В книге рассматриваются теплофизические методы (калориметрия и дилатометрия, стационарные и нестационарные методы определения теплопроводности и температуропроводности) исследования полимеров и излагаются основные теоретические и экспериментальные результаты исследований теплофизических процессов в полимерах при разных температурах, а также тепловых эффектов, сопровождающих механические деформации.

Книга рассчитана на научных и инженерно-технических работников, а также аспирантов и студентов, специализирующихся в области физики, физико-химии и технологии полимеров.

10 табл., 88 рис., список литературы 495 ссылок.

Среди физических методов исследования полимеров важное место принадлежит теплофизическим методам, позволяющим изучать особенности теплового движения в полимерах, термические характеристики переходов и релаксационных процессов, тепловые процессы, протекающие при приложении механических нагрузок к полимерам, и другие свойства и процессы. Калориметрические и дилатометрические методы, сравнительно давно применяемые для изучения полимеров, в последние годы особенно интенсивно развиваются и внедряются в исследовательскую практику. Особенно это относится к калориметрии. Были разработаны принципиально новые приборы для калориметрических измерений и значительно усовершенствованы уже применявшиеся методы и приборы. Основными достоинствами новых приборов является возможность с их помощью изучать на образцах малых размеров термодинамику и кинетику быстрых и медленных процессов, протекающих как в динамических, так и в статических условиях, получая при этом достаточно точные результаты. Современные теплофизические методы позволяют выполнять широкую программу исследований важнейших физических и химических процессов в полимерах.

Первой задачей предлагаемой книги является краткое изложение физических основ методов, описание приборов для исследования теплофизических процессов в полимерах и обсуждение возможных направлений их дальнейшего развития. Этому посвящён первый раздел книги.

В развитии теплофизических исследований полимеров можно выделить два этапа. На первом этапе основное внимание уделялось исследованию важнейших феноменологических закономерностей теплофизических процессов и изучению влияния отдельных молекулярных параметров на теплофизические характеристики и процессы. С этих позиций исследовались теплоёмкость, тепловое расширение, теплопроводность, разрабатывались теплофизические методы оценки кристалличности полимеров, анализировались кинетические и термодинамические особенности переходов и превращений и т. д.

Следующий этап в развитии теплофизических исследований был связан с интенсивным развитием в конце 50-х — начале 60-х годов структурных исследований полимеров, когда стало очевидно, что природа твёрдого состояния полимеров может быть понята лишь при условии детального исследования их структурной гетерогенности и динамики структурных превращений. Именно развитие молекулярных и надмолекулярных структурных представлений стимулировало постановку новых теплофизических исследований и поиски новых экспериментальных методов, которые позволили бы проводить количественную оценку тонких структурных превращений в полимерах.

К этому времени относятся появление и развитие динамической (сканирующей) калориметрии, позволяющей исследовать метастабильную структуру полимеров и термокинетику превращений в неравновесной структуре; применение микрокалориметрии для изучения длительных тепловых процессов, столь характерных для полимеров, разработка нестационарных (комплексных) методов исследования теплофизических характеристик и разработка «гибридных» теплофизических методов, таких, как деформационная калориметрия.

Таким образом, в современной теплофизике полимеров начали наряду с феноменологическими широко использовать и структурные представления. Поэтому второй задачей книги является краткое систематическое изложение основных экспериментальных и теоретических результатов исследований теплофизических свойств полимеров и процессов, протекающих в них, на основе современных структурных представлений. Этому посвящены второй и третий разделы книги.

Исследования теплового движения в полимерах теплофизическими методами (теплоёмкость, теплопроводность, тепловое расширение), описанные во втором разделе, достаточно многочисленны и получают всё большее распространение в связи с развитием экспериментальной техники. Напротив, механотепловые исследования, изложению которых посвящён третий раздел, проводятся пока лишь в нескольких специализированных лабораториях. Это связано с значительными экспериментальными трудностями прецизионного измерения очень малых тепловых эффектов. Однако, несмотря на малые значения этих эффектов, в них заложена глубокая информация о молекулярных изменениях, происходящих при деформации. Использование механотепловых измерений для изучения полимеров представляется особенно важным и перспективным, если учесть микрогетерогенность полимерных тел, обусловленную наличием в них областей с различными типами упругости, и большой диапазон морфологических изменений при деформации, неизбежно сопровождающихся энергетическими превращениями. В связи с этим ещё одной задачей книги является привлечение внимания к подобным теплофизическим исследованиям.

Основу книги составляют исследования, проводившиеся автором в 1962—1975 гг. в лаборатории физики полимеров ордена Ленина Института элементоорганических соединений АН СССР. Постановка и проведение этих исследований стали возможны благодаря поддержке проф. Г. Л. Слонимского. Приятный долг автора — выразить ему искреннюю признательность.

