Фазовые, агрегатные и физические состояния полимерных тел.

Полимеры, являясь химическими веществами, могут, подобно другим химическим веществам существовать в различных фазовых и агрегатных состояниях. Вместе с тем специфика макромолекулярной природы полимерных тел определяет возможность реализации ими дополнительных, так называемых физических или релаксационных состояний, которые характерны только для полимерных тел. Это обстоятельство является одним из ключевых при использовании полимеров в качестве материалов. Таким образом, полимеры способны существовать в аморфном, кристаллическом и жидкокристаллическом фазовых состояниях. Со структурной точки зрения фаза представляет собой совокупность и способ взаимного расположения частиц ее составляющих; с термодинамической – совокупность гомогенных частей гетерогенной системы, отделенной от других ее частей поверхностью раздела, и характеризующуюся собственным набором термодинамических параметров. Кристаллическое состояние характеризуется наличием дальнего трехмерного трансляционного порядка в расположении частиц, составляющих фазу (узлов кристаллической решетки). В полимерах в качестве таких узлов могут выступать различные образования – от атомов до макромолекул и их ассоциатов. Вещество, находящееся в жидкокристаллическом (ЖК) фазовом состоянии, характеризуется наличием лишь ориентационного порядка во взаимном расположении частиц. В случае полимеров это могут быть как целые макромолекулы, так и их фрагменты. ЖК состояние играет сегодня огромную роль в создании новых полимерных композиционных материалов.

В аморфном жидком состоянии полимеры находятся либо в виде растворов, либо расплавов, при этом их специфической особенностью является высокая вязкость, почему состояние полимеров в расплавах называется вязко-текучее состояние. Полимерные тела не могут находиться в газообразном агрегатном состоянии, так как энергия перевода макромолекулы в газовую фазу многократно превышает энергию химических связей полимерной цепи, что приводит к деструкции.

Вместе с тем аморфные полимерные тела имеют характерное только для полимеров состояние, в котором они, подобно газам и со значениями модуля, близким к модулю газов при изменении их объема в замкнутом пространстве, могут многократно и обратимо деформироваться при незначительных напряжениях (каучуки и резины). Такое состояние называется высокоэластическим и реализуется выше температуры стеклования. Ниже этой температуры аморфные полимерные тела находятся в т.н. стеклообразном состоянии и с точки зрения материаловедения могут рассматриваться как пластики.

Раздел 3. Технология производства композиционных материалов.

Тема 3.1Длинноволоконные композиционные полимерные материалы

Полимерные композиционные материалы представляют собой полимерные матрицы, армированные прочными органическими или неорганическими волокнами, ориентированными в этой матрице определенным образом. Строго говоря, полимерным композитом является многофазная система, в которой хотя бы один компонент является полимером. Композиционные длинноволоконные полимерные материалы представляют собой термореактивные или термопластичные матрицы, армированные длинными органическими или неорганическими волокнами, лентами или листами, расположенными в определенном порядке друг относительно друга (параллельными пучками, пачками, жгутами, матами, неткаными матералами, а также специально сформированными трехмерными структурами).