Термины, связанные с цементом. Действием механической

Главная --> Справочник терминов

Действием механической Прочность полимера - свойство материала сопротивляться разрушению под действием механических напряжений.

Несколько особняком в группе устоявшихся проблем стоят вопросы, связанные с принципиальными различиями в поведении жеётко- и гибкоцепных полимеров. Можно считать установленным существование критериального параметра гибкости цепей f, хотя о его точном численном значении можно спорить. В равной мере — и здесь наиболее отчетливо проявляется (для круга рассмотренных проблем — ср. Заключение к гл. VI) вмешательство кинетики в термодинамику — можно считать установленным, что параметр гибкости способен изменяться под действием механических или иных внешних полей, после чего поначалу гибкоцепная система начинает вести себя наподобие жесткоцепной, и наоборот. В этом состоит принцип эквивалентности термокинетики, сводящий кристаллизацию полимеров к теории Флори, играющей в данном случае роль леммы [22].

литов увеличивается дефектность образцов. Уже до деформации в исходных образцах имеется большое количество трещин по границам раздела и внутри сферолитов. Эти трещины развиваются при деформации под действием механических напряжений.

металлическими). В температурном интервале между Тпл и Тс кристаллические полимеры обладают большой гибкостью. При растяжении они способны к развитию больших деформаций. Типичная деформационно-прочностная кривая кристаллического полимера представлена на рис. V. 20. Развитие больших деформаций («холодного течения») кристаллических полимеров, так же как и вынужденно-эластических деформаций стеклообразных, происходит через образование шейки с постепенным переходом всего материала в шейку. При образовании шейки и в аморфных и в кристаллических полимерах происходит переход от изотропного к анизотропному (ориентированному) состоянию. Такой переход в кристаллическом полимере сопровождается плавлением (разрушением) ис-ходных кристаллических областей под действием механических напряжений, переориентацией участков макромолекул, которые ориентируются в направлении растяжения и рекристаллизацией. Вновь образующиеся кристаллиты в отличие от кристаллитов ш> ходного материала располагаются анизотропно. Напряжение, coof' ветствующее максимуму на кривой растяжения кристаллического полимера, называют напряжением рекристаллизации (ар).

б) разрушением («плавлением») кристаллитов под действием механических напряжений, ориентированием полимера на молекулярном уровне и затем формированием новых кристаллитов (рекристаллизация) и новой надмолекулярной структуры, характерной для ориентированного полимерного тела.

Прочность —свойство материала сопротивляться разрушению под действием механических напряжении. Как известно, разрушение материала происходит под действием приложенного внешнего усилия (разрыв в зажимах динамометра, разрушение под действием ударной нагрузки и т. п.), при быстром охлаждении из расплава, когда в нем возникают значительные остаточные (внутренние) напряжения, под действием которых вскоре может произойти растрескивание, и, наконец, под действием внешних сил, когда в образце возникает шейка, хотя в этом случае части образца связаны между собой через шейку, однако целостность образца фактически нарушена.

Если деструкция протекает до образования мономера или ди-, три-, тетра- и т. д. меров, то она может быть использована в исследовательских целях — для определения химического состава и строения полимера. Деструкция под действием механических напряжений в присутствии кислорода воздуха используется для проведения пластикации полимеров с целью облегчения их переработки за счет снижения молекулярной массы. Она используется также для получения блок- и привитых сополимеров при механической обработке смеси двух полимеров или полимера в присутствии мономера.

Одним из важных видов химических превращений полимеров является протекание в них химических реакций при действии механических напряжений. Это связано с возможностью разрыва химических связей в макромолекулах в поле механических сил, а также активирующим действием механических напряжений на некоторые химические реакции функциональных групп макромолекул. Подобные явления наблюдаются при совместном действии химических агрессивных сред на полимеры в механически напряженном их состоянии. Эти дефекты характерны для полимерного состояния вещества и наблюдаются при переработке полимеров и эксплуатации изделий из них.

В работе Брайнта [61] деформация изотропного полиморфного полимера рассматривается как процесс, при котором первоначальная кристаллическая решетка ресинтезируется под действием механических сил в лучше ориентированную, но менее совершенную форму. Считая, что кристаллиты могут быть разрушены под влиянием внешней силы, автор предполагает, что приложение напряжения в направлении, перпендикулярном оси цепи, ослабляет взаимодействие между соседними молекулами и тем самым способствует облегчению смещения их друг относительно друга и повороту в направлении растяжения. Легкость сдвига молекул зависит от величины приложенной силы и от угла между осью молекулы и направлением силы.

При деформации релин под действием механических нагрузок («утомление») могут происходить разрывы полимерных цепей с образованием макрорадикалов ^-, быстро окисляющихся до КОО-. Обычные ингибиторы окислительных процессов -проявляют при взаимодействии с ЦОО- такую же активность, как при термическом окислении полимеров. Обычно не выделяют особый класс иротивоутомителей, так как их действие не обусловлено какой-либо спецификой [13].

