекулярними зв'язками забезпечують еластичність матеріалу, здатність його розм'якшуватися при нагріванні, а при охолодженні знову затвердівати. Багато такі полімери розчиняються в розчинниках. На фізико-механічні та хімічні властивості лінійного полімеру впливає щільність упаковки молекул в одиниці об'єму. При щільній упаковці виникає сильніше міжмолекулярні тяжіння, що призводить до підвищення щільності, міцності, температури розм'якшення та зменшення розчинності.

Рис.1

Рис1 Г.Д

Лінійні полімери є найбільш відповідними для отримання волокон і плівок (наприклад, поліетилен, поліаміди та ін.)

Розгалужені макромолекули полімеру, будучи також лінійними відрізняються наявністю бічних відгалужень. Ці відгалуження перешкоджають зближенню макромолекул, їх щільній упаковці. Подібна форма макромолекул зумовлює знижений міжмолекулярної взаємодії і, отже, меншу міцність і підвищену плавкість і розчинність (поліізобутилен). До розгалуженим відносяться і при кручені полімери, в яких склад основному ланцюзі і рідко розташованих бічних відгалужень неоднаковий.

Просторові або сітчасті полімери утворюються при з'єднанні ( «зшиванню») макромолекул між собою в поперечному напрямку міцними хімічними зв'язками безпосередньо або через хімічні елементи або радикали. У результаті такого з'єднання макромолекул утворюється сітчаста структура з різною густотою сітки (рис. 1 г). Редкосетчатие (сітчасті) полімери втрачають здатність розчинятися і плавитися, вони мають пружністю (наприклад, м'які гуми). Густосетчатие (просторові) полімери відрізняються твердістю, підвищеної теплостійкістю, не розчиняється. Іноді освіта просторової структури супроводжується навіть виникненням крихкості (смола в стадії резіт). Просторові полімери лежать в основі конструкційних неметалевих матеріалів. До сітчастим полімерам відносяться також пластинчасті полімери, які мають площинне двомірне будову. Прикладом такого полімеру є графіт. Пластинчасті (паркетна) структура показана на рис. 1, д.

За фазового станом полімери поділяють на аморфні та кристалічні.

У результаті рентгенографічного та електронно-мікроскопічних досліджень, проведених В. А. Каргіним, А. І. Китайгородский і Г. Л. Слонімського, макромолекули в полімерах, як правило, розташовані не хаотично, а мають впорядковане взаємне розташування. Структури, що виникають в результаті різної укладання молекул, називають надмолекулярних. Упорядкованість в структуроутворенні визначається гнучкістю лінійних і розгалужених (з короткими відгалуженнями) макромолекул, здатністю їх міняти форму, переміщатися по частинах; великий вплив надають жорсткість ланцюга і сили міжмолекулярної тяжіння.

Аморфний полімери однофазних і побудовані з ланцюгових молекул, зібраних в пачки. Пачка складається з багатьох рядів макромолекул, розташованих послідовно один за одним. Пачки здатні переміщатися щодо сусідніх елементів, так як вони є структурними-елементами.

Аморфний полімери можуть, бути також побудовані з згорнутих в клубки ланцюгів, так званих глобул. Глобулярна структура полімерів дає невисокі механічні властивості (крихке руйнування за межі-дам глобул). При підвищених температурах глобул розгортається в лінійні освіти, що сприяють підвищенню механічних властивостей полімерів.

Питання про надмолекулярних структурах некрісталлізующіхся полімерів мало розроблений. Структури в цих полімерах є Флуктуативно, термодинамічний нестабільними і характеризуються відносно невеликим часом життя.

Кристалічні полімери утворюються в тому випадку, якщо їх макромолекули достатньо гнучкі і мають регулярну структуру. Тоді при відповідних умовах можливі фазовий перехід всередині пачки та освіта просторових решіток кристалів.

Гнучкі пачки складаються в стрічки шляхом багаторазового повороту пачок на 180 ° С. Потім стрічки, з'єднуючись один з одним своїми плоскими сторонами, утворюють пластини (мал. 186, а). Ці пластини нашаровуються, в результаті чого виходять правильні кристали.

