Struktura fizyczna i topologia sieci przestrzennych elastomerów

• Autorzy: Rzymski W. M. , Wolska B.

Warianty tytułu

EN

Physical structure and topology of elastomers networks

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Struktura fizyczna i topologia sieci przestrzennych elastomerów Opracowanie przeglądowe (oparte na danych z literatury oraz wynikach badań własnych), w którym przedyskutowano dwie grupy wybranych modeli sieci elastomerów. Modele pierwszej grupy - statystycznej teorii elastyczności, Moo-ney'a-Rivlina, z ograniczoną fluktuacją węzłów, rurowy He-inricha, Straubego i Helmisa oraz Tschoegla - wykorzystują proste eksperymentalnie pomiary zależności naprężenie- odkształcenie. Określone z wykorzystaniem tych modeli stężenie chemicznych węzłów sieci Nc oraz wydajność usiecio-wania (Ec) NR i IR nadtlenkiem kumylu (DCP) są jednak znacznie większe (Ec = 2,6-4,8 usieciowanego meru na cząsteczkę nadtlenku) niż wartości wynikające z uznanego mechanizmu sieciowania tych elastomerów nadtlenkiem {Eci = 2). W drugiej grupie modeli - wg Charlesby'ego-Pinnera (w odniesieniu do kauczuku o Mu,/Mn ~ 2) oraz Langley'a i Pearsona (dowolna wartość Mw/Mn) - do analizy konieczne jest wykonanie pracochłonnych oznaczań zawartości zolu oraz ciężaru cząsteczkowego i polidyspersyjności kauczuku przed usieciowaniem, natomiast wyznaczone w ten sposób wartości Nc i Ec w przypadku sieciowania NR i IR za pomocą DCP (Er = 1,8-2,0) są zgodne z wartościami teoretycznymi. Metody te można polecać do kompleksowej analizy struktury fizycznej i topologii sieci. W sieciach przestrzennych elastomerów, obok węzłów chemicznych, występują trwałe węzły topologiczne. Ich udział w ogólnej liczbie węzłów sieci osiąga nawet 80%, jeżeli stopień usieciowania chemicznego jest niewielki.

EN

Two groups of chosen models of elastomers networks have been discussed on the basis of literature data and own research results. The first group of models encloses: statistical theory of elasticity, Mooney-Rivlin model, model with constraints on chain and junctions, tube model by Heinrich, Straube and Helmis as well as Tschoegl model. They use simple experimental measurements of stress - strain dependence. However the concentration of chemical crosslinking joints of network, N-c, and crosslinking efficiency E-c, calculated for NR and IR cured with dicumyl peroxide (DCP) are much higher than the values resulting from the known mechanism of these elastomers; curing with a peroxide (E-ct = 2) (Table 1, Figs. 3 and 4). In the second groups of models, by Charlesby-Pinner (concerning the rubber showing M-w/M-n approximate to 2) and by Langley and Pearson (any value of M-w/M-n), there is necessary (for proper analysis) to do labour-consuming determinations of sol content as well as molecular weight and polydispersity of a rubber before curing, but this way determinated values of N-c and E-c, in case of curing NR and IR with DCP [(E-c = 1.8-2.0), agree with theoretical values (Table 1)]. These methods can be recommended to complex analysis of physical structure and topology of a network. In networks of cured elastomers there are both the chemical and permanent topological joints. Their part in total number of network joint reaches up to 80% when chemical crosslinking degree is not high. Key words: networks of elastomers, chemical and topological joints, chain entanglement, comparison of network models, crosslinking efficiency.

Słowa kluczowe

PL

sieć przestrzenna elastomerów; węzły chemiczne; węzły topologiczne; splątania łańcuchów; porównanie modeli sieci; wydajność sieciowania

EN

chemical joints; topological joints; networks of elastomers; chain entanglement; comparison of network models; crosslinking efficiency

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2003
• Tom: T. 48, nr 4
• Strony: 246--253
• Opis fizyczny: Bibliogr. 69 poz.