Механическая деструкция. В процессе механической переработки полимеров или их смесей с наполнителем (вальцевание, измельчение прессование, каландрование) возникают большие внутренние напряжения, которые могут привести к разрыву макромолекул. То же наблюдается и при эксплуатации полимерных материалов под действием механических напряжений Разрыв макромолекул приводит к образованию макрорадикалов, способных инициировать различные химические реакции в полимерах, которые называются механохимическими,

Под влиянием истирающих усилий (пластикация) происходит постепенное снижение молекулярного веса непредельных полимеров, которое сопровождается увеличением их растворимости, пластичности и клейкости. Это вызывается дроблением макромолекулярных цепей полимера под действием механической нагрузки. В присутствии кислорода воздуха одновременно с механической деструкцией происходит и окислительная деструкция полимера.

В отличие от низкомолекулярных соединений под действием механической нагрузки полимеры деформируются не сразу, а с течением времени. Это явление, называемое упругим последействием, связано с тем, что упругие свойства полимерного материала проявляются не сразу, а постепенно, во времени. При этом происходит перестройка структуры полимерного образца. Процесс деформации ускоряется при повышении температуры: происходит распрямление скрученных линейных макромолекул и перемещение их относительно друг друга. В то же время действие теплового движения вызывает их обратное скручивание. При наступившем равновесии между действием постоянного механического напряжения и действием теплового движения в напряженном полимерном материале начинается процесс стационарного вязкого течения. Он состоит в том, что час-

ходит переход от термофлуктуационного механизма разрыва связей к атермическому, при котором разрыв связей идет под действием «механической» силы и разрыв возможен без тепловой флуктуации.

Расщепление связи под действием механической энергии. Ультразвуковые колебания, очень быстрое перемешивание, перемалы-

Важной с практической точки зрения характеристикой термомеханических свойств полимерных материалов является их устойчивость при повышенных температурах, определяемая теплостойкостью или температурой размягчения. Методы определения этих показателей основываются преимущественно на изменении формы испытуемого образца под действием механической нагрузки при равномерном повышении температуры. Полученные результаты очень сильно зависят от условий испытания, т. е. от величины нагрузки, способа ее приложения к образцу, размеров образца и скорости нагревания, так что по своим значениям они существенно различаются между собой и применяются только для ориентировочной характеристики материала и для ускоренной оценки стандартности его качества.

Для газообразного состояния характерно поступательное, вращатетьное и колебательное движение молекул. Расстояния между молекулами в газе достаточно велики, т, е. плотность упаковки мала. Под действием механической нагрузки, например при изотермическом сжатии, газ может деформироваться на сотни процентов, проявляя (гри этом упругость

Если для релаксационного процесса, характеризующегося временем релаксации т,, принять соотношение, аналогичное основному уравнению структурного размягчения (VIII. 12): wti = C0, а для того же процесса, проявляющегося при температуре Т под действием механической силы с частотой v, соотношение: 2nv,-T; = С,, то получится следующее соотношение между v; и да:

Задача первого — изучение систем, в которых хотя бы один из компонентов (исходный или конечный), участвующих в химических превращениях под действием механической энергии, является высокомолекулярным, цель второго — изучение превращений низкомолекулярных компонентов (минеральных, органических или смешанных).

Интенсивность рассеянного излучения определяется концентрацией рассеивающих центров, их размером и формой. В деформированных и предварительно ориентированных полимерах обнаружено скопление очень мелких дефектов, возникающих под действием механической нагрузки. Эти дефекты имеют форму дисков, ориентированных в поле механических сил перпендикулярно разрушающим усилиям. При однородном растяжении эти микродефекты образуют в полимере систему параллельно расположенных микродисков, каждый из которых располагается перпендикулярно оси растяжения. Анализ зависимостей скорости зарождения микродефектов от уровня растягивающего напряжения, времени и температуры позволил сделать вывод о том [36], что эти дефекты являются зародышем тех дефектов, рост которых приводит к разрыву образца.

действием механической и тепловой энергии. Формулы (V.lOa) и (V.106), описывающие кинетику разрушения полимеров, могут быть выражены через параметры /г0 и Е0, имеющие значения аррениусовских констант, определяющих скорость механоде-струкции химических связей. Все это справедливо при разрушении сильно ориентированных высокополимеров, разрушение которых по механизму, отличному от механизма С. Н. Журкова и В. Е. Кор-сукова, трудно представить.

энергия активации обращается в нуль (U=U0—Ул'ст* = 0), и происходит переход от активационного термофлуктуационного механизма разрыва связей к безактивационному атермическо-му, при котором разрыв связей происходит под действием механической силы и для разрыва не требуется тепловых флуктуации.

Деформации поскольку Деформации сопровождается Дальнейшее превращение Деформационных колебаний Деформационное упрочнение Деформирования полимеров Дальнейшее присоединение Дегидратации этилового Дегидрирования бутиленов