У тому випадку, коли освіта з більш дрібних структурних елементів правильних об'ємних кристалів утруднене, виникають сфероліти. 'Сфероліти складаються з променів, утворених чергуванням кристалічних та аморфних ділянок. У процесі орієнтації гібкоцепних полімерів виходять фібрилярні структури, що складаються з мікрофібрил (рис. 186, е). Тим кристалітів знаходяться аморфні ділянки [1]. Кристалічні структури є дискретними, організованими, термодинамічний стабільними. У відсутності зовнішніх силових полів їх час життя т-> з. Кристалізується полімерами є поліетилен, поліпропілен, поліаміди та ін Кристалізація здійснюється в певному інтервалі температур. У звичайних умовах повної кристалізації не відбувається. У зв'язку з цим в реальних полімерах структура зазвичай двофазна: поряд з кристалічної фазою є і аморфна. Кристалічності надає полімеру підвищену. теплостійкість, більшу жорсткість і міцність. Через надмолекулярних структуру передаються механічні та фізичні властивості полімерів. При переробці, а також в умовах тривалого зберігання і експлуатації надмолекулярних структури можуть мимовільно або вимушено зазнавати зміни.

За полярності полімери поділяють на полярні і неполярні. У неполярний молекули електронне хмара, що скріплюють атоми, розподілено між ними в однаковій мірі; у таких молекул центри тяжкості різнойменних зарядів збігаються. У полярної молекули загальне електронне хмара зрушено у бік більш електронегативного атома; центри тяжіння різнойменних зарядів не збігаються. Полярність речовини оцінюється дипольним моментом і., рівним твору елементарного заряду (заряд електрона) q на відстань/між центрами тяжіння всіх позитивних і всіх негативних зарядів. Таким чином, (. I = ql. Заряд електрона q = 4,8-10 -10 ел.-ст. одиниць; відстань l близько 10 -18 см (1 А). Значення дипольного моменту мають порядок 10 -18 ел.-ст. одиниць-см. Цю величину іноді називають одиницею Дебая (Д). Наприклад, для зв'язків С - Н, С - N, С - О, С - F, С - С1 m одно відповідно 0,2; 0,4 '; 0,9; 1,83; 2,05 Д.

Першою умовою полярності полімерів є присутність в них полярних зв'язків (угруповань - С1, - F, - ОН), другий - несиметрія в їх структурі. Неполярні полімери мають симетричне розташування функціональних груп, і тому дипольні моменти атомів взаємно компенсуються, наприклад:

1) неполярні:

поліетилен [- СН2 - СН2 -] "- Молекула симетрична;

поліпропілен [- СН2 - СНСН3 -] "- Дипольні моменти С - Н і С -

- СН3 рівні;

фторопласт-4 [- CF2 - CF2 -] "-- дипольний момент зв'язку С - F значний, сума моментів дорівнює нулю, так як вони компенсують друг. одного.

2) полярні:

полівінілхлорид [- СН2 - СНС1 -] "- Молекула несиметрична, дипольні моменти З-Н (0,2 Д) і С - Про (2,05 Д) взаємно не компенсуються.

Полярність сильно впливає на властивості полімерів. Так; неполярні полімери (в основному на основі вуглеводнів) є високоякісними високочастотними діелектриками. Фізико-механічні властивості, а у неполярних полімерів при низьких температурах погіршуються незначно, такі матері?? ли мають гарну морозостійкість (наприклад, поліетилен НЕ охрупчивается до температури - 70 ° С). Полярність, збільшуючи сили міжмолекулярної тяжіння, надає полімеру жорсткість, теплостійкість. Однак діелектрики на основі полярних полімерів можуть працювати без втрат тільки в обмеженій області частот (є низькочастотними). Крім того, полярні полімери характеризуються низькою морозостійкістю (наприклад, поліхлорвінілу до температури -10 - -20 ° С).

Всі полімери по відношенню до нагрівання підрозділяють на термопластичні і. термореактивні.

Термопластичні полімери при нагріванні розм'якшуються, навіть плавляться, при охолодженні тверднуть; цей процес звернемо, тобто ніяких подальших хімічних перетворень матеріал не зазнає. Структура макромолекул таких полімерів лінійна або розгалужена. Представниками термопластів є поліетилен, полістирол, поліаміди та ін

термореактивні полімери на першій стадії освіти мають лінійну структуру і при нагріванні розм'якшуються, потім внаслідок протікання хімічних реакцій тверднуть (утворюється просторова структура) і надалі залишаються твердими. Затверділі стан полімеру називається термостабільним. Прикладом термореактивних смол можуть служити фенолоформальдегідная, гліфталева та інші смоли.

