Энергия связи атомов, составляющих основную цепь полимера, а также энергия взаимодействия атомов соседних цепей, т.е. межмолекулярного 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)-10 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 6Р = (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:

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.

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 др необходимо учитывать содержание и структуру аномальных звеньев, а для олигомеров - тип и число концевых групп.

На практике обычно оценивают когезионную прочность кау-чуков 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 и разрыва. В качестве критерия когезионной прочности чаще всего используют [26] параметру или разность Та - fr Если эта разность меньше нуля, то отмечают, что когезионная прочность резиновой смеси практически равна нулю.