|
|
|
Главная --> Справочник терминов Деформация растяжения 15.6. Деформация рукавной пленки при ее складывании с помощью направляющих пластин и тянущих роликов *. В процессе формования раздувом пленочный рукав, пройдя через ряд направляющих валков, образующих сходящиеся поверхности, постепенно сплющивается и затем складывается с помощью тянущих роликов. В процессе складывания и прохождения через тянущие ролики пленка подвергается деформации, величина которой зависит от утла 6 в плоскости пог.еречного сечения рукава. Деформация происходит вследствие того, что каждый продольный элемент пленки, характеризующийся своим значением 9, проходит расстояние L (6), различное для разных точек сплющиваемой поверхности рукава и определяемое расстоянием от плоскости сечения пузыря на входе в зону сплющивания до соответствующей точки касания рукава с поверхностью направляющего ролика. Выведите уравнение деформации. Какое влияние оказывает эта деформация на процесс намотки пленки после разрезания рукава? Предположим далее, что деформация происходит при малом изменении внутренней энергии системы, а существенно изменяется лишь конформационная энтропия, что согласуется с представлениями о природе высокоэластичности. В этом случае ток III кривой /). Если полимер построен из стереорегулярных макромолекул (как, например, натуральный каучук), то на участ-ле /// кривой напряжение — деформация происходит кристаллизация эластомера, и в этом случае напряжение возрастает очень резко. Кривая заканчивается точкой, в которой происходит разрыв образца (отмечена звездочкой). Напряжение, при котором происходит разрушение кристаллизующихся эластомеров, иногда на порядок выше напряжения разрушения эластомеров, которые не способны к кристаллизации. Перенапряжения в вершине микротрещины могут также вызвать пластическую деформацию кристаллита без полного разрушения его кристаллической решетки. Пластическая деформация происходит в кристаллите не в любом направлении, а только в том, которое совпадает с плоскостью скольжения в кристаллической решетке. Наличие плоскости скольжения легко проследить на примере кристалла поваренной соли, где она проходит так, что по одну ее сторону располагаются положительные ионы, а по другую сторону отрицательные. Перемещение по такой плоскости всегда оставляет положительные ионы в поле отрицательных и не требует поэтому затраты большой энергии, поскольку не требуется одновременного разрыва связей в кристаллической решетке. В полимерных кристаллитах, в особенности ориентированных под небольшим углом к направлению действия силы, пластическая деформация может развиваться за счет параллельной укладки сегментов макромолекул в ламелях. При этом следует особо подчеркнуть, что все процессы пластической деформации кристаллита (ламели) или даже его пластического разрушения происходят при сохранении неразорванными проходных макромолекул, которые обеспечивали связанность исходных ламелей и обеспечивают связанность ламелей после их перестройки в процессе деформации. В технологическом процессе получения и формования вискоз сталкиваются как с деформацией сдвига, так и с продольной деформацией растяжения. Сдвиговая деформация имеет место при перемешивании, фильтрации, течении вискозы в трубопроводах и каналах отверстий фильеры. Ярко выраженная продольная деформация происходит при фильерном вытягивании. В технологическом процессе получения и формования вискоз сталкиваются как с деформацией сдвига, так и с продольной деформацией растяжения. Сдвиговая деформация имеет место при перемешивании, фильтрации, течении вискозы в трубопроводах и каналах отверстий фильеры. Ярко выраженная продольная деформация происходит при фильерном вытягивании. * Flpir действии силы Р на тело Т (рис. 79), покоящееся иа твердой поверхности П, оно начинает перемещаться только тогда, когда Р окажется больше силы трения, что отвечает достижению величины /. Наличие вязкого элемента указывает на то, что дальнейшая деформация происходит не сколь угодно быстро, а согласно закону Ньютона. * При- действии силы Р на тело Т (рис. 79), покоящееся иа твердой поверхности П, оно начинает перемещаться только тогда, когда Р окажется больше силы трения, что отвечает