Twórcy

autor

Rzymski W. M.

• Politechnika Łódzka, Instytut Polimerów, ul. Stefanowskiego 12/16, 90-924 Łódź

autor

Wolska B.

• Politechnika Łódzka, Instytut Polimerów, ul. Stefanowskiego 12/16, 90-924 Łódź

Bibliografia

• [1] Rzymski W. M.: Polimery 1999, 44, 505.
• [2] Rzymski W. M.: Polimery 2002, 47, 310.
• [3] Saville В., Watson A. A.: Rubber Chem. Technol. 1967, 40,100.
• [4] Rzymski W. M.: Polimery 1991, 36,409.
• [5] Rzymski W. M.: Polimery 2001, 46,100.
• [6] Erman В., Mark J. E.: „The Molecular Basis of Rubberlike Elasticity", rozdz. 4. w: „Science and Technology of Rubber" (redaktorzy: Mark J. E., Erman B., Eirich F. R.), Academic Press, San Diego— Nowy Jork 1994.
• [7] Gent A. N.: „Engineering with Rubber. How to Design Rubber Components", rozdz. 3., Hanser Publishers, Monachium, Hanser Gardner Publ. Inc., Cincinnati 2001, wyd. 2. (por. Polimery 2002, 47, 583, recenzja).
• [8] Ziabicki A.: „Makrocząsteczka w roztworze i w stanie stałym" rozdz. 3. w: „Chemia polimerów" (redaktorzy: Florjańczyk Z., Penczek S.), Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1995, tom 1.
• [9] Galina H.: „Fizykochemia polimerów", Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów 1998, rozdz. IX.
• [10] Galina FI.: Polimery 1999, 46, 496.
• [11] Erman B., Mark J. E: „Structure and Properties of Rubberlike Networks", Oxford University Press, Nowy Jork 1997, str. 359.
• [12] Dontsov A. A.: „Processy strukturirovaniya elastomerov", Khimiya, Moskwa 1978.
• [13] Mullins L.: J. Appl. Polym. Sci., Appl. Polym. Symp. 1984, 39, 59.
• [14] Mooney M.: J. Appl. Phys. 1940,11, 582.
• [15] Rivlin R. S.: J. Appl. Phys. 1947, 18, 444.
• [16] Roland С. M.: Rubber Chem. Technol. 1989, 92, 863.
• [17] Mark J. E.: Rubber Chem. Technol. 1975, 48, 495.
• [18] Mark J. E.: Rubber Chem. Technol. 1982, 55, 762.
• [19] James H. M.: J. Chem. Phys. 1947,15, 651.
• [20] James H. M., Guth E.: J. Chem. Phys. 1947, 15, 669.
• [21] James H. M., Guth E.: J. Polym. Sci. 1949, 4, 153.
• [22] Flory P. J.: Proc. Roy. Soc. London, Ser. A 1976,351,351.
• [23] Flory P. J.: J. Chem. Phys. 1977, 66,5720.
• [24] Flory P. J.: Macromolecules 1982,15, 528.
• [25] Xu P, Mark J. E.: Rubber Chem. Technol. 1990, 63, 276.
• [26] Queslel J. R: Rubber Chem. Technol. 1989, 62, 800.
• [27] Queslel J. P, Mark J. E.: Adv. Polym. Sci. 1985, 71, 229.
• [28] Yen L. Y., Eichinger B. E.: J. Polym. Sci., Polym. Phys. Ed. 1978, 16,121.
• [29] Dusek K.: Z/i. Vsesoj. Kilim. Obsch. 1986, 31, 23.
• [30] Heinrich G., Straube E., Helmis G.: Adv. Polym. Sci. 1988, 85,33.
• [31] Erman B., Flory P. J.: J. Chem. Phys. 1977, 66, 5720.
