н-вси молекулы

Направление звука под углом в к оси молекулы

где С — скорость звука, р — плотность полимера, 0 — угол между осью цепи макромолекулы и направлением распространения звука

Е° — характерный поперечный модуль, определяемый как поперечный модуль Юнга для полностью ориентированного волокна; такой модуль является функцией межмолекулярных сил в ориентированном волокне.

При рассмотрении полимерного тела как двухфазной системы

(частично кристаллический полимер) звуковой модуль Б можно связать со средней степенью молекулярной ориентации (J)

(35.23)

(разд. 35.2) следующей зависимостью:

3. / 1 N _ Vcjc_ , O-eJU

2\Ае) ё°с Е°а '

где в — угол между осью полимерной цепи и направлением распространения звука, С± — скорость звука перпендикулярно оси макромолекулы (90°) (перпендикулярная ориентация), Сц —скорость звука вдоль молекулярной оси (0°) (параллельная ориентация).

1

(35.24)

Б, 1

Ei и Я2 — звуковые модули для неориентированного и ориентированного образцов соответственно; vc — объемная степень кристалличности (разд. 31.8); fc — функция ориентации кристаллической

224

Г лава S5

Глава 36

цепи, которая находится методом дихроизма или рентгенострук-турного анализа; fa — функция ориентации аморфной цепи, определяемая из данных двойного лучепреломления (разд. 35.3); Й —-характерный поперечный модуль кристаллической фазы; Я? — характерный поперечный модуль аморфной фазы.

Обзорная литература: 369, 1036, 1138, 1139, 1260, 1387.

Периодическая литература: 2799, 3139, 3734, 5368, 5525, 6050, 6170, 6172.

Примечание. Акустический метод полезен также при изучении сегментальной подвижности в полимерах [П: 3059].

35.12.1. Аппаратура для измерения ориентации акустическим методом

Пьезоэлектрический кристалл (биморфный, работающий на скручивание виннокислый калий — натрий) приводят в контакт с исследуемым образцом (рис. 35.20). Под действием импульса такой

Обзорная литература: 1336 1364, 1448.

ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕ ТВЕРДЫХ ПОЛИМЕРОВ

205, 530, 539, 617, 699, 700, 827 1014, 1049. 1075,

Поверхностное натяжение возникает из-за неуравновешенных межмолекулярных сил (называемых когезионными силами) молекул на поверхности твердого вещества. По сравнению с молекулами, находящимися в массе твердого вещества, такие молекулы обладают дополнительной энергией, называемой энергией когезии Благодаря проявлению когезионных сил поверхностная площадь стремится стать минимальной.

Натяжение на поверхности раздела обусловлено межмолекулярными силами, называемыми адгезионными силами, возникаюкристалл передает звуковой сигнал через образец, который затем определяется другим пьезоэлектрическим кристаллом (приемник). Зная расстояние и время между подачей звукового импульса и его приемом, рассчитывают скорость звука (С). Отношение между длиной и шириной образца не должно быть меньше 10.

Периодическая литература; 3864, 5368.

oJ

Рис. 36.1. Контактные углы, образуемые различными жидкостями на твердом полимере.

щими на границе раздела между двумя твердыми телами. Образующаяся дополнительная свободная энергия называется энергией адгезии.

Наиболее удобным способом определения поверхностного на-тяжения твердых тел является измерение контактного угла (8) гомологического ряда жидкостей с известным поверхностным натяжением (yL) на плоских поверхностях твердых тел. В зависимости .от величины контактного угла (рис. 36.1) различают следующие случаи:

1) 0 = 0 (cos 9= 1)—жидкость смачивает твердое тело, растекаясь полностью по его поверхности;

2) 0 < 0 <с я/2 — жидкость ограниченно растекается по поверхности твердого тела;

3) 9 > л;/2 — жидкость не смачивает поверхность и стремится скатиться с нее.

Из зависимости cos 9 от yL получают значение критического поверхностного натяжения твердого тела (уСг). Определить его однозначно нельзя, так как оно меняется при переходе от одного гомологического ряда жидкостей к другому.

8 Зак. 404

226

Глава 36

Поверхностное натяжение твердых полимеров

Адгезионное натяжение, или сопротивление отрыву (равновесные контактные углы жидкостей на твердых телах), определяется уравнением Янга

YL cos 8 = Ys — 4sl — nL (36.1)

в динах на сантиметр (СГС) или ньютонах на метр (СИ), где yi cos 8 — адгезионное натяжение, yL — поверхностное натяжение

жидкости, ys — поверхностное наПары

ySL Твердое

Ts

тело

тяжение твердого тела, ysL — поверхностное натяжение между жидкостью и твердым телом, 6 — контактный угол, яь — равновесное давление адсорбированных паров жидкости на твердом теле. При низких значениях давления пара уравнение (36.1) принимает вид

(36.2)

Рис. 36.2. Профиль маленькой капли жидкости, растекающейся на плоской поверхности твердого тела.

Yi cosB = Ys — Ysi

Скорость растекания жидкости на поверхности твердого тела можно определить из уравнения

НА

S± = kyL (cos 9S - cos Qd), (36.3)

3430

Рис. 36.3. Измерение контактного уг ла методом скольжения.

дается ваемый

где dA /dt — скорость увеличе