E6 Mechanische Eigenschaften der Basis

Thema

Der Elastizitätsmodul dieses Polymers ändert sich in Abhängigkeit von der Temperatur um mehrere Größenordnungen zwischen drei verschiedenen Bereichen: dem glasartigen Bereich, in dem sich das Polymer wie ein starrer Festkörper mit hohem Elastizitätsmodul verhält; dem gummielastischen Bereich, in dem der Elastizitätsmodul abrupt auf einen deutlich niedrigeren Wert abfällt, sich aber auf einem Plateau stabilisiert; und dem Schmelzbereich, in dem das Polymer fließt und der Elastizitätsmodul nicht mehr die gleiche Richtung wie in den beiden vorherigen Bereichen aufweist. Steigt die Temperatur des Polymers und überschreitet dabei die Grenzen dieser Bereiche, sinkt der Elastizitätsmodul bei jedem dieser Übergänge um mehrere Größenordnungen.

Innerhalb dieses gummielastischen Bereichs bestimmt die Dichte der topologischen Verschlaufungen dieses Polymers – dieselbe Dichte, die ein anderes Modell dieses Systems oberhalb des kritischen Molekulargewichts ermittelt hat – gemäß derselben Netzwerktheorie den Modul dieses gummielastischen Plateaus: Je mehr topologische Verschlaufungen pro Molekülkette dieses temporäre Netzwerk aufweist, desto größer ist sein Widerstand gegen Verformung und folglich desto höher ist der Modul des gummielastischen Plateaus. Eine geringere Dichte topologischer Verschlaufungen, bei der das Molekulargewicht des Polymers näher am kritischen Molekulargewicht liegt, führt zu einem niedrigeren Modul des gummielastischen Plateaus.

Dies liegt daran, dass die Dichte topologischer Verschlaufungen geringer ist, wenn das Molekulargewicht des Polymers näher am kritischen Molekulargewicht liegt. Dieses Modell, mit dem Elastizitätsmodul und dem Modul des gummielastischen Plateaus, mit dem es ursprünglich entwickelt wurde, beschreibt daher auch zwei Sonderfälle dieses grundlegenden mechanischen Verhaltens: Wenn dieses Polymer als Blockcopolymer vorliegt, das aus zwei verschiedenen Arten alternierender Molekülsegmente innerhalb derselben Molekülkette besteht, folgt sein Elastizitätsmodul einer Mischungsregel, die konzeptionell analog zu derjenigen ist, die bereits in einem anderen Modell für eine andere Materialgruppe, die faserverstärkten Verbundwerkstoffen gewidmet ist, verwendet wurde, um die Moduli seiner verschiedenen Komponenten zu kombinieren; und innerhalb desselben gummielastischen Bereichs folgt die Beziehung zwischen der auf dieses Polymer wirkenden Spannung und der Dehnung, die diese Spannung in ihm hervorruft, in erster Näherung einer Neo-Hookeschen Spannungs-Dehnungs-Beziehung, derselben Beziehung, die in einem anderen Modell dieser Materialgruppe auf der Grundlage der entropischen Elastizität dieser verschlungenen Molekülketten detaillierter beschrieben wird. Die Tatsache, dass dieses Modul des gummielastischen Plateaus, das hier durch diese Dichte topologischer Verschlingungen fixiert ist, dasselbe Modul ist, das in der Neo-Hookeschen Spannungs-Dehnungs-Beziehung auftritt, bedeutet, dass beide Modelle im Wesentlichen das gleiche elastische Verhalten dieses gummielastischen Bereichs aus zwei komplementären Blickwinkeln beschreiben.

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