|
|
|
Главная --> Справочник терминов Анизотропных материалов Изложенное показывает, что ниже температуры стеклования трудно ожидать перестройки структуры, поскольку полимерные цепи практически неподвижны. Поэтому любая молекулярная ориентация, имеющаяся в стеклообразном состоянии, сохраняется практически неизменной до тех пор, пока полимер не нагревают до температуры стеклования. «Замороженные» деформации, присутствие которых приводит к анизотропии механических характеристик полимера в стеклообразном состоянии, являются следствием молекулярной ориентации, возникающей при деформации или течении полимеров при температуре, превышающей температуру стеклования. I. Наличие особой оси с в кристаллах линейных полимеров, приводящее к анизотропии механических и термодинамических свойств. С этой анизотропией связаны и важные технические применения полимеров: без нее не было бы ориентации, а без ориентации не было бы технологий получения полимерных волокон и пленок. Вынужденно-эластическая деформация велика и необратима-при данной температуре (ниже Тс). Она вызывает ориентацию цепей в направлении деформирующих сил, повышает упорядоченность их взаиморасположения и приводит к анизотропии механических свойств. Бели в соответствии с современными представлениями [146, 168, 169] о надмолекулярной организации полимеров-считать самостоятельным структурным элементом, участвующим в деформации, пачку, а не единичную щепь, то в ориентационлой. перестройке должны участвовать жак пачки, или структурные элементы высших порядков, так и связывающие их цепи [170, 171]. Подобными свойствами, как будет показано далее, обладают многие трехмерные системы, в том числе и природные [746]. Убедительным доказательством перестройки сеток является возникновение анизотропии механических свойств трехмерных систем [747] при утомлении именно вследствие перестройки в энергетически более выгодное положение относительно внешнего силового поля. Специфической особенностью, присущей всем каландрованным изделиям, является существование явно выраженной продольной анизотропии механических свойств, известной под названием калан- Уравнения (VIII.38)—(VIII.40) приходится решать численным методом, рассчитывая вначале зависимости ho (t) и еь [Г«~Г . Однако даже без численного анализа очевидно, что при прочих равных условиях глубина затекания оказывается прямо пропорциональна корню квадратному из давления впрыска и обратно пропорциональна вязкости расплава на входе в форму. При этом поскольку величина градиента давления возрастает по мере удаления от входа, соответственно должны увеличиваться и ориентационные эффекты. Различие в величине локальных значений гидростатического давления приводит к тому, что надмолекулярные структуры, формирующиеся в разных частях изделия, оказываются различны по типу и размерам. Это, естественно, приводит к появлению анизотропии механических свойств. Каландровый эффект. Специфической особенностью, присущей всем каландрованным изделиям, является существование явно выраженной продольной анизотропии механических свойств, известной под названием каландрового эффекта. Эта анизотропия возникает как следствие «замороженной» продольной ориентации, которой полимер подвергается при прохождении через зазор каландра. Скорость каландрованного листа обычно либо равна окружной скорости валков, либо несколько превышает ее. Поэтому возникаю- методом, рассчитывая вначале зависимости hl(t) и е [Те — T(t)]. Однако даже без численного анализа очевидно, что при прочих равных условиях глубина затекания оказывается прямо пропорциональной корню квадратному из давления впрыска и обратно пропорциональной вязкости расплава на входе в форму. При этом поскольку величина градиента давлений возрастает по мере удаления от входа, соответственно должны увеличиваться и ориента-ционные эффекты. Различие в локальных значениях гидростатического давления приводит к тому, что формирующиеся в разных частях изделия надмолекулярные структуры отличаются по типу и размерам. Это, естественно, приводит к появлению анизотропии механических свойств. Направление деструкции полимерных материалов при измельчении во многом зависит от их молекулярных свойств и макроструктуры, которые обусловливают анизотропию механических свойств. Так, изотропные полимеры измельчаются с образованием частиц пониженной асимметрии, и вследствие этого не наблюдается определенной направленности процесса деструкции. Однако эта направленность четко проявляется при увеличении анизотропии механических свойств исходного материала. Она характеризуется ростом асимметрии частиц и связана с параметрами морфологической макроструктуры. Так, при измельчении тканей из белковых волокон образуются промежуточные продукты, которые сохраняют волокнистый характер, пока анизотропия механических свойств определяется свойствами элементарных волокон. Дальнейшее измельчение, обусловленное уже анизотропными свойствами трехмерной решетки, приводит к образованию симметричных частиц, а размолотые продукты составляют высокодисперсный порошок [5]. кристалличности на эффективность процессов сшивания и деструкции не было обнаружено при облучении натурального каучука в широком интервале температур [144]. Кажущаяся энергия активации процесса радиационного сшивания невелика и составляет 0,76 и 0,26 ккал/моль соответственно для температур выше и ниже температуры стеклования. Облучение растянутого образца при 75° вызывает релаксацию напряжений и уменьшение степени кристалличности [150—151]. Напряжения в образце при облучении заметно способствуют процессу деструкции в результате уменьшения эффективности процессов рекомбинации свободных радикалов, образующихся при разрыве цепи. Было показано сохранение анизотропии механических свойств в ориентированных образцах натурального каучука, подвергнутых радиационному сшиванию [141, 149]. Рис. 1.4. Форма образца для определения характеристик жесткости анизотропных материалов ультразвуковым методом Таким образом, для определения упругих характеристик изотропных материалов достаточно провести два независимых измерения: определить скорость распространения продольных и сдвиговых волн. Для определения упругих характеристик анизотропных материалов двух измерений недостаточно. Рассмотрим случай анизотропных материалов. Для анизотропных материалов обобщенный закон Гука в матричной записи имеет вид При ориентированном армировании композиционному материалу придаются анизотропные свойства. При армировании дискретными частицами, если характерный размер этих частиц намного меньше объема исследуемого образца, композит можно считать квазиизотроппым. Техника испытаний и обработка экспериментальных данных существенно меняются при изучении анизотропных материалов. Если при этом полимерный материал 4* В заключение этого пункта отметим, что практически все предложенные к настоящему времени критерии прочности анизотропных материалов могут быть приведены к виду (2.90); отметим также, что выражая напряжения в (2.90) по закону Гука через деформации, получаем критерий прочности в виде полинома от компонент вектора деформаций: Я. Рыхлевским недавно была опубликована теория собственных напряженных состояний, в рамках которой, в частности, дано новое решение проблемы выбора инвариантов; им же высказаны соображения о возможности применения данной теории для описания пластичности анизотропных тел. В настоящем параграфе приведено описание некоторых особенностей пластического деформирования анизотропных материалов по теории течения и деформационной теории пластичности с использованием понятия собственных напряженных состояний, введенных Я. Рыхлевским. В частности показано, как учесть отсутствие пластических деформаций при некоторых особых видах напряженного состояния, упрочнение, разупрочнение и зависимость мгновенных упругих модулей от накопленной пластической деформации, а также предложен набор опытов для нахождения определяющих функций в нелинейной области. Тканые наполнители производятся главным образом на основе хлопчатобумажных, стеклянных и углеродных тканей. Их используют для получения высокопрочных армированных анизотропных материалов. В зависимости от морфологии используют рулонные ткани, тканые ленты и шнуры, а также однонаправленные ленты, в которых несущие высокопрочные волокна «основы» соединены в непрерывную ленту редкими нитями «утка». На сегодняшний день армированные такими наполнителями пластики обладают наиболее высоким комплексом физико-механических, термодеформационных, теплофизических и эксплуатационных свойств. В качестве свя- Подобное явление наблюдается для всех анизотропных материалов. Оно наглядно обнаруживается, например, при разрыве газетной бумаги, которая резко анизотропна благодаря высоким скоростям ее формования. Аналогия целлофановой пленки с бумагой здесь вполне оправдана, поскольку внешний механизм взаимодействия субмикрочастиц в полимере не отличается от взаимодействия волокон, образующих бумажный лист. Это выглядит несколько непривычным на первый взгляд, но При рассмотрении зависимости прочности волокон от степени ориентации уже отмечалось, что эта связь может быть передана теми же уравнениями, которые найдены для гетерогенных анизотропных материалов типа древесины и армированных стеклопластиков. 11.2.7. Критерий текучести анизотропных материалов В качестве очень простого критерия, определяющего условия достижения предела текучести анизотропных материалов, может использоваться предложенное Шмидом [9] предельное значение касательного напряжения, действующего в плоскости скольжения. Так, если образец подвергается действию растягивающего напряжения а, направление приложения которого 'образует углы а и р с направлением скольжения и нормалью к плоскости, по которой осуществляется скольжение, то критическое значение касательного напряжения тс выражается как  Ароматических полиэфиров Ароматических соединениях Ароматических сульфоновых Ароматическими остатками Ароматическими углеводородами Ароматическим соединениям Ароматическим углеводородом Ароматическое соединение Ароматического растворителя |
- |
Навигация