Энергия связи атомов, составляющих основную цепь полиме­ра, а также энергия взаимодействия атомов соседних цепей, т. е. меж - молекулярного взаимодействия, оказывают влияние на величину и характер зависимости динамических модулей упругости полимеров и скорости распространения звука в них от частоты или температуры.

Так, в различных акустических экспериментах оба типа взаи­модействия проявляются весьма специфическим образом. Например, скорость звука, измеренная в ориентированном полимерном волокне или пленке, конформации макромолекул в которых близки к линей­ным, определяется в основном энергией взаимодействия атомов ос­новной цепи полимера и может достигать 106 см/с, значительно пре­вышая скорость звука в неориентированных металлах. В то же время скорость звука, измеренная в одноосно-ориентированной пленке не вдоль оси ориентации, а перпендикулярно ей, определяется в основ­ном энергией межмолекулярного взаимодействия и по порядку вели­чины (1,2-1,5)-105 см/с совпадает со скоростью звука в органических жидкостях [25].

Степень взаимодействия макромолекул друг с другом опреде­ляет так называемую энергию когезии - полную энергию, необходи­мую для удаления молекулы из жидкости или твердого тела. Чаще пользуются величиной удельной энергии когезии, или плотности энергии когезии (ПЭК), т. е. энергией когезии, приходящейся на 1 см3 объема тела.

Интенсивность межмолекулярного взаимодействия является решающим фактором, лежащим в основе разделения полимеров на эластомеры, пластомеры и волокна. Высокомолекулярные соединения со слабыми межмолекулярными взаимодействиями (ПЭК менее 320 Дж/см3) являются эластомерами, однако при наличии в макромолеку­лах полярных атомов или групп каучуки могут обладать и более вы­сокими значениями ПЭК. Для термопластов характерны величины ПЭК в интервале 320-420 Дж/см3. Полимеры с наиболее интенсивны­ми межмолекулярными взаимодействиями, склонные к образованию упорядоченных областей, являются типичными волокнообразующи­ми, для них ПЭК может достигать 1000 Дж/см3 и более.

Для оценки плотности энергии когезии используют параметр растворимости полимера 8Р = (ПЭК)0,5. Поскольку в образовании межмолекулярных связей участвуют силы различной природы, пара­метр растворимости состоит из нескольких слагаемых, отражающих вклады соответственно водородных связей, ориентационного и дис­персионного взаимодействия:

8Р = (82 + ё2 + ёд2)0’5.

Обычно за др полимера применяют параметр растворимости той жидкости, которая является наилучшим растворителем для данно­го полимера. Лучшим считается тот растворитель, в котором степень набухания максимальна при условии отсутствия теплового эффекта смешения и изменения объема системы. Параметр растворимости по­лимера можно определить и расчетным путем, исходя из условия ад­дитивности сил взаимодействия отдельных атомных групп и радика­лов и из предположения, что силы взаимодействия в повторяющемся звене полимера аналогичны силам, действующим в низкомолекуляр­ных соединениях. Значение 8Р может быть вычислено по формуле Смолла

8Р = (EG) /V= (PnEG) /Мм, где Е Gt - сумма констант притяжения отдельных групп; р„ - плот­ность полимера; Мзв - молекулярная масса звена полимера.

Эта формула оценивает 8Р с большой точностью в случае не­полярных и малополярных полимеров. Особенно большая погреш­ность получается при возможности образования водородных связей. Для разнозвенных полимеров при расчете 8Р необходимо учитывать содержание и структуру аномальных звеньев, а для олигомеров - тип и число концевых групп.

На практике обычно оценивают когезионную прочность кау­чуков и невулканизованных резиновых смесей. Например, одним из критериев когезии резиновых смесей служит усилие отрыва образцов друг от друга при стандартном времени их контакта, величины сжи­мающего усилия, скорости расслоения и температуры. В практике шинного производства под когезионной прочностью понимают спо­собность невулканизованных наполненных техническим углеродом смесей развивать достаточно высокие напряжения (до 1 МПа) при уд­линении около 400 % и скорости растяжения 200 мм/мин.

В качестве характеристики когезионной прочности может быть выбрана одна из величин, определяемых по графической зави­симости напряжения от деформации: предельная эластичность, ус­ловное напряжение при определенном удлинении, условная прочность при растяжении, относительное удлинение, энергия, затраченная на растяжение (площадь под кривой растяжения) и др. На кривой напря­жение - деформация можно выделить точки, соответствующие разви­тию необратимых деформаций течения fy и разрыва fb. В качестве кри­терия когезионной прочности чаще всего используют [26] параметр fy или разность fb - fr Если эта разность меньше нуля, то отмечают, что когезионная прочность резиновой смеси практически равна нулю.