достижению величины /. Наличие вязкого элемента указывает на то, что дальнейшая деформация происходит не сколь угодно быстро, а согласно закону Ньютона. менениями конфигурации трехмерной сетки, образованной молекулами каучука, которые__вызываются неафинными смещениями узлов сетки в процессе деформации и их неполным возвращением в исходное состояние. В результате последующая деформация происходит легче, чем предыдущая [270]. Однако тот факт, что набухание наполненных вулканизатов лишь незначительно изменяется в результате предварительного растяжения, показывает, что размягчение резин в процессе растяжения мало связано с разрывом молекулярной сетки. Отсюда можно заключить, что размягчение вызывается преимущественно разрушением структуры наполнителя. Маллинз, исходя из феноменологического описания процесса деформации, считает, что деформационные свойства 'наполненных вулканизатов могут быть описаны моделью, согласно которой резина состоит из двух фаз, причем основная деформация происходит в «мягкой» фазе, имеющей деформационные характеристики ненаполненного вулканизата. Деформация увеличивает долю вул-канизата, находящегося в «мягкой» фазе, в результате деструкции относительно нерастяжимой «твердой» фазы. Такая простая модель позволяет объяснить не только размягчение наполненных резин при растяжении, но и резкий подъем кривой напряжение — деформация при растяжениях, близких к максимальным. Резкий, подъем вызывается тем, что вулканизат в «мягкой» фазе подвергается высоким деформациям, близким к максимальным. Недостаток этой модели заключается в том, что предположение о «жестких» и «мягких» областях не связывается с реальными молекулярными параметрами полимера. Особый интерес представляет механизм упрочнения хрупких полимеров каучукоподобными полимерами. Для объяснения влияния каучука на свойства жесткого полимера была предложена механическая модель [557], состоящая из параллельно соединенных жесткого и упругого элементов, которые последовательно соединяются с элементом, моделирующим свойства стеклообразной матрицы. Роль каучука состоит в предотвращении катастрофического распространения образующейся трещины и в обеспечении возможности холодного течения матрицы, приводящего к образованию шейки при больших деформациях. При этом предполагается, что основная роль наполнителя сводится к созданию дополнительного свободного объема, благоприятствующего образованию шейки. Хрупкое разрушение таких полимеров, как ПММА, ПС, сополимер стирола с акрилонитрилом и др., может быть связано с тем, что поглощение энергии происходит в слоях микронной толщины у поверхности растущей трещины [558]. При упрочнении хрупких полимеров каучуками деформация происходит уже в слоях значительно большей толщины, что приводит к увеличению способности поглощать энергию. Однако в целом энергия, поглощаемая каучуком в области волосяных трещин, намного меньше, чем в матрице, поскольку каучук характеризуется значительно более низким значением модуля, а напряжения в обеих фазах одинаковы. Поэтому можно полагать, что частицы каучука способствуют возникновению гидростатического растягивающего напряжения в полимерной матрице. Оно приводит к увеличению свободного объема, которое способствует возрастанию податливости к снижению хрупкости. Источником гидростатического давления служит относительная поперечная усадка, обусловленная различием значений коэффициента Пуассона каучука (0,5) и матрицы (около 0,3). Для данной средней осевой деформации микрофибриллы е наибольшие напряжения if» приходятся на проходные сегменты, соединяющие соседние кристаллические блоки (L0 = La) -Тогда третье слагаемое в уравнении (7.1) равно нулю. Если проходные сегменты проходят через несколько сэндвич-слоев и кристаллических блоков той же самой или различных микрофибрилл, то первое слагаемое в (7.1) становится малым. В этом случае средняя деформация растяжения е определяет На границе этих вихрей в потоке вместо деформации сдвига возникает деформация растяжения. Изложенное выше показывает, что продольное течение является необходимым условием для проявления вызванной течением кристаллизации, при которой в слабоконцентрированных растворах формируются структуры типа «шиш-кебаб». Предпола-ая, что плотность расплава постоянна, получим nL) L/4 == nuuLuii, или Lo/L = SR =- (?