Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Справочник по физической химии полимеров. Свойства полимеров в блочном состоянии

.pdf
Скачиваний:
5
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
13.36 Mб
Скачать

СПРАВОЧНИК ПО ФИЗИЧЕСКОЙ ХИМИИ ПОЛИМЕРОВ

том

В . П . П Р И В А Л К О

СВОЙСТВА

ПОЛИМЕРОВ

В

БЛОЧНОМ

СОСТОЯНИИ

Согласовано с Государственной службой

стандартных справочных данных

ИНСТИТУТ ХИМИИ ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

СПРАВОЧНИК

п о ------------------

ФИЗИЧЕСКОМ

химии ПОЛИ- ж, МЕРОВ

Р Е Д А К Ц И О Н Н А Я К О Л Л Е Г И Я

Ю. С. ЛИПАТОВ (главный редактор), Р. А. ВЕ­ СЕЛОВСКИЙ, Ю. Ю. КЕРЧА (зам. главного редак­ тора), 6. В. ЛЕБЕДЕВ, Л. М. СЕРГЕЕВА, ф. Г. ФАБУЛЯК, А. Е. ФАЙНЕРМАН (ответственный секре­ тарь), В. В. ШИЛОВ

ИНСТИТУТ химии ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

УДК

541.6 : 53 (03\)

 

 

 

 

 

В справочнике приведены сведения о

температурах

переходов и изменении

термодинамических

характерис­

тик,

сопровождающем

процессы

стеклования,

плавле­

ния и кристаллизации полимеров, значения

кристалло­

графических параметров, валовых

скоростей

кристалли­

зации

из расплава, зависимости

удельного объема и

теплофизических

характеристик от температуры

и

дав­

ления, данные

о реологических

свойствах

расплавов,

поверхностном натяжении полимеров в твердом

и

жид­

ком состоянии, газопроницаемости, а также об упругих характеристиках полимеров в стеклообразном и крис­ таллическом состоянии.

Приведенные в справочнике данные в соответствии с ГОСТ 8.310—78 относятся к категории информационных.

Для специалистов, работающих в области физической химии полимеров и технологии получения и переработки пластмасс, каучуков и других полимерных материалов.

Рецензенты С. Я* ФРЕН КЕЛЬ, Ю. К. ГОДОВСКИЙ

Редакция справочной литературы

1807000000-408 подписное С М221(04)«84

Издательство «Наукова думка», 1984

Предисловие.............................................................................................................................................

 

 

 

 

 

9

Список принятых сокращений и основных условных обозначений..........................

 

10

Г л а в а

1. Стеклование

 

 

 

 

 

 

1.1.

Критерии температуры стеклования....................................................................................

 

 

 

13

 

Зависимость температуры стеклования с-ереорегулярных полимеров от относительного

 

содержания мезо-диад т н среднечисленного

значения молекулярной массы

(14)

 

 

1.1.1.

Температура стеклования, изменение

удельной теплоемкости

и коэф­

 

фициента объемного термическогорасш ирения............................................................

 

15

 

Карооцеиные полимеры (15). Гетероцепные полимеры (20). Полимеры с циклическими

 

группировками в главной цепи (22). Статистические сополимеры (115)

 

 

1.2.

Зависимость температуры стеклования отмолекулярной м а с с ы ..........................

 

120

 

значения параметров уравнения (1.3)

для

некоторых полимергомологических

ря­

 

дов (120)

 

 

 

 

 

 

1.3.

Зависимость температуры стеклования от гидростатического давления

. . 120

 

Температура стеклования, удельный объем н изменение коэффициента изотермической

 

сжимаемости при этой

температуре,

а также

производная aTp/dP измеренные

 

при нормальном давлении

(121)

 

 

 

 

 

Гл а в а 2. Плавление н кристаллизация

2.1.Кристаллографические параметры и удельный объем полимера в различных

фазовых или агрегатных состояни ях..........................................................................

123

Кристаллографические параметры, удельные объемы и их температурные коэффициен­

ты некоторых полимеров в различном состоянии

при 295К к нормальном давлении

(124). Коэффициент линейного термического расширения параметров элементарной

ячейки и сжимаемость при 293 К кристаллической

решетки (156)

2.2.

Температура плавления полимеров ..................................................................................

 

156

 

Температура плавления некоторых полимеров (156)

 

2.3.