1.2. Особливості властивостей полімерних матеріалів

Особливості будови полімерів надають великий вплив на їх фізико-механічні та хімічні властивості. Внаслідок високою молекулярною маси вони не здатні переходити в газоподібний стан, при нагріванні утворювати низковязкі рідини, а деякі, що володіють термостабільної просторовою структурою, навіть розм'якшуватися. З підвищенням молекулярної маси зменшується розчинність. При молекулярній масі (300 -400) * 103 і низької полярності полімери розчинні у розчинниках, процес протікає повільно: через стадію набухання з утворенням дуже вузьких розчинів. Якщо молекулярна маса дуже велика або присутні високополярние групи, то полімер стає нерозчинним ні в одному з органічних розчинників.

Полідісперсность, притаманна полімерам, призводить до значного розкидання показників при визначенні фізико-механічних властивостей полімерних матеріалів. Механічні властивості полімерів (пружні, міцнісні) залежать від їхньої структури, фізичного стану, температури і т.д. Полімери можуть знаходитися в трьох фізичних станах: в склоподібного, високоеластіческом і в'язкотекучий.

склоподібного стан - тверде, аморфне (атоми, що входять до складу молекулярного ланцюга, здійснюють коливальний рух біля положення рівноваги; руху ланок і переміщення макромолекул не відбувається).

Високоеластіческое стан властиво тільки високополімерам, характеризується здатністю матеріалу до великим оборотним змін форми при невеликих навантаженнях (коливаються ланки, і макромолекула набуває здатність згинатися).

в'язкотекучий стан нагадує рідкий стан, але відрізняється від нього дуже великою в'язкістю (рухома вся макромолекула). Зі зміною температури лінійний або розгалужений полімер може переходити з одного фізичного стану в інший.

Полімери з просторовою структурою знаходяться тільки в склоподібного стані. Редкосетчатая структура дозволяє отримувати полімери в склоподібного і високоеластіческом станах. Різні фізичні стану полімеру виявляються при зміні його деформації з температурою. Графічна залежність деформації, розвивається за певний час при заданій напрузі від температури, називається термомеханічної кривий .. Середні температури перехідних областей називаються температурами переходу. Так, температура переходу з склоподібного в високоеластіческое стан (і назад) називається температурою склування (tc); температура переходу з високоеластіческого стану в в'язкотекучий (і назад) - температурою плинності (Tт) -

Точка txp, що лежить нижче точки tc, є температурою крихкості. При температурі нижче txp полімер стає крихким, тобто руйнується при дуже малій величині деформації. Руйнування відбувається в результаті розриву хімічних зв'язків у макромолекулі (наприклад, для поліметилметакрилату tc = 100 ° C, txp = 10 "C; для полістиролу tс = 100сС і txp = 9O ° C; для полівінілхлориду tc = 81 ° C, txp = -90 ° С; для гуми на основі натурального каучуку tс = - 62 ° С, txp = - 80 ° С). З підвищенням температури збільшується енергія теплового руху молекул, і температура стає достатньою для прояву гнучкості молекул. Невеликі напруги викликають переміщення окремих сегментів макромолекул і їх орієнтацію в напрямку діючої сили. Після зняття навантаження молекули в результаті дії міжмолекулярних сил беруть первинну рівноважну форму. Високоеластіческое стан характеризується значними оборотними деформаціями (сотні відсотків). В області, що відповідає цьому стану, розвиваються пружна і високоеластіческая деформації. Близько точки tT крім пружною і високоеластіческой деформації виникає і пластична.

Кристалічні полімери нижче температури плавлення - кристалізації tк - є твердими, але мають різну жорсткість внаслідок наявності аморфної частини, яка може перебувати в різних станах. При tK кристалічна частина плавиться, і термомеханічна крива майже стрибкоподібно, і відповідає високоеластіческой деформації, як у некристалічних полімеру.

Вузли сітки редкосетчатого полімеру перешкоджають відносному переміщенню полімерних ланцюгів. . У зв'язку з цим при підвищенні температури в'язкої течії не наступає, розширюється високоеластіческая область і її верхній кордоном стає tx (хімічна розкладання полімеру).

Розглянуті температурні переходи (tc і Tт) є одними з основних характеристик полімерів і мають велике значення. Наприклад, при використанні волокон, плівок, лаків в промисловості, де необхідна висока міцність, що лежать в їх основі полімери повинні знаходитися в склоподібного стані. Гумової промисловості необхідні високоеластіческіе полімери, що зберігають свої властивості в широкому діапазоні температур. Процес технологічної переробки полімерів відбувається в області в'язкотекучий стану.

