Високоеластичний стан
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Високоеластичний стан

Високоеластичний стан, один з трьох фізичних станів аморфних полімерів (див. Аморфний стан ). Воно виявляється в інтервалі температур між температурами склування і текучості в полімерів, макромолекули яких мають ланцюгову будову і досить гнучкі. Ст с. спостерігається також і в полімерів, макромолекули яких міцно зв'язані в просторову сітку, що має досить довгі і гнучкі відрізки ланцюгової будови між вузлами. Полімери в Ст с. відрізняються здібністю до величезних оборотних деформацій розтягування (до багатьох сотень відсотків), низькими значеннями модуля еластичності [0,1—10 Мн/м-код 2 (1—100 кгс/см 2 )], виділенням тепла при розтягуванні, зростанням рівноважного модуля еластичності з температурою і ін. особливостями. Найбільш характерні представники високоеластичних матеріалів — каучуки і гуми.

  Ст с. виникає завдяки здібності ланцюгових молекул полімерів до зміни форми. Гнучкі ланцюгові молекули під впливом теплового руху безперервно міняють свою форму, тобто приймають ряд різних конформацій. При чималій довжині молекул число дозволених скручених конформацій пригнічує велике. Дія розтягуючих сил розпрямляє макромолекули; після припинення дії сил вона знов скручується завдяки хаотичному характеру теплового руху. Таким чином, опір зміні форми полімерного тіла в основному обумовлений не зміною внутрішній енергії, як в кристалічних тілах, а збільшенням числа більш розпрямлених конформацій, що є менш вірогідними. Тому ізотермічна деформація ідеального високоеластичного полімеру пов'язана із зменшенням ентропії і в цьому сенсі аналогічна ізотермічному стискуванню ідеального газу. Відповідно, для термодинамічно рівноважній високоеластичній деформації сила, прагнуча скоротити розтягуване зовнішніми силами полімерне тіло, визначається з рівняння:

 

де S — ентропія, l — довжина розтягуваного зразка і Т — абсолютна температура. Згідно статистичної теорії термодинамічно рівноважних високоеластичних деформацій полімерів, всі особливості Ст с. є наслідком теплового руху довгих і гнучких ланцюгових молекул. При досить швидких деформаціях, коли ланцюгові молекули вже не встигають змінювати свою форму, а також при дуже великих деформаціях, коли подальше розпрямлення молекул утруднене, полімери втрачають здібність до високоеластичної деформації і поводяться подібно до звичайних твердих тіл.

  Ст с. відрізняється своєрідним поєднанням властивостей пружних твердих тіл (здатність до відновленню вихідної форми тіла), пружних властивостей газоподібних тіл (кінетична природа еластичності) і загальних властивостей рідких тіл (значення коефіцієнта теплового розширення, стисливості і ін.).

  Літ.: Каргин Ст А., Слонімський Р. Л., Короткі нариси по фізіко-хімії полімерів, 2 видавництва, М., 1967; Тагер А. А., Фізіко-хімія полімерів, 2 видавництва, М., 1969.

  Р. Л. Слонімський.