Термодинамические характеристики плавления полимеров и методы нх оп­

 

ределения .....................................................................................................................................

 

 

173

 

Равновесная температура плавления некоторых полимеров, изменение удельного объ­

 

ема

и эитальпин при этой

температуре, а также производная dTm/dP, измеренные

 

при нормальном давлении

(173)

 

 

2.4.

Кинетика кристаллизации полимеров из р а сп л а ва ...................................................

180

 

Значения киннических параметров изотермической кристаллизации некоторых поли-

 

меров из

расплава (180). Значения кинетических параметров изотермической кристал-

 

лизацив некоторых полимеров из расплава при повышенном гидростатическом давле­

 

нии

(194)

 

 

 

 

Г л а в а

3.

Равновесные свойства в объеме и поверхностной фазе

 

3.1.

Р— К—/-Характеристики и уравнения

со сто я н и я ...............................................

196

 

Значения параметров уравнений (3.1) и (3.2)

(196). Значения параметров

уравнения

 

(3.3)

(197). Значения параметров уравнения

(3.5) для расплавов некоторых

полимеров

S

(198). Значения параметров уравнения (3-6) для некоторых полимеров в аморфном состоянии при 298,1 К (199). Значения параметров уравнений (3.7) и (3.8) для распла­ вов некоторых полимеров (199). Значения параметров уравнения (3.9) для расплавов некоторых полимеров (200). Значения параметров уравнения (3.10) для расплавов не­ которых полимеров (201)

3.1.1.

Удельный объем карбоцепных полимеров...............................................

-201

ПолнОутен- 1 изотактический (201). Полибутилметакрилат (202). Поливиннлацетат (202).

Поливинилхлорид (203). Полнметилметакрилат атактический (203). Полиметилметакри-

лат атактический (204). Полиметилметакрилат изотактический (204). Поли-4-метилпен-

тен-i

изотактический (204). Поли-о-метилстирол

атактический

(205). Полипропилен

изотактический (206). Полипропилен изотактический (206). Полистирол атактический

(2U6).

Полистирол атактический (207). Политетрафторэтилен (207). Полициклогехснл-

метакрилат (208). Полиэтилен высокой плотности (208). Полиэтилен высокой плотности

(2U8). Полиэтилен линейный (209). Полиэтилен линейный высокомолекулярный (209).

Полиэтилен низкой плотности (209). Полиэтилен низкой плотности (210). Полиэтилен

низкой плотности низкомолекулярный (210). Статистические сополимеры октил метакри­

лата

и N - винилкарбазола (210). Статистический

сополимер этилена и пропилена (211)

3.1.2. Удельный объем гетероцепных полимеров....................................................

211

Найлон 6.10 (211). Олигоэтиленгликольаднпинат (212). Полиокснметилен (212). Поли-

тетраметиленоксид (213). Полиэтиленгликольадипииат высокомолекулярный (213). По-

лиэтилеиоксид (214)

 

 

3.1.3. Удельный объем полимеров с циклическими группировками в главной

ц еп и .............................................................................................................................................

 

214

Поликарбонат на основе быс-фенола А (214). Полисульфон на основе бас-фенола А и

4.4'-дихлордпфенилсульфоиа (214)

 

 

3.2. Свойства полимеров на границе раздела с во зд ухо м ..........................................

215

Значения поверхностных термодинамических характеристик некоторых полимерных рас­ плавов иа границе раздела с воздухом (215). Значения поверхностных термодинамиче­ ских характеристик расплавов некоторых сополимеров на границе раздела с воздухом (218). Значения параметров уравнений (3.13)— (3.15) для гомологических рядов полиме­ ров в аморфном состоянии при 298, 1 К (219). Значения неполярной и полярной сос­ тавляющих понерхностного иатижения расплавов некоторых полимеров на границе раз-» дела с воздухом при 413,1 К (220). Значения «критического» поверхностного натяже­

ния по Знсману и By, а также неполярной составляющей поверхностного натяжения Для некоторых полимеров в твердом агрегатном состоянии при 293.1 К (220)

Г л а в а 4.

Теплофизические свойства

 

4.1. Удельная теплоемкость........................................................................................................

 

22£

Значения параметров уравнения

(4.1) (223). Вклады атомных группировок, входящих в

состав

повторяющегося элемента

цепи, в теплоемкость твердых (кристаллических или

стеклообразных) полимеров (225)

 

 

4.1.1.

Удельная теплоемкость карбоцепных полимеров.........................................

226

дейтерополиэтилен в кристаллическом состоянии (226). Полиакрилонитрил (226). 1.4-

полноутадиеи (226). Полнбутен-i изотактический (227). Полибутплакрилат (227). По-

либутилметакрилат(227). Иолнвииилбеизнлдиметилсилаи (228).

Поливинилбутираль

(228). ГЮливкннлиденфторид (228). Полнвинилиденхлорид (229).

Поливни илтриметил-

силан (229). Поливинилфторид (229). Поливинилхлорид (230). Полигексен-1 (230). По-

лиизобутилеи (230). Полиметакрнловая кислота (230). Полиметилакрилат (231). Полн-

1,4-метнлбутадиен {и,ис) (231). Полиметилметакрилат атактический (Z32). Поли-4-метил-

пентен-1 (232). Полипеитеиамер (232). Полипропилен (233). Полистирол (235). Поли­

тетрафторэтилен (236). Политрифторэтилен (236). Полиэтилакрнлат (237). Полиэтилен

высокой плотности (237). Полиэтилен низкой плотности (239).

Полиэтилметакрилат

(240). Статистические сополимеры метилметакрилата и метакриловой кислоты (241)

4.1.2.

Удельная теплоемкость гетероцепных полим еров...................................

241

а , ©-Дигндрндполивинилендифенилгермил (241). а , <о-Дигидридполнвиннлендифенил- силил (241). Найлон 6 (242). Найлон 7 (242). Полибутен-1-сульфон (242). Полигексен- 1-сулЬфоп (243). Полигликолнд (243). Полиднацетилен монокристаллнческий (243). Полиднметилсилоксаи (244). Поли-1,3-диоксепан (244). Поли-1,3-диоксолан (245). Полиднэтнлеилоксан (245). Поли-е -капролактон в кристаллическом состоянии (245). Поли-» оксиметнлен (246). Полиоктаметиленоксид (246). Полнпропенсульфои (247). Полн-^ пропиолактон в кристаллическом состоянии (247). Политетраметиленоксид (247). Политридеканолактои (248). Политриметиленоксид (248). Поли-3.3-бас-(хлорметил)-оксацикло- бутан (24Э). Полициаиат (250). П°лиэтиленоксид (250). Статистический сополимер трноксаиа и 2% этилеиоксида (251)

в

 

4.1.3.

Удельная

теплоемкость

полимеров с циклическими

группировками

 

в главной цепи

.....................

 

 

 

 

 

 

.

.

.

. 251

 

Пиррон (ИМ). Полиамииоамидокнслота (252). Полиаминоимид (252). Полибеизимида-

 

эол (253). Полибутилентерефталат (253). Поли-г.б-диметил-М-феннлеиоэый эфир (254).

 

Цолидифеииламин (254). Поликарбонат на основе бис-фенола А (255). Полиэтилентере-

 

фталат (255). Фенолформальдегидная смола (255)

 

 

 

 

4.2.

Теплопроводность

и

температуропроводность .....................................................

 

 

 

256

 

4.2.1.

Теплопроводность

карбоиепных

полим еров..............................................

 

 

 

256

 

полноутилметакрилат (256). Поливинил (257). Поливинилхлорид жесткий (257). Полн-

 

изобутилен (257). 1,4-ПолиметилбутаДиен [цис) (25S). Полиметилметакрилат (25В). По­

 

липропилен (258). Политетрафторэтилен (259). Полнхлортрифторэтилеи (259). Полиэти­

 

лен высокой плотности (260). Полиэтилен высокой плотности (260). Полиэтилен высо­

 

кой плотности после экструзии расплава (261). Полиэтилен низкой плотности (261). По-

 

лиэтилметакрилат

(262)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.2.2.

Теплопроводность

гетероцепных

п оли м еров..............................................

 

 

 

262

 

Найлон 6 (262). Найлон 6.6 (263). Найлон 6.10 (263). Поли-3,3-дихлорметилоксзциклобу-

 

тан (264). Полиокскметилен (264). Полиоксиэтилен (265). Полиэфируретаиовый эласто­

 

мер (265). Силиконовый каучук (265)

 

 

 

 

 

 

 

 

4.2.3.