• [32] Erman B., Flory P. J.: J. Chem. Phys. 1978, 68, 5363.
• [33] Flory P. J., Erman B.: Macromolecules 1982,15, 800.
• [34] Flory P. J., Erman B.: Macromolecules 1982,15, 806.
• [35] Erman B., Flory P. J.: Macromolecules 1983,16,1601.
• [36] Erman B., Flory P. J.: Macromolecules 1983,16,1607.
• [37] Brotzman R. W., Mark J. E.: Macromolecules 1986,19, 67.
• [38] Fontaine E, Morland C., Noel C.: Macromolecules 1989, 22, 3348.
• [39] Charlesby A., Pinner S. H.: Proc. Roy. Soc. London 1959, A249, 367.
• [40] Charlesby A.: „Chemia radiacyjna polimerów", WNT, Warszawa 1962.
• [41] Rzymski W. M., Jentzsch J.: Plaste Kautsch. 1988,35,264.
• [42] Rzymski W. M., Jentzsch J.: Wiss. Z. Techn. Univ. Karl-Marx-Stadt 1988, 30, 272.
• [43] Mullins L., Watson W. К: J. Appl. Polym. Sci. 1959, 1, 245.
• [44] Bristow G. M.: J. Polym. Sci., Part A 1963, 1, 2261.
• [45] Scott К. W.: J. Polym. Sci. 1962, 58, 517.
• [46] Rzymski W. M., Jentzsch J.: Plaste Kautsch. 1988, 35, 305.
• [47] Rzymski W. M., Jentzsch J.: Pinste Kautsch. 1989, 36, 83.
• [48] Langley N. R.: Macromolecules 1968,1, 348.
• [49] Langley N. R., Polmanter K. E.: J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. Ed. 1974,12, 1023.
• [50] Inokuti M.: J. Chem. Phys. 1963,38, 2999.
• [51] Pearson D. S., Skutnik B. J., Bóhm G. A.: J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. Ed. 1974,12, 925.
• [52] Pearson D. S., Graessley W. W.: Macromolecules 1978, 11, 528.
• [53] Rzymski W. M., Srogosz A.: Elastomery 1996,1 (nr 1), И.
• [54] de Gennes P. G.: J. Phys. Lett. 1974,35,133.
• [55] Edwards S. F.: Proc. Phys. Soc. 1967, 91, 513.
• [56] Edwards S. F.: Proc. Phys. Soc. 1967, 92, 9.
• [57] Edwards S. F.: Brit. Polym. J. 1977, 9,140.
• [58] Helmis G., Heinrich G., Straube E.: Z. Phys. Chem. (Leipzig) 1977, 258, 361.
• [59] Helmis G., Heinrich G., Straube E.: Z. Phys. Chem. (Leipzig) 1979, 260, 737.
• [60] Helmis G., Heinrich G., Straube E.: Plaste Kautch. 1979, 26, 561.
• [61] Helmis G., Heinrich G., Straube E.: Wiss. Z. Techn. Hochsch. „Cari Schorlemmcr" Launa-Marseburg 1984, 26, 737.
• [62] Tschoegl N. M.: Polymer 1979, 20,1365.
• [63] Parks C. R., Lorenz О.: Rubber World 1960, 142, 105.
• [64] Parks C. R., Lorenz О.: J. Polym. Sci. 1961, 50, 287.
• [65] Ślusarski L., Ruciński J., Rzymski W.: Polimery 1970,15, 286.
• [66] Dluzneski P. R.: Rubber Chem. Technol. 2001, 74, 451.
• [67] Rzymski W. M., Jentzsch J.: PlasteKautsch. 1992, 39, 338.
• [68] Flory P. J., Rehner J.: J. Chem. Phys. 1943,11, 512.
• [69] Flory P. J., Rehner J.: J. Chem. Phys. 1950,18, 108