Автор приносит благодарность И. И. Дубовик и А. В. Волынской за помощь в подготовке рукописи к печати.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Книги на ту же тему

1. Введение в теорию трения полимеров, Айнбиндер С. Б., Тюнина Э. Л., 1978
2. Течение полимеров, Мидлман С., 1971
3. Введение в физику полимеров, Перепечко И. И., 1978
4. Диффузия и вязкость полимеров. Методы измерения, Малкин А. Я., Чалых А. Е., 1979
5. Физикохимия полимеров. — 3-е изд., перераб., Тагер А. А., 1978
6. Роль поверхностных явлений в структурно-механическом поведении твёрдых полимеров, Волынский А. Л., Бакеев Н. Ф., 2014
7. Жидкокристаллический порядок в полимерах, Вендорф Д., Цветков В. Н., Рюмцев Е. И., Штенникова И. Н., Блюмштейн А., Хсу Э., Престон Д., Самульски Э., Галло Б., Бэрд Д., Булиган И., Шнейдер Н., Деспер К., Бирс Д., 1981
8. Структура макромолекул в растворах, Цветков В. Н., Эскин В. Е., Френкель С. Я., 1964
9. Высокодисперсное ориентированное состояние полимеров, Волынский А. Л., Бакеев Н. Ф., 1984
10. Полиоксиметилены, Берлин А. А., Дебердеев Р. Я., Перухин Ю. В., Гарипов Р. М., 2008
11. Растворы высокомолекулярных соединений. — 2-е изд., Воюцкий С. С., 1960
12. Высокомолекулярные соединения: Учебное пособие для университетов. — 2-е изд., переработ, и доп., Шур А. М., 1971
13. Полимерные нанокомпозиты: многообразие структурных форм и приложений, Микитаев А. К., Козлов Г. В., Заиков Г. Е., 2009
14. Механические свойства твёрдых полимеров, Уорд И., 1975
15. Действие лазерного излучения на полимерные материалы: Научные основы и прикладные задачи. в 2-х книгах (комплект из 2 книг), Виноградов Б. А., Перепёлкин К. Е., Мещерякова Г. П., 2006
16. Дефектность и эксплуатационные свойства полимерных материалов, Манин В. Н., Громов А. Н., Григорьев В. П., 1986
17. Разрушение полимеров, Кауш Г., 1981
18. Термодинамика полимеризации, Савада X., 1979
19. Прочность полимерных материалов, Нарисава И., 1987
20. Структура и механические свойства полимеров: Учебное пособие для вузов. — 2-е изд., переработ. и доп., Гуль В. Е., Кулезнев В. Н., 1972
21. Надмолекулярная структура полимеров, Марихин В. А., Мясникова Л. П., 1977
22. Гребнеобразные полимеры и жидкие кристаллы, Платэ Н. А., Шибаев В. П., 1980
23. Макромолекулярные реакции в расплавах и смесях полимеров: теория и эксперимент, Платэ Н. А., Литманович А. Д., Кудрявцев Я. В., 2008
24. Фотодеструкция, фотоокисление, фотостабилизация полимеров, Рэнби Б., Рабек Я., 1978
25. Химическая физика старения и стабилизации полимеров, Эмануэль Н. М., Бучаченко А. Л., 1982
26. Практикум по технологии полимеризационных пластических масс, Григорьев А. П., 1964
27. Студнеобразное состояние полимеров, Папков С. П., 1974
28. Физико-химические основы производства полимерных плёнок: Учебное пособие для вузов, Гуль В. Е., Дьяконова В. П., 1978
29. Диэлектрики и радиация: Кн. 5: Диэлектрические свойства полимеров в полях ионизирующих излучений, Тютнев А. П., Саенко B. C., Пожидаев Е. Д., Костюков Н. С., 2005
30. Вакуумно-плазменное и плазменно-растворное модифицирование полимерных материалов, Кутепов A. M., Захаров А. Г., Максимов А. И., 2004
31. Демпфирование колебаний механических систем покрытиями из полимерных материалов, Чернышев В. М., 2004
32. Распространение тепловых волн в гетерогенных средах, Матрос Ю. Ш., ред., 1988
33. Теплотехника: Учебник для вузов. — 2-е изд., перераб., Баскаков А. П., Берг Б. В., Витт О. К., Кузнецов Ю. В., Филипповский Н. Ф., 1991
34. Техническая термодинамика. Тепломассообмен, Мирам А. О., Павленко В. А., 2011
35. Элементы наследственной механики твёрдых тел, Работнов Ю. Н., 1977