Теплопроводность

полимеров с

циклическими группировками

в

глав­

 

ной ц е п и ...................................................................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

266

 

АЦ, БЦ, Ж В,

ВС

(266). Поликарбонат на основе бис-фенола А

(266). Полиэтнлен-

 

терефталат (266)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.3.

Зависимость теплопроводности от степени сшивки, дозы облучения

и

вели­

 

чины

гидростатического

д а в л е н и я ...............................................................................

 

 

 

 

267

 

Теплопроводность полиметилметакрилата, сшитого триаллилциануратом (267). Тепло­

 

проводность полистирола,

сшитого днвиннлбенэолом (268). Теплопроводность

эпоксид­

 

ных смол, сшитых ЭД ; ЭД

и ОА; ЭД

и ЭА

(268). Теплопроводность облученного изо-

 

тактического нолнпролклена (268). Теплопроводность облученного полиэтилена (269).

 

Чеплопроводность

поливинил ацетата

при повышенных давлениях (269). Теплопровод-*

 

ность

полимеров

при

повышенных давлениях (270). Теплопроводность пол и метилмета­

 

крилата при повышенных

давлениях

(271). теплопроводность полиметилметакрилата

 

и полистирола при повышенных давлениях

(271). Теплопроводность

расплавов

полиме­

 

ров при повышенных давлениях (272)

 

 

 

 

 

 

Г л а в а 5. Реологические свойства

 

 

 

 

 

 

 

5.1.

Наибольшая ньютоновская вязкость расплавов полимеров................................

 

 

 

273

 

Значения параметров уравнения (5.1) (273)

 

 

 

 

 

5.2. Параметры флуктуационной сетки «зацеплений» в расплавах полимеров .

. 274

 

Значения параметров флуктуационной сетки зацеплений в расплавах полимеров (275)

5.3.

Зависимость вязкости

от температуры и д авл ен и я ...............................................

 

 

 

277

 

Значения параметров

уравнений (5.2)— (5.4) для расплавов некоторых полимеров

(277).

 

Наибольшая ньютоновская вязкость расплавов некоторых полимеров при повышенных

 

гидростатических давлениях (281). Зависимость параметров уравнений (5.3) н (5.4) от

 

давления для расплавов некоторых полимеров (282)

 

 

 

 

Г л а в а 6.

Механические свойства

 

 

 

 

 

 

 

6.1.

Модули уп р уго сти ..............................................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

283

Значения упругих характеристик твердых тел и полимеров (283). Отношения E/B v, ц.'Вр й Ь'/р при различных значениях коэффициента Пуассона v (283). Значения продольного

модуля упругости и модуля упругости прн сдвиге полимеров в твердом агрегатном состоянии прн 298 К (284)

6.2. Модули упругости кристаллической решетки п олим ера.....................................

293

Значения модулей упругости кристаллической решетки полимера (293)

6.3. Модуль продольной упругости при повышенных гидростатических давлениях 293

Значения модуля продольной упругости некоторых полимеров при Г ~ 2 9 8 К (295)

6.4. Параметр Грюиайзена.....................................................................................................

295

Значения решеточною н термодинамического параметров Грюнайзена некоторых поли­ меров (296)

Г л а в а 7. Газопроницаемость................................................................................................

298

Значения пермахора структурных элементов основной цепи полимеров (298). Значения

 

пермахора ответвлений и заместителей основной цепи (300). Значения кислородопро-

 

иицаемостн и пермахора полимеров при 298 К (302). Значения азотопроницаемостн

 

кристаллизующихся полимеров (306). Значения проницаемости аморфных полимеров

 

прн 300 К по отношению к благородным газам н водороду (305)

 

Список использованной литераторы...........................................................................................

306

В справочнике систематизированы сведения о наиболее фундаментальных физико­ химических характеристиках блочных полимеров. Основным критерием выбора этих характеристик являлась возможность их непосредственного использования в практической работе максимально широким кругом читателей. Автор считал нецелесообразным приводить в справочнике результаты измерения одной и той же

характеристики различными

экспериментальными методами (например, данные

по

скорости сферолитной и

«валовой» кристаллизации полимеров ;/из расплава).

Ке

приведены также данные с высокой погрешностью и (или) низкой воспроизво­

димостью результатов (например, прочностные характеристики полимеров). Основ­ ной объем фактического материала представляет собой результаты прецизионных измерений, которые были табулированы при сохранении числа значащих цифр, соответствующих точности эксперимента.

