Явление гистерезиса

Сегментальная подвижность в полимерных материалах наиболее полно реализуется в высокоэластическом состоянии. Деформации полимеров в этом состоянии являются большими и обратимыми. Обратимость полимерных материалов, однако, носит релаксационный характер, т.е. растянута во времени. Это приводит к несовпадению кривых нагрузка-удлинение при нагружении и разгружении - явлению гистерезиса (рис. 3.7).

Если скорость деформации эластомера больше скорости конформационной перестройки структуры под действием растягивающего усилия, то деформация не успевает полностью развиться за время действия деформирующего усилия. Величина деформации образца будет ниже равновесной (рис. 3.7, 1), так как скорость перестройки формы макромолекул меньше скорости прилагаемого напряжения. Деформация частично обусловлена изменением расстояний между макромолекулами и их взаимным перемещением. На начальном участке кривой (I) деформация мала и имеет преимущественно гуковскую природу, на участке II происходит раскручивание макромолекул и преобладает высокоэластический механизм. На участке III деформируются частично выпрямленные макромолекулы, что связанно с деформацией валентных углов, т.е. вновь преобладает гуковская деформация.

При разгрузке образца скорость разгружения больше скорости возвращения макромолекул в недеформированное состояние: образец не успевает полностью сократиться, и значение деформации оказывается в каждый момент времени разгружения больше равновесного.

Рис. 3.7. Зависимость нагрузка-удлинение для аморфного полимера:

1 - растяжение образца со скоростью, большей, чем скорость перестройки элементов структуры;

2 - сокращение образца со скоростью, большей, чем скорость

перестройки элементов структуры;

1’, 2’ - совпадение кривой растяжения и сокращения при деформировании образца со скоростью, меньшей, чем скорость перестройки элементов структуры

Если при деформации не происходило необратимое смещение макромолекул вследствие вязкого течения, то по достижении макромолекулами равновесной свернутой конформации остаточное удлинение образца равно нулю. Если же вязкое течение имело место, то образец никогда уже не примет свою прежнюю форму, и истинная остаточная деформация в нем соответствует величине смещения макромолекул.

26. Упрощенные механические модели вязкоупругого полимера

Настоящее изобретение предусматривает соединения, содержащие вязкоупругие полимеры, включая, не ограничиваясь этим, анионные вязкоупругие полимеры - гиалуроновую кислоту (гиалуронат), сульфат хондроитина, сульфат дерматана, карбоксиметилцеллюлозу, сульфат гепарина, сульфат кератана, карбоксиметилгид роксипропил-целлюлозу, карбоксиметилгидрок- сиэтил-целлюлозу, сульфат целлюлозы, фосфат целлюлозы, карбоксиметилгуар, карбоксиметилгидроксипропилгуар, карбоксиметилгидрок сиэтилгуар, смолу ксантана, каррагеенан, анионные полисахариды, анионные белки и полипептиды, анионный полиакриламид, анионныйполи-N-винилпирроллидон, анионный поли диметил акриламида, полимеры и сополимеры 2-акриламидо-2-метил-пропансульфоновой кислоты, акриловую кислоту и метакриловую кислоту.

Вышеуказанные соединения в своих неионизированных формах могут функционировать как кислотные полимеры; в своих ионизированных формах эти соединения могут функционировать как полимерные анионы.

Молекулярный вес вязкоупругих полимеров этого изобретения колеблется от 50.000 до 8.000.000 дальтонов в зависимости от выбранного полимера. Например, средний молекулярный вес от 1.000.000 до 5.000.000 дальтонов обычно используется для гиалуроната натрия,тогда как средний молекулярный вес более 80.000 дальтонов обычно используется для гидроксипропилметил-целлюлозы. Концентрация вязкоупругого полимера может меняться от 1 мг/мл до 60 мг/мл и предпочтительно от 5 мг/мл до 30 мг/мл. Вязкость вязкоупругого полимера может меняться от 1000 сантистоксов до 60.000 сантистоксов и предпочтительно от 2,500 до 5,500 сантистоксов для гидроксипропилметилцеллюлозы и от 20,000 до 40,000 сантистоксов для гиалуроната натрия. Такие значения вязкости не только позволяют вводить полимер в глаз путем инъекции или выдавливания, но они также достаточны, чтобы оставаться внутри передней камеры (т.е. они легко не сойдут), поддерживать ее структурную целостность и позволять легкое удаление. Кроме того, вязкоупругие полимеры этого изобретения растворимы в воде и могут со временем элюироваться.

27. Механохимические превращения полимеров. Механические свойства полимеров, прочность и механическое разрушение полимеров, особенности механических свойств кристаллических полимеров. Долговечность, флуктуационная теория прочности.

Механохимические превращения полимеров