>/?>о)2- На расстоянии 0,1 см от выхода из капилляра Ьр> = =- 0 81 (D/?>o)2, а на расстоянии 3 см SR = (D/D0)2. Поэтому на расстоянии 0,1 см от выхода из капилляра реализуется 81 % от максимально возможной обратимой деформации. Другими словами, если воспрепятствовать дальнейшему разбуханию экструдата, то в нем будет заморожена деформация растяжения, равная 0,19 (DID0) . ЛЕ — энергия активации вязкого течения (6.1-1); е — деформация растяжения; ё — скорость одномерной деформации растяжения; гР1 — скорость плоской деформации растяжения; ё(,( — скорость двухмерной деформации растяжения; t = Я///! — безразмернве расствяние между непараллельными пластинами На рис. 8.2 показана схема более общего случая деформации, когда силы oi, о2 и <т3 действуют в трех взаимно перпендикулярных направлениях, обеспечивая относительные удлинения соответственно Я1? Я,2, Я3. Если а, = сг2=(т3, получим случай всестороннего растяжения или сжатия. Относительная деформация растяжения (сжатия) измеряется здесь как относительное изменение объема AV/V0. А действующее напряжение (одинаковое на всех гранях) рассчитывается как отношение действующей силы к площади. Даже при макромолекулярных клубков, тем меньше остающееся в образце напряжение. Это видно из кривой / на рис. 9.1. Через определенный промежуток времени происходит перегруппировка всех напряженных узлов флуктуационной сетки, что дает возможность клубкам макромолекул перейти в прежнее свернутое, статистически наиболее вероятное состояние. В этот момент напряжение в образце падает до нуля, а структура образца становится такой же, как и до растяжения. Но сама деформация растяжения не изменилась— она по-прежнему равна 100%. Это может произойти только в том случае, если в процессе сворачивания клубков и перегруппировки узлов флуктуационной сетки клубки одновременно смещались относительно друг друга. Такой процесс есть процесс течения макромолекул, Теперь после освобождения образца из зажимов динамометра он более не сократится. Эластическая деформация в 100%, которой был подвергнут образец вначале, вся перешла в деформацию течения. =const, oo=const. Первый режим аналогичен условиям опыта по релаксации напряжений. На рис. 13.12 показана зависимость напряжения от времени. Будем для простоты полагать, что осуществляется деформация растяжения, хотя все выводы справедливы и для других видов деформации. Из схемы прибора для испытаний Линейная деформация растяжения каучука и резины. Модуль эластичности ... 93 Линейная деформация растяжения каучука и резины. Модуль эластичности Деформация растяжения чаще всего применяется для характеристики эластичности. У конструктивных материалов (сталь, чугун) в пределах деформаций, при которых они обычно применяются, наблюдается прямая пропорциональность между величиной растягивающей силы и величиной удлинения, а также между величиной относительного удлинения и напряжения, т. е. их деформации Ряд других факторов, возникающих при механической обработке каучука, также влияет на процесс пластикации. Трение при механической обработке приводит к нагреванию каучука и к возникновению на поверхности каучука зарядов статического электричества, достигающих значительной величины. При вращении валков создаются условия, при которых происходят разряды статического электричества, приводящие к увеличению содержания озона в воздухе вблизи поверхности каучука и к химическому активированию кислорода. С другой стороны, механическая обработка и, в частности, деформация растяжения, которой подвергается каучук, повышает его химическую активность. При перемешивании каучука обеспечивается соприкосновение с кислородом различных его частей и облегчается его окисление при пластикации. Таким образом, значение механической обработки состоит .также и в том, что она в значительной мере активирует химическое взаимодействие каучука с кислородом.  Деструкции происходит Деструктивных процессов Детальных исследований Детального исследования Детальном исследовании Диэлектрическая постоянная Дальнейшее замещение Диэлектрическим свойствам Диэлектрическую постоянную |
- |
Навигация