Залежність напруги від деформації для лінійних і сітчастих полімерів різна. Лінійні полімери в склоподібного стану володіють деякою рухливістю сегментів, тому полімери не так крихкі, як неорганічні речовини.

При дії великих напружень в склоподібних полімерах розвиваються значні деформації, які за своєю природою близькі до високоеластіческім. Ці деформації були названі А. П. Александровим вимушено-еластичними, а саме явище - вимушеної еластичністю. Вимушено-еластичні деформації проявляються в інтервалі температур txp-tc, а при нагріванні вище tc вони оборотні, тобто зразок повністю відновлюється до початкового розміру. Діаграма розтягування склоподібного полімеру показана па Рис.2.1. Область/є областю освіти пружною деформації, а в області II відбувається процес високоеластіческой деформації. Максимум на кривій відповідає умові dQ/dE = 0 і називається межею вимушеної еластичності Qвин. Ел .- Нижче tхр полімер набуває щільну структуру з міцними міжмолекулярними зв'язками, втрачає всі переваги, обумовлені гнучкістю ланцюгів, і руйнується крихко.

В інтервалі температур tc - tT, коли полімер знаходиться в високоеластіческом стані, діаграма напруга - деформація має вигляд плавної S-образної кривої. Залежність напруги від деформації для аморфного термопласту (поліметилметакрилат, полістирол, полівінілхлорид та ін) при різних температурах і постійної швидкості розтягування дана на рис. 2.2.

2.1 2.2

Рис. 2.1. Діаграма розтягування склоподібного полімеру

(Qвин.ел-межа вимушеної еластичності):

/- область пружних деформацій;

Деформація

Деформація

//-область високоеластіческой деформації

Рис. 2.2. Вплив температури на характер кривих напруження - деформація аморфного термопласту t1

орієнтаційні зміцнення. Полімери як у кристалічному, так і в склоподібного стані можуть бути орієнтовані. Процес здійснюється при повільному розтягуванні полімерів, що знаходяться в високоеластіческом або в'язкотекучий стані. Макромолекули і елементи надмолекулярних структур орієнтуються в силовому полі, набувають впорядковану структуру в порівнянні з неорієнтовані. Після того, як досягнута бажана ступінь орієнтації, температура знижується нижче tс, і отримана структура фіксується.

У процесі орієнтації зростає міжмолекулярної взаємодії, що призводить до підвищення tc, зниженню tхр і особливо до підвищення механічної міцності. Властивості матеріалу виходять анізотропним. Розрізняють одноосні орієнтацію, яка застосовується для отримання волокон, плівок, труб, і багатовісної, вироблену одночасно в декількох напрямках (наприклад, в процесі отримання плівок).

Міцність при розриві в напрямку орієнтації збільшується в 2-5 разів, у перпендикулярному напрямку міцність зменшується і становить 30-50% міцності вихідного матеріалу. Модуль пружності в напрямку одноосні орієнтації збільшується приблизно в 2 рази. Висока міцність поєднується з достатньою пружністю, що характерно тільки для високополімеров (ланки макромолекул можуть оборотно переміщатися без руйнування матеріалу).

Деякі властивості орієнтованих аморфних та кристалічних полімерів однакові, проте вони розрізняються фазовим станом, тому з плином часу у кристалічних полімерів поліпшується їх структура, а аморфні орієнтовані полімери частіше всього в подальшому дезорієнтується (особливо при нагріванні).

Релаксаційні властивості полімерів. Механічні властивості полімерів залежать від часу дії і швидкості програми навантажень. Це обумовлено особливостями будови макромолекул. Під дією прикладених напружень відбувається як розпрямлення і розкручування ланцюгів (змінюється їх конформація), так і переміщення макромолекул, пачок та інших надмолекулярних структур. Всі це вимагає певного часу, і встановлення рівноваги (релаксація) досягається не відразу. Наприклад, для полімеру в високоеластіческом стані час релаксації при конформаційних зміни одно 10-4 - 10-6 с, а час релаксації при переміщенні самих макромолекул і надмолекулярних структур дуже велика і складає добу і місяці. Прикладом може служити волокно, яке є орієнтованим полімером. У звичайних умовах його молекули дуже довго не переходять в рівноважний неорієнтовані стан; тому такі процеси релаксації зазвичай не враховуються. Однак це волокно досить твердою, тому що при розтягу і скорочення проявляються швидкі релаксаційні процеси зміни конформацій. Кінетика релаксаційного процесу виражається формулою: