Эластомеры, подобно каучукам, могут выдерживать большие обратимые (высокоэластичные) деформации. Это означает, что такие материалы могут довольно сильно растягиваться и затем упруго возвращаться в исходное состояние. Этот эффект возможен из-за того, что полимерные цепи связаны поперечными связями, благодаря которым макромолекулярные цепи могут вернуться в исходные пространственные расположения вокруг нескольких связей.

Высокоэластическое поведение впервые наблюдали для натурального каучука. Однако впоследствии было синтезировано большое количество эластомеров, обладающих разнообразными свойствами:

• Модуль упругости эластомеров мал и изменяется при увеличении деформации, поскольку зависимость напряжения от деформации для этих материалов нелинейна
• При приложении растягивающего усилия цепи частично разворачиваются, раскручиваются и распрямляются, удлиняясь в направлении действия напряжений
• После снятия растягивающего напряжения поведение цепей напоминает пружины, которые возвращаются в свои исходные состояния, а образец в целом принимает исходную форму.

Чем эластомер хорош для литья под давлением

Частично движущая сила, ответственная за упругое восстановление эластомеров, связанна с термодинамическим фактором, называемым энтропией – мерой беспорядка в системе. Энтропия возрастает с увеличением беспорядка. При растяжении эластомера его молекулярные цепи распрямляются, а система в целом становится более упорядоченной. При возвращении макромолекул в исходные состояния, характеризующиеся образованием перегибов и переплетений, энтропия системы возрастает.

Энтропийный механизм упругости приводит к двум интересному явлению: при растяжении температура деформированного эластомера возрастает.

Деформация эластомеров

Для того чтобы полимер проявлял свойства эластомера, необходимо выполнение определенных условий, а именно:

• Полимер не должен легко кристаллизоваться, эластомеры представляют собой аморфные материалы, в которых макромолекулы естественным образом изгибаются, образуя клубки
• Вращение относительно основных связей в макромолекулярной цепи. Должно быть относительно свободным с тем, чтобы цепь могла легко реагировать на приложенную нагрузку
• Большие обратимые деформации эластомеров исключают возможность пластических деформаций.

Заключительным требованием к полимерам, проявляющим свойства эластомера должно быть то, что они должны находиться выше температуры стеклования. При охлаждении ниже температуры стеклования в диапазоне между -50 и -90 °C (60 и -130 °P) эластомеры становятся хрупкими.