Настоящий том состоит из семи глав, каждая из которых содержит соответ­ ствующий пояснительный текст. Все параграфы, формулы и таблицы нумеруются но главам: первая цифра — номер главы, вторая — порядковый номер параграфа, формулы или таблицы. Единицы измерения значений табулированных параметров даны в соответствии с СИ. Для внесистемных единиц указаны способы пересчета.

Таблицы расположены в такой последовательности: карбоцепные

полимеры;

гетероцепные полимеры с одинарными или двойными связями в главной

цепи;

полимеры

с циклическими группировками в главной цепи. Аналогичный

порядок

сохранен

и в сводных таблицах. Для удобства читателей в

некоторых

случаях

была использована более подробная внутренняя рубрикация. Названия

отдель­

ных классов полимеров, а также названия полимеров внутри

рубрики

приведены

в алфавитном порядке. Вместо названий полимеров сложного

химического строе­

ния, повторяющийся элемент цепи которых состоит из большого числа

разнород­

ных атомных группировок, приведена химическая формула повторяющегося

эле­

мента цепи. В соответствии с установившейся практикой в химических формулах одинарные связи не показаны, а формулы боковых групп (за исключением цикли­ ческих) выделены скобками и записаны в одну строку.

Библиографический материал, использованный при составлении настоящего тома, охватывает оказавшиеся доступными литературные источники, опубликован­ ные к началу 1982 г.

Автор выражает искреннюю признательность академику АН УССР Ю. С. Ли­

патову, рецензентам д-ру физ.-мат. наук С. Я Френкелю, д-ру

физ.-мат. наук

Ю. К. Годовскому за ценные советы при работе над рукописью, а также 3, П.

Без­

рук, С. С. Демченко и 3. М. Можаровской за помощь в подготовке рукописи

к пе­

чати.

 

 

В . П.

ПРИВАЛКО

СЛИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЯ И ОСНОВНЫХ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЯ

АЦ

— ацетат целлюлозы

ВЦ

— ацетобутират целлюлозы

ГД

— I, 6-гексаидиол

ГМДИ

— I, 6 -гекса метилендиизоцианат

ГТФ

— пергидротрифенилен

ГЭГ

— гексаэтиленгликоль

ДК

транс-4-октен-1, 8-диоиновая кислота

ДФМДИ — 4, 4' -дифенилметандиизоцианат

ДХБ

— дихлорбутадиен

ДЭГ

— диэтиленгликоль

ЖВ

— жесткий вулколла новый полиэфируретаи

КВЦ

— кристалл с выпрямленными цепями

КСЦ

— кристалл со сложенными цепями

М— мочевина

МВ

— мягкий вулколлановый полиэфируретаи

ОА

— октиламин

 

ПБ

— полибутадиен

 

ПМДИ

— пента метилендиизоцианат

ПМК

— полиметакрнловая кислота

ПЗО

— полиэтиленоксид

 

СК

— субериновая кислота

 

ТДИ

*— 2, 4-толуилендиизоинанат

ТМ

— тиомочевина

 

TiMf

— олигоокситетраметиленгликоль

ТМДИ

— тетрамет идемдиизоцианат

ТТЗГ

— тетраэтиленгликоль

 

ТЭГ

— триэтиленгликоль

 

ХР

— хлористая ртуть

 

ЭА

— олигоэтиленгликольадининат

ЭГ

— этиленгликоль

 

ЭД

— этилендиамин

 

ЭС

— эпоксидная смола

(3.3.), (5.3)

В

— параметр уравнений

В (Т )

— параметр уравнений

(3.1)

Bv

— объемный модуль упругости

Сцнс-изомер

Ср — удельная теплоемкость при постоянном давлении

межплоскостное расстояние в кристаллической решетке недеформиро* ванного образца

%— поверхностная энергия расплава полимера при ОК

В— модуль продольной упругости (модуль Юнга)

Ец — модуль упругости кристаллической решетки в направлении вдоль оси макромолекулы

Е± — модуль упругости кристаллической решетки в направлении» перпендику* лярном оси макромолекулы

fg — доля свободного объема при температуре стеклования <5 — гош-изомер

CJV — модуль упругости при сдвиге аморфного полимера в области плато высокоэластичности