Влияние давления в T-p-режиме на тепловые свойства поливинилхлорида, поливинилбутираля и полистирола
Приведены результаты экспериментальных исследований тепловых свойств (теплоемкости, теплопроводности) образцов поливинилхлорида (ПВХ), поливинилбутираля (ПВБ), полистирола (ПС), полученных в режиме температура–давление. Показано, что повышение давления более 100–120 МPа приводит к их нелинейному изм...
Saved in:
| Published in: | Физика и техника высоких давлений |
|---|---|
| Date: | 2012 |
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України
2012
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/69537 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Влияние давления в T-p-режиме на тепловые свойства поливинилхлорида, поливинилбутираля и полистирола / Б.Б. Колупаев, В.В. Клепко, Е.В. Лебедев, Б.С. Колупаев // Физика и техника высоких давлений. — 2012. — Т. 22, № 1. — С. 79-88. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860260541922017280 |
|---|---|
| author | Колупаев, Б.Б. Клепко, В.В. Лебедев, Е.В. Колупаев, Б.С. |
| author_facet | Колупаев, Б.Б. Клепко, В.В. Лебедев, Е.В. Колупаев, Б.С. |
| citation_txt | Влияние давления в T-p-режиме на тепловые свойства поливинилхлорида, поливинилбутираля и полистирола / Б.Б. Колупаев, В.В. Клепко, Е.В. Лебедев, Б.С. Колупаев // Физика и техника высоких давлений. — 2012. — Т. 22, № 1. — С. 79-88. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Физика и техника высоких давлений |
| description | Приведены результаты экспериментальных исследований тепловых свойств (теплоемкости, теплопроводности) образцов поливинилхлорида (ПВХ), поливинилбутираля (ПВБ), полистирола (ПС), полученных в режиме температура–давление. Показано, что повышение давления более 100–120 МPа приводит к их нелинейному изменению. Обсуждаются процессы структурного упорядочения среды, вызванного изменением давления в диапазоне 10–300 МPа.
Наведено результати експериментальних досліджень теплових властивостей (теплоємності, теплопровідності) зразків полівінілхлориду (ПВХ), полівінілбутиралю (ПВБ), полістиролу (ПС), отриманих в режимі температура–тиск. Показано, що підвищення тиску більш ніж 100–120 MPa призводить до нелінійних змін теплових властивостей. Обговорюються процеси структурного упорядкування середовища, яке викликане зміною тиску в діапазоні 10–300 MPa.
The results of experimental investigations of thermal properties (thermal capacity, heat conductivity) of the samples of polyvinylchloride (PVC), polyvinylbutyrale (PVB), polystyrene (PS) obtained in the temperature–pressure mode are reported. It is shown that increase of technological pressure above 100–120 MPa results in their nonlinear change. Processes of structural ordering of the medium caused by pressure change in a range of 10–300 MPa are discussed.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:54:38Z |
| format | Article |
| fulltext |
Физика и техника высоких давлений 2012, том 22, № 1
© Б.Б. Колупаев, В.В. Клепко, Е.В. Лебедев, Б.С. Колупаев, 2012
PACS: 82. 35.Lr
Б.Б. Колупаев1, В.В. Клепко1, Е.В. Лебедев1, Б.С. Колупаев2
ВЛИЯНИЕ ДАВЛЕНИЯ В T–P-РЕЖИМЕ НА ТЕПЛОВЫЕ СВОЙСТВА
ПОЛИВИНИЛХЛОРИДА, ПОЛИВИНИЛБУТИРАЛЯ И ПОЛИСТИРОЛА
1Институт химии высокомолекулярных соединений НАН Украины
Харьковское шоссе, 48, г. Киев, 02160, Украина
E-mail: Boris.Kolupaev@gmail.com
2Ровенский государственный гуманитарный университет Министерства образова-
ния и науки, молодежи и спорта Украины
ул. Остафова, 31, г. Ровно, 33000, Украина
Статья поступила в редакцию 2 ноября 2011 года
Приведены результаты экспериментальных исследований тепловых свойств (теп-
лоемкости, теплопроводности) образцов поливинилхлорида (ПВХ), поливинилбути-
раля (ПВБ), полистирола (ПС), полученных в режиме температура–давление. По-
казано, что повышение давления более 100–120 МPа приводит к их нелинейному
изменению. Обсуждаются процессы структурного упорядочения среды, вызванно-
го изменением давления в диапазоне 10–300 МPа.
Ключевые слова: свободный объем, тепловые свойства, теплоемкость, теплопро-
водность, Т–р-режим
Введение
Знание тепловых свойств полимеров играет важную научно-
практическую роль в процессе получения, переработки и эксплуатации го-
товых изделий [1]. При этом наиболее актуальными выступают исследова-
ния поведения линейных гибкоцепных полимеров во внешних силовых и
температурных полях, с помощью которых формируют их структуру и свой-
ства [2]. Установлено [3], что некоторые эффекты влияния давления p на
комплекс свойств материала являются общими для широкого класса ве-
ществ. Их рассмотрение в случае полимеров [4] позволило сделать заключе-
ние о необходимости классификации давлений. Предложено различать два
режима давления: T–p и p–T [2]. Первый режим отличается от второго тем,
что исходный полимер и/или гетерогенную систему на его основе помещают
в предварительно разогретую пресс-форму и только после этого приклады-
вают необходимое (в дальнейшем мы будем называть его технологическим)
давление.
Физика и техника высоких давлений 2012, том 22, № 1
80
В основном [5] теплофизические свойства полимеров исследуют в за-
висимости от величины гидростатического давления. При этом, как пра-
вило, не существует однозначной интерпретации полученных результатов
с точки зрения молекулярно-кинетической теории. Однако наибольший
научно-практический интерес представляют исследования поведения по-
лимерных систем, сформированных в определенных Т–р-условиях [6]. К
сожалению, таких работ не достаточно для того, чтобы сделать научно
обоснованные выводы и рекомендации относительно технологии получе-
ния и эксплуатации полимерных материалов. Цель данной работы – экс-
периментально изучить тепловые свойства образцов ПВХ, ПВБ, ПС,
сформированных в изотермических условиях при высоких технологиче-
ских давлениях.
Экспериментальная часть
В качестве объектов исследования выбраны одни из наиболее распро-
страненных в промышленности типичных представителей линейных гибко-
цепных полимеров: переосажденный ПВХ-С-63-59 М (ЗАО «Каустик»),
температура стеклования Tg = 354 K; ПВБ – аморфный карбоцепной марки
ПШ (ДС-9439, ПО «Лабтех»), Tg = 330 K; атактический ПС марки Styron
678Е (производства DOW Chemical Company), Tg = 361 K.
Образцы готовили методом горячего прессования при Т = Tg + 40 K в ре-
жиме температура–давление при 10.0 ≤ p ≤ 300.0 MPa [3]. Акустические
свойства систем исследовали на частоте ω = 0.4 MHz импульсным методом
совместно с методом вращающейся пластины при продольной деформации
и сдвиге [3]. Плотность ρ полимера находили согласно работе [3]. Коэффи-
циент теплопроводности λ и теплоемкость Ср материала определяли с по-
мощью модифицированных установок «ИТ-λ-400», «ИТ-С-400» при скоро-
сти нагрева 3 K·min–1 [3].
Результаты и их обсуждение
На рис. 1 представлены результаты исследований влияния давления
прессования при Т = 303 K на величину плотности ρ образцов ПВХ, ПВБ
и ПС. Из полученных зависимостей ρ(p, T) следует, что по мере повы-
шения давления р наблюдается изменение плотности материала. Харак-
терно, что в области р = 10–80 MPa преобладающим является эффект,
связанный с линейным уменьшением объема системы. Однако в диапа-
зоне р = 80–160 MPa происходит более интенсивное изменение величи-
ны ρ. При дальнейшем возрастании давления до значения 200 MPa для
всех систем в стеклообразном состоянии наблюдается нелинейное уве-
личение плотности образцов. Рост давления в диапазоне 200–300 MPa
приводит к появлению области «плато», положение которой зависит от
типа полимера.
Физика и техника высоких давлений 2012, том 22, № 1
81
Рис. 1. Зависимость плотности ρ полимерных систем при Т = 303 K и теплоемкости
при Т = 313 K от величины давления в Т–р-режиме ρ: 1 – ПВБ, 2 – ПВХ, 3 – ПС; Ср:
4 – ПВХ, 5 – ПВБ, 6 – ПС
Таким образом, анализ рис. 1 показывает, что для всех исследованных
систем графическую зависимость ρ = f(p)T можно представить в виде трех
участков: 1) область давлений до 80 MPa отвечает линейному возрастанию
плотности материала; 2) в случае р = 120–200 MPa происходит наиболее ин-
тенсивный рост ρ и 3) медленное увеличение ρ при р = 200–300 MPa. Ана-
литически зависимость ρ(р, Т) описывается соотношением
2
10ρ( , ) ρ( ) (1 ε)Tp T p= + , (1)
где ρ(p10)T – плотность при р = 10 МPa. При Т = 303 K для ПВХ ρ(p10)T =
= 1.401, для ПВБ – 1.072, для ПС – 1.052; ε – постоянный коэффициент. Зна-
чения ε при Т = 303 K и различных давлениях для исследуемых полимерных
систем приведены в таблице.
Таблица
Параметры ε, γ, β для полимерных систем при различных давлениях
Давление, MPaПараметр Материал 10 60 120 180 240 300
ε, 10–3
ПВХ
ПВБ
ПС
3.6
7.4
6.7
70.0
28.0
31.0
142.0
180.0
93.0
214.0
230.0
107.0
216.0
310.0
183.0
217.0
330.0
251.0
γ
ПВХ
ПВБ
ПС
1.02
1.01
1.00
1.03
1.02
1.02
1.01
1.04
1.02
1.02
1.04
1.03
1.05
1.06
1.12
1.10
1.07
1.20
β
ПВХ
ПВБ
ПС
1.03
1.10
1.01
1.04
1.12
1.00
1.00
1.14
1.00
0.87
1.15
1.01
0.92
1.17
1.10
1.20
1.19
1.32
Физика и техника высоких давлений 2012, том 22, № 1
82
На рис. 1 также представлены результаты зависимости величины теп-
лоемкости Cp полимерных систем от технологического давления при Т =
= 313 K. Характер изменения Cp = f(p)T для ПВХ, ПВБ и ПС при 10 ≤ p ≤
≤ 300 MPa идентичен. Так, в диапазоне p = 10–240 MPa величина Cp(p)
незначительно уменьшается, однако при p ≥ 240 MPa наблюдается интен-
сивный ее рост. Аналитически зависимость изменения Cp = f(p)T можно
представить как
γ
10( ) βp TC C p= , (2)
где C(p10)T – теплоемкость при р = 10 МPa. При Т = 313 K для ПВХ С(р10)Т =
= 1.56, для ПВБ – 1.33, для ПС –1.20; β, γ – постоянные коэффициенты. Зна-
чения β и γ при Т = 313 K и различных давлениях для исследуемых поли-
мерных систем приведены в таблице.
Установлено [7], что по мере повышения величины внешнего давления в
Т–р-режиме в полимерах наблюдается интенсивное изменение величины ко-
эффициента квазиупругой силы, а также частоты колебаний структурных
элементов. При этом в первом приближении [8] можно считать, что
3
1
p i
i
C C
=
=∑ , (3)
где i = 1, 2, 3; С1 – соответствует высокочастотному интрамолекулярному
колебательному и вращательному движению отдельных атомных групп
полимерной цепи (Н, Сl в случае ПВХ; О, –О–СН–О– – ПВБ; Н, R – ПС);
C2 – составляющая низкочастотных акустических колебаний; С3 – обу-
словлена вкладом дефектов структуры в энергетическое состояние систе-
мы. Для расчета величины энергии связи между атомами цепи главных
валентностей ПВХ, ПВБ и ПС используем полуэмпирическое уравнение
Морзе [9]:
[ ] [ ]{ }0 0( ) exp 2μ( ) 2exp μ( )U a D a a a a= − − − − , (4)
где U(a) – потенциальная энергия системы; D – энергия диссоциации связи;
a и a0 – расстояния между структурными элементами соответственно в ка-
кой-либо момент времени и в состоянии равновесия; μ – постоянная, вели-
чина которой зависит от амплитуды колебаний взаимодействующих струк-
турных элементов. В первом приближении можно считать, что da = a – a0.
Уменьшение под влиянием внешнего давления в Т–р-режиме расстояния
между атомами на величину da соответствует изменению квазиупругой си-
лы f на величину
3
3
( )d U af
a
∂
=
∂
. В свою очередь, частота колебаний атомов
полимерной цепи за счет ее деформации внешним силовым полем изменится
на величину
Физика и техника высоких давлений 2012, том 22, № 1
83
0 0
0 0
4exp( 2μ τ ) exp( μ τ )1 dlnν 1 d μ ,
ν d 2 d 2 2exp( 2μ τ ) exp( μ τ )
a f a ff
a f a a f a f
− − −
− = − =
− − −
(5)
где
0
1 ( )τ a f
a f
∂
= −
∂
– сжимаемость цепи.
Таким образом, по мере повышения давления в T–p-режиме в системе
происходят изменения величины квазиупругой силы, а соответственно и
частоты колебаний структурных элементов, что проявляется в характере за-
висимости Cp = f(p)T. Проведенный анализ показал, что в случае ПВХ при
р = 60 МРа ( )1 0TC p∂ ∂ = ; ( )2 ψ( ( ), )TC p U a D∂ ∂ = и величина 3 φ( )TC p=
уменьшается по мере повышения давления в диапазоне 180 ≥ р ≥ 10 МРа.
При р ≥ 180 МРа возрастает потенциал торможения атомных групп, что вы-
зывает увеличение теплоемкости системы (рис. 1).
Считаем, что в дебаевском приближении число колебаний структурных
элементов, приходящихся на интервал частот dν, составляет [8]:
2
0 3 3
2 1(ν) 4π ν dν
t l
Z V
v v
⎛ ⎞
= +⎜ ⎟⎜ ⎟
⎝ ⎠
, (6)
где V0 – объем системы. При этом их ограничивающая частота ν(p)T в случае
поперечных и продольных колебаний равна
1/ 33 3
3 3
9ν( )
4π ( )
l t
T
t l
v vNp
V p v v
⎛ ⎞
= ⎜ ⎟⎜ ⎟+⎝ ⎠
, (7)
где 9N – число атомов; V(p) – объем системы при давлении p; vl, vt – соответ-
ственно скорости распространения продольных и сдвиговых колебаний [7].
Если, следуя [8], макромолекулу ПВХ, ПВБ, ПС представить в виде линей-
ной цепи типа АВАВ…, в которой поочередно расположены два структур-
ных элемента массами МА и МВ (пусть МВ < МА), тогда величина коэффици-
ента квазиупругой связи между ними f по цепи главных валентностей соста-
вит
( )2ω
2( )
l
D A B
A B
M M
f
M M
=
+
, (8)
где
1/ 326πω
( )
l
D l
N v
V p
⎛ ⎞
= ⎜ ⎟⎜ ⎟
⎝ ⎠
– ограничивающая частота Дебая [8].
Поскольку каждый структурный элемент макромолекулы подвержен дей-
ствию сил интермолекулярного взаимодействия [3], в предположении, что
колебания сдвига масс МА и МВ обусловлены деформацией валентных углов и
гибкостью цепи, соответствующие силовые константы f1 и f2 определим как
Физика и техника высоких давлений 2012, том 22, № 1
84
( )2
1
ω
16
t
D AM
f = , (9)
( )2
2
ω
16
t
D BM
f = , (10)
где
1/ 326πω
( )
t
D t
N v
V p
⎛ ⎞
= ⎜ ⎟⎜ ⎟
⎝ ⎠
. Согласно такому структурному подходу с учетом нали-
чия в ПВХ, ПВБ и ПС различных по массе боковых групп, провели расчет харак-
теристического частотного спектра (ω ;ω )l t
D D систем. Оказалось, что по мере
повышения давления прессования происходит изменение величин ωl
D и ωt
D .
Так, в области 60 ≥ p > 10 МРа для систем ПВХ наблюдается незначительное их
возрастание, равно как и ν(p)T (рис. 2). Однако по мере повышения величины p
происходит более существенное изменение числовых значений ωl
D и ωt
D . В ча-
стности, при р = 10 МРа величины ωl
D ·10–13 s–1 и ωt
D ·10–13 s–1 равны соответ-
ственно 1.860 и 0.995; при р = 60 МРа – 1.953 и 1.023; при p = 120 МРа – 2.232 и
1.116; при р = 200 МРа – 2.279 и 1.125; при р = 300 МРа – 2.297 и 1.141. Такой
характер возрастания величины ограничивающих частот релаксационного
спектра указывает на то, что повышение технологического давления способ-
ствует увеличению жесткости структуры линейных гибкоцепных полимеров.
Рис. 2. Зависимость частоты колебаний структурных элементов ν и величины флук-
туационного свободного объема Vf атомных групп полимеров при Т = 303 K от вели-
чины технологического давления: ν: 1 – ПВХ (–С–), 2 – ПВХ (–Н–), 3 – ПВХ (–Cl–),
4 – ПВБ (–О–), 5 – ПВБ (–О–СН–О–); Vf : 6 – ПВХ, 7 – ПС
Физика и техника высоких давлений 2012, том 22, № 1
85
При этом сопоставление расчетных значений ограничивающих частот ПВХ
с его экспериментальным спектром [10] показало, что значения ωl
D близки к
спектру регулярной синдиотактической цепи, а значения ωt
D – к спектру
деформации скелетной цепи [11]. Имеющиеся данные позволяют рассчитать
величину флуктуационного свободного объема материала [11]:
3/ 2
1/ 2
1 2
( )
( )f
kTV
ff f
= . (11)
На рис. 2 представлены результаты изотермических (при 313T = K) за-
висимостей величин ν(p)T и флуктуационного свободного объема Vf от дав-
ления прессования образцов в диапазоне 10 ≤ p ≤ 300 MPa. В случае ν(p)T =
= f(p) существует два участка: медленного, почти линейного изменения ве-
личины ν(p)T с ростом давления прессования в области 10 ≤ р ≤ (120–180) MPa
и быстрого возрастания частоты при повышении давления более 180–240 MPa.
Характерно, что по мере увеличения массы атомных боковых групп ПВХ,
ПВБ, ПС [8] частота их колебаний нелинейно уменьшается (рис. 2, кривые
1–5). Видимо, основной причиной возрастания величины частоты колебаний
структурных элементов при 10 ≤ р ≤ 180 МРа является уменьшение флук-
туационного свободного объема за счет уплотнения системы без существен-
ных изменений ее структуры (рис. 2, кривые 6, 7). На втором участке кривых
(рис. 2), соответствующих зависимостям ν(p) и Vf(p) при р ≥ 180 МРа, про-
исходит процесс структурной сжимаемости полимера. Кроме того, за счет
уменьшения количества микродефектов [8] реализуется энергетически более
выгодное расположение структурных элементов [6]. Действительно, если
разложить ( )0exp μ τa f− соотношения (5) в ряд, т.е.
( ) 22 2 2
0 0 0
1exp μ τ 1 μ τ μ τ
2!
a f a f a f− ≈ − + , (12)
и ограничиться двумя членами, тогда имеем, что
( )
2
2
0 02
1 ( )α( ) 2 μ (1 μ τ ) 1 2μ τ
2
U af D a f a f
a
⎛ ⎞∂
= = − −⎜ ⎟⎜ ⎟∂⎝ ⎠
. (13)
Таким образом, по мере повышения давления в Т–р-режиме происходит
изменение коэффициента квазиупругой силы α(f), а соответственно и часто-
ты колебаний структурных элементов, которые принимают участие в энер-
гопереносе [9].
На рис. 3 показана экспериментальная зависимость λ полимерных систем
при Т = 313 K от величины давления их прессования. Так, в случае ПВБ в
области давлений до 120 MРa наблюдается некоторый рост теплопроводно-
сти, а при 300 ≥ р ≥ 240 МРа величина λ уменьшается. Аналогичный вид
имеет кривая зависимости λ ( ) Tf p= для ПВХ. Аморфный ПС в области
Физика и техника высоких давлений 2012, том 22, № 1
86
120 ≥ р ≥ 10 MРa более интенсивно реагирует на действие температурного
поля путем возрастания величины λ. Однако в диапазоне 240 ≥ р ≥ 120 MРa
λ уменьшается с последующим незначительным увеличением при 300 ≥ р ≥
≥ 240 MРa.
Рис. 3. Зависимость λ и l систем при Т = 313 K от величины давления в Т–р-
режиме: λ: 1 – ПВБ, 2 – ПС, 3 – ПВХ; l: 4 – ПС, 5 – ПВХ
Аналитически зависимость величины коэффициента теплопроводности
ПВХ, ПВБ, ПС в изотермическом режиме от технологического давления
представим, используя метод Симпсона [3], в виде многочлена (при усло-
вии, что 10 ≤ р ≤ 300 MPa) как:
4 6 2
ПВХ
4 6 2
ПС
5 6 2
ПВБ
λ 0.148 2.240 10 1.711 10 ,
λ 0.122 1.218 10 2.002 10 ,
λ 0.136 1.640 10 1.601 10 .
р р
р р
р р
− −
− −
− −
= + ⋅ − ⋅
= + ⋅ − ⋅
= + ⋅ − ⋅
(13)
Отклонение от линейной зависимости λ ( ) Tf p= вызвано уменьшением
термического сопротивления на границе областей локального порядка [6],
что приводит к изменению рассеяния звуковых фононов [9] и тепловых волн
[5]. Этот вывод подтверждается изменением длины свободного пробега фо-
нонов l [9] от величины технологического давления получения образцов
(рис. 3). Оказалось, что по мере повышения давления 10 ≤ p ≤ 300 MРa при Т =
= 313 K величина l нелинейно возрастает в диапазоне (1.7–15.5)·10–10 m.
Заключение
Установлен многостадийный характер изменения тепловых свойств систем
ПВХ, ПВБ и ПС, полученных в Т–р-режиме при давлении 10 ≤ p ≤ 300 МРа.
Наиболее существенное влияние на величины ρ, λ, Cp наблюдается для образ-
цов, полученных в диапазоне 240 ≥ p ≥ (120–180) МРа. В случае p ≥ 240 МРа
Физика и техника высоких давлений 2012, том 22, № 1
87
интенсивность возрастания плотности линейных гибкоцепных полимеров
уменьшается. При 240 ≥ p ≥ 120 МРа величина λ ПС и ПВХ уменьшается, а в
случае ПВБ и ПВХ при 300 ≥ p ≥ 240 МРа коэффициент их теплопроводно-
сти стремится к постоянному значению. С помощью предложенных соотно-
шений можно прогнозировать технологические условия получения про-
мышленных изделий на основе ПВХ, ПС, ПВБ с регулируемым комплексом
теплофизических свойств.
Работа выполнена при поддержке фонда фундаментальных исследований
Министерства образования и науки, молодежи и спорта Украины (код про-
екта 0103U00156).
1. А.Р. Хохлов, Высокомолек. соед. А51, 37 (2009).
2. И.Р. Венгеров, ФТВД 16, № 2, 15 (2006).
3. Б.С. Колупаев, Релаксационные и термические свойства наполненных полимер-
ных систем, С.Я. Френкель (ред.), Вища школа, Львов (1980).
4. С.Б. Айнбиндер, К.И. Алксне, Э.Л. Тютина, М.Г. Лака, Свойства полимеров при
высоких давлениях, Химия, Москва (1973).
5. Ю.К. Годовский, Теплофизика полимеров, Химия, Москва (1982).
6. Б.С. Колупаев, Б.И. Муха, Б.П. Демьянюк, В.Я. Кит, Высокомолек. соед. Б20, № 2,
85 (1978).
7. Б.Б. Колупаев, ФТВД 15, № 4, 85 (2005).
8. Б. Вундерлих, Г. Баур, Теплоемкость линейных полимеров, Мир, Москва (1972).
9. Б.С. Колупаєв, Фізика конденсованих високомолекулярних систем № 2, 5
(2007).
10. Б.Б. Колупаев, В.В. Клепко, Е.В. Лебедев, Б.С. Колупаев, Высокомолек. соед.
А52, 249 (2010).
11. Д.С. Сандитов, С.Ш. Сангадиев, Высокомолек. соед. А41, 977 (1999).
Б.Б. Колупаєв, В.В. Клепко, Є.В. Лебедєв, Б.С. Колупаєв
ВПЛИВ ТИСКУ В Т–Р-РЕЖИМІ НА ТЕПЛОВІ ВЛАСТИВОСТІ
ПОЛІВІНІЛХЛОРИДУ, ПОЛІВІНІЛБУТИРАЛЮ І ПОЛІСТИРОЛУ
Наведено результати експериментальних досліджень теплових властивостей (теп-
лоємності, теплопровідності) зразків полівінілхлориду (ПВХ), полівінілбутиралю
(ПВБ), полістиролу (ПС), отриманих в режимі температура–тиск. Показано, що
підвищення тиску більш ніж 100–120 MPa призводить до нелінійних змін теплових
властивостей. Обговорюються процеси структурного упорядкування середовища,
яке викликане зміною тиску в діапазоні 10–300 MPa.
Ключові слова: вільний об’єм, теплові властивості, теплоємність, теплопровідність,
Т–р-режим
Физика и техника высоких давлений 2012, том 22, № 1
88
B.B. Kolupaev, V.V. Klepko, E.V. Lebedev, B.S. Kolupaev
PRESSURE INFLUENCE IN THE T–P-MODE ON THERMAL
PROPERTIES OF POLYVINYLCHLORIDE, POLYVINYLBUTYRALE
AND POLYSTYRENE
The results of experimental investigations of thermal properties (thermal capacity, heat
conductivity) of the samples of polyvinylchloride (PVC), polyvinylbutyrale (PVB), poly-
styrene (PS) obtained in the temperature–pressure mode are reported. It is shown that in-
crease of technological pressure above 100–120 MPa results in their nonlinear change.
Processes of structural ordering of the medium caused by pressure change in a range of
10–300 MPa are discussed.
Keywords: free volume, thermal properties, a thermal capacity, heat conductivity, T–p-
mode
Fig. 1. Pressure dependence of density ρ of polymeric systems at Т = 303 K and thermal
capacity at Т = 313 K in Т–р-mode: ρ: 1 – PVB, 2 – PVC, 3 – PS; Ср: 4 – PVC, 5 – PVB,
6 – PS
Fig. 2. Technological pressure dependence of frequency of oscillations of structural ele-
ments ν and fluctuation free volume Vf of nuclear groups of polymers at Т = 303 K: ν: 1 –
PVC (–С–), 2 – PVC (–Н–), 3 – PVC (–Cl–), 4 – PVB (–О–), 5 – PVB (–О–СН–О–); Vf:
6 – PVC, 7 – PS
Fig. 3. Pressure dependence of λ and l systems at Т = 313 K in Т–р-mode: λ: 1 – PVB, 2 –
PS, 3 – PVC; l: 4 – PS, 5 – PVC
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-69537 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0868-5924 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:54:38Z |
| publishDate | 2012 |
| publisher | Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Колупаев, Б.Б. Клепко, В.В. Лебедев, Е.В. Колупаев, Б.С. 2014-10-16T05:59:49Z 2014-10-16T05:59:49Z 2012 Влияние давления в T-p-режиме на тепловые свойства поливинилхлорида, поливинилбутираля и полистирола / Б.Б. Колупаев, В.В. Клепко, Е.В. Лебедев, Б.С. Колупаев // Физика и техника высоких давлений. — 2012. — Т. 22, № 1. — С. 79-88. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. 0868-5924 PACS: 82. 35.Lr https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/69537 Приведены результаты экспериментальных исследований тепловых свойств (теплоемкости, теплопроводности) образцов поливинилхлорида (ПВХ), поливинилбутираля (ПВБ), полистирола (ПС), полученных в режиме температура–давление. Показано, что повышение давления более 100–120 МPа приводит к их нелинейному изменению. Обсуждаются процессы структурного упорядочения среды, вызванного изменением давления в диапазоне 10–300 МPа. Наведено результати експериментальних досліджень теплових властивостей (теплоємності, теплопровідності) зразків полівінілхлориду (ПВХ), полівінілбутиралю (ПВБ), полістиролу (ПС), отриманих в режимі температура–тиск. Показано, що підвищення тиску більш ніж 100–120 MPa призводить до нелінійних змін теплових властивостей. Обговорюються процеси структурного