Polimer materiallarining fizik va kimyoviy xossalari Reja

Polimer tuzulishi tushunchasi bir jihatdan makromolekulalarda zvenolarning o’zaro joylashishini (molekulyar daraja) anglatsa, ikkinchi jihatdan polimerlarning uch o’lchamli geometrik shaklini, ya’ni morfologiyasini (ustmolekulyar daraja) ifodalaydi. Polimerlarning suyuq va qattiq fazalarda amorf va amorf-kristall holatlarda bo’lishi, ular asosidagi ustmolekulyar tuzilishli materiallarning turli xil morfologiyalarga ega bo’lib, maxsus fizik xossalarni (mexanik, termik, optik, elektrik) namayon qilishiga sabab bo’ladi. Bunday morfologik xossalar ko’p jihatdan materialning tarkibi va tashkil etuvchilarni fizik holatiga bog’liq bo’ladi. Shu bois materialning morfologik tavsifini tahlil etishda, uning bir yoki ko’p komponentli (fazali) polimer tizim ekanligini inobatga olish muhimdir.

1. Bir komponentli polimer materiallar morfologiyasi va fizik xossalari

Material bir komponentli bo’lsa ham, uni tashkil etuvchi polimerning polidispersligi tufayli makrolekulyar fraksiyalar turlicha morfoligik tuzilishlar namoyon qilishi mumkin.

1. Polimerlarning mexanik anizotropiyasi

Polimer materiallarda makromolekulalarning orientirlangan holda jipslashgan bo‘lishi anizotropik mexanik xossalarni beradi. Bu xossalar asosan deformatsion va relaksatsion jarayonlarda namoyon bo‘ladi va ularni ifodalovchi modellar chizmalari 1.1-rasmda keltirilgan.

1.1-rasm. Orientatsiya omili (b) ning nisbiy cho‘zishda (Dl) o‘zgarishi:
a - Germans-Kratki modeli; b - Kratki modeli; v - Kao-Syao modeli.

Nisbiy deformatsion cho‘zish asosida polimer molekulalarining holati, ularni bo‘ylama cho‘zish orqali deformatsiyaga uchratgandagi o‘zgarish qonuniyatini ifodalovchi grafiklar, ya’ni norelaksatsion xossalar bo‘lib, uning ma’lum yo‘nalishda tashqi kuchlar ta’sirida ma’lum strukturaviy xossalarga olib kelish imkoniyati bilan bog‘liqdir.

Namunalarning anizotropik xossasi Dj = j_par -j_per (bu erda j_par va j_per lar makroxossalar) formulaga muvofiq topiladi. Tajribada kuzatishlar uchun yorug‘likning ikkilamchi sinishi formulasi Dn= n_par+ n_per dan foydalanish mumkin.
Relaksatsion jarayonlar polimer materiallar uchun ham spektrning relaksatsiya vaqti bilan ifodalanadi. Relaksatsiya spektri shakli tizimning tarkibi va haroratiga bog‘liq bo‘ladi. Agar relaksatsiya vaqti materialni deformatsion cho‘zish vaqtidan ancha kichik bo‘lsa, u holda asosan plastik deformatsiya ro‘y beradi va yuqori darajali orientatsion samaralar yuz bermaydi. Agar relaksatsiya vaqti cho‘zish vaqtidan sezilarli darajada katta bo‘lsa, unda makromolekulalarni kichik darajadagi harakatchanligi tufayli orientatsiya holatiga o‘tish mumkin bo‘lmaydi.

2. Polimerlarning termik anizotropiyasi

Polimerning termik anizotropik xossalari, ayniqsa, ularni termik qayta ishlash natijasida tuzilishlarini o‘zgartirishini 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 va uslub sifatida kuzatiladi (t = f(t,s)). 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. 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: