Теория строения материалов СД.01.04 Строение неметаллических материалов

Специфические свойства неметаллических материалов:
- достаточная прочность, жесткость и эластичность при малой плотности,
- светопрозрачность,
- химическая стойкость,
- диэлектрические свойства.
Введение

1. Строение полимеров

Классификация полимеров по различным признакам:
- составу,
- форме макромолекул,
- фазовому состоянию,
- полярности,
- отношению к нагреву.

По составу полимеры подразделяются:
- органические,
- элементоорганические,
- неорганические.

По форме макромолекул полимеры подразделяются:
- линейные (цеповидные),
- разветвленные,
- ленточные (лестничные),
- пространственные (сетчатые).

Линейные (а) и разветвленные (б) макромолекулы

Линейные (а) и разветвленные (б,в,г) макромолекулы
б)
а)
в)
г)

Сшитые (д,е) и лестничные (е) макромолекулы
д)
е)

Пространственные макромолекулы:

По фазовому состоянию полимеры подразделяются:
- аморфные,
- кристаллические.

Пачка
Пачка с аморфным участком

Фибрилла

Фибриллярная структура полиакрилата

Сферолита

Сферолиты изотактического полистирола

Лента из сферолитов

Пластина

Монокристаллы из полиэтилена

Развитие кристаллической структуры хлоропренового каучука
а - исходная некристаллическая структура,
б - образование пучка фибрилл, в – формирование сферолитов, г – множество сферолитов

По полярности полимеры подразделяются:
- полярные,
- неполярные.

По отношению к нагреву полимеры подразделяются:
- термопластичные,
- термореактивные.

2. Релаксационные
процессы и явления

Поведение полимера при постоянной нагрузке

Процесс релаксации при постоянной нагрузке

Петля гистерезиса

Термомеханическая кривая

3. Виды физических состояний полимеров
Стеклообразное состояние полимера
Высокоэластическое состояние полимера
Вязкотекучее состояние полимера
Кристаллическое состояние полимера
Механические свойства полимеров в кристаллическом состоянии

Зависимость надмолекулярной структуры от режима кристаллизации
(температура 180 ºС, а-5 с, б-20 с, в-60с)

Поведение кристаллического полимерного образца под нагрузкой

Поведение кристаллического полимерного образца под нагрузкой

Структура границы и шейки (справа) при растяжении сферолитного полипропилена

Зависимость деформации кристаллического полимера от температуры
Т1> Т2> Т3> Т4> Т5> Т6> Т7

4. Старение полимеров

5. Пластические массы

6. Структура стекла

7. Структура
керамических материалов

8. Композиционные материалы
с неметаллической матрицей

Схемы армирования композиционных материалов
I – однонаправленная
1 – прямоугольная, 2 - гексагональная

Схемы армирования композиционных материалов
II – двухнаправленная
1 – прямоугольная, 3 - косоугольная

Схемы армирования композиционных материалов
III – трехнаправленная
1 – прямоугольная, 2 – гексагональная,
4 – с искривленными волокнами