Эластомеры

Ключевые слова
сшивание, энтропия


Эластомер - длинное умное слово, а значит оно попросту "резина". Среди полимеров, являющихся эластомерами, есть такие, как полиизопрен или натуральная резина, полибутадиен, полиизобутилен, и полиуретаны. То, что делает эластомеры особыми, так это то, что они упругие. Но просто сказать "они упругие" недостаточно - это слишком туманно. Давайте уточним. То, что делает эластомеры особыми, это то, что они могут, растягиваясь, увеличиваться в длинe в несколько раз, а потом принимать исходную форму без остаточных деформаций.

Но почему?

Как Заставить Энтропию Работать на Вас?

Энтропия - это беспорядок. Все вещи в нашей вселенной любят энтропию, и стремятся стать более разупорядоченными. Вот почему создавать беспорядок в вашей комнате куда легче, чем содержать ее в порядке. Эту собаку зовут Энтропия, что очень хорошо соответствует действительности, поскольку когда хозяин пускает ее в дом, она всегда бегает вокруг как выросший на свежем воздухе цыпленок, которому отрубили голову. Молекулы полимера ведут себя точно таким же образом. Молекулы в куске резины, любой резины, находятся в полнейшем беспорядке. Они просто закручиваются и запутываются друг с другом, образуя одну беспорядочную массу. И в таком состоянии они абсолютно счастливы.

Но если вы начнете растягивать кусок резины, то все изменится, и молекулы уже не будут столь счастливы. Их теперь заставляют выстраиваться в направлении, в котором вы растягиваете резину. Когда макромолекулы выстраивааются таким образом, они становятся более упорядоченными. Если вы растянете резину достаточно сильно, макромолекулы станут достаточно прямыми, чтобы кристаллизоваться. А этого они не любят. Как вы помните, они любят энтропию, то есть любят находиться в беспорядке.

А теперь если вы отпустите этот кусок резины, который вы растягивали, макромолекулы быстро вернутся в свое запутанное и беспорядочное состояние. Они делают это, чтобы вернуться в состояние с большей энтропией. Как вы помните, они любят энтропию. Когда это происходит, образец принимает свою исходную форму.

Стекло или резина?

Конечно же, не все аморфные полимеры являются эластомерами. Некоторые из них являются термопластиками. Почему? Аморфный полимер становится либо термопластиком, либо эластомером в зависимости от его температуры стеклования, или Tg. Это температура, выше которой полимер становится мягким и податливым, а ниже которой он становится твердым и стекловидным. Если температура стеклования Tg данного аморфного полимера ниже комнатной температуры, то такой полимер будет эластомером, поскольку при комнатной температуре он будет мягким и резиноподобным. Если температура стеклования Tg аморфного полимера выше комнатной, то он будет термопластиком, поскольку при комнатной температуре он будет твердым и похожим на стекло. Так что общим практическим правилом будет то, что среди аморфных полимеров эластомеры обладают низкими температурами Tg, а термопластики обладают высокими Tg. (Но будьте осторожны, поскольку это правило работает только для аморфных полимеров, а не для кристаллических полимеров.)

Одна молекула может сделать очень многое

Чтобы помочь эластомерам еще лучше возвращаться в исходное состояние, полезно бывает "сшить" их. "Сшиванием" называют образование ковалентных связей между различными макромолекулами, в результате которого они соединяются в одну большую молекулу с сетчатой структурой. Да, действительно, большинство предметов, сделанных из резины, содержат только одну молекулу! Когда все макромолекулы соединены между собой таким образом, то вытянуть их с исходных позиций становится еще сложнее, поэтому такой материал еще лучше возвращается в исходное состояние после того, как его растянут.

Но это делает сложной обработку эластомеров. Как расплавить одну единственную молекулу? Вы только подумайте. Чтобы сделать эластомеры, поддающиеся обработке, нам необходимо найти способ связать макромолекулы резины вместе, когда изделие из нее используется. Но этот способ должен позволять макромолекулам разъединяться, когда материал обрабатывают. Решение этой задачи существует, и называется оно термопластичным эластомером или термоэластопластом.


Вернуться в директорию Третьего Уровня


Вернуться в основную директорию Макрогалереи


Авторское право ©1995,1996 | Факультет Науки о Полимерах | Университет Южного Миссисипи