упорядкування середовища, яке викликане зміною тиску в діапазоні 10–300 MPa. The results of experimental investigations of thermal properties (thermal capacity, heat conductivity) of the samples of polyvinylchloride (PVC), polyvinylbutyrale (PVB), polystyrene (PS) obtained in the temperature–pressure mode are reported. It is shown that increase of technological pressure above 100–120 MPa results in their nonlinear change. Processes of structural ordering of the medium caused by pressure change in a range of 10–300 MPa are discussed. Работа выполнена при поддержке фонда фундаментальных исследований Министерства образования и науки, молодежи и спорта Украины (код проекта 0103U00156). ru Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України Физика и техника высоких давлений Влияние давления в T-p-режиме на тепловые свойства поливинилхлорида, поливинилбутираля и полистирола Вплив тиску в Т–р-режимі на теплові властивості полівінілхлориду, полівінілбутиралю і полістиролу Pressure influence in the T–p-mode on thermal properties of polyvinylchloride, polyvinylbutyrale and polystyrene Article published earlier |
| spellingShingle | Влияние давления в T-p-режиме на тепловые свойства поливинилхлорида, поливинилбутираля и полистирола Колупаев, Б.Б. Клепко, В.В. Лебедев, Е.В. Колупаев, Б.С. |
| title | Влияние давления в T-p-режиме на тепловые свойства поливинилхлорида, поливинилбутираля и полистирола |
| title_alt | Вплив тиску в Т–р-режимі на теплові властивості полівінілхлориду, полівінілбутиралю і полістиролу Pressure influence in the T–p-mode on thermal properties of polyvinylchloride, polyvinylbutyrale and polystyrene |
| title_full | Влияние давления в T-p-режиме на тепловые свойства поливинилхлорида, поливинилбутираля и полистирола |
| title_fullStr | Влияние давления в T-p-режиме на тепловые свойства поливинилхлорида, поливинилбутираля и полистирола |
| title_full_unstemmed | Влияние давления в T-p-режиме на тепловые свойства поливинилхлорида, поливинилбутираля и полистирола |
| title_short | Влияние давления в T-p-режиме на тепловые свойства поливинилхлорида, поливинилбутираля и полистирола |
| title_sort | влияние давления в t-p-режиме на тепловые свойства поливинилхлорида, поливинилбутираля и полистирола |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/69537 |
| work_keys_str_mv | AT kolupaevbb vliâniedavleniâvtprežimenateplovyesvoistvapolivinilhloridapolivinilbutiralâipolistirola AT klepkovv vliâniedavleniâvtprežimenateplovyesvoistvapolivinilhloridapolivinilbutiralâipolistirola AT lebedevev vliâniedavleniâvtprežimenateplovyesvoistvapolivinilhloridapolivinilbutiralâipolistirola AT kolupaevbs vliâniedavleniâvtprežimenateplovyesvoistvapolivinilhloridapolivinilbutiralâipolistirola AT kolupaevbb vplivtiskuvtrrežimínateplovívlastivostípolívínílhloridupolívínílbutiralûípolístirolu AT klepkovv vplivtiskuvtrrežimínateplovívlastivostípolívínílhloridupolívínílbutiralûípolístirolu AT lebedevev vplivtiskuvtrrežimínateplovívlastivostípolívínílhloridupolívínílbutiralûípolístirolu AT kolupaevbs vplivtiskuvtrrežimínateplovívlastivostípolívínílhloridupolívínílbutiralûípolístirolu AT kolupaevbb pressureinfluenceinthetpmodeonthermalpropertiesofpolyvinylchloridepolyvinylbutyraleandpolystyrene AT klepkovv pressureinfluenceinthetpmodeonthermalpropertiesofpolyvinylchloridepolyvinylbutyraleandpolystyrene AT lebedevev pressureinfluenceinthetpmodeonthermalpropertiesofpolyvinylchloridepolyvinylbutyraleandpolystyrene AT kolupaevbs pressureinfluenceinthetpmodeonthermalpropertiesofpolyvinylchloridepolyvinylbutyraleandpolystyrene |