Термины, связанные с цементом. Деформации напряжения

Главная --> Справочник терминов

Деформации напряжения 5. Кинетика развития-высокоэластической деформации эластомеров и их концентрированных растворов характеризуется четким разделением быстрой и медленной стадии деформации, ибо время запаздывания, характеризующее быструю деформацию, отличается на 8—10 порядков от времени, характеризующего последующую медленную высокоэластическую деформацию (ползучесть). Аналогичное четкое разделение двух видов деформации наблюдается для процесса свободного сокращения предварительно деформированных образцов. Согласно данным релаксационной спектрометрии, из структурной модели эластомеров ясно, что быстрой деформации соответствует а-переход со средним временем релаксации свободных сегментов порядка Ю-5—10~6 с (при 293 К), а медленной физической релаксации в этих же условиях соответствуют ^-процессы с временем релаксации 102—10* с. Следовательно, в эластомерах

Влияние молекулярной ориентации более или менее четко заметно для полимеров только при малых напряжениях сдвига, когда процесс перестройки надмолекулярной структуры еще слабо развит, и для олигомеров, когда молекулярная масса столь мала, что не образуется пространственной надмолекулярной структуры. Существенное проявление высокоэластической составляющей деформации наблюдается в возникновении нормальных напряжений. Хотя они и сопоставимы по значению с тангенциальными, влияние тех и других на физические свойства вязкого потока полимерной системы существенно различно. Тангенциальное напряжение вызывает вязкое течение и приводит к разрушению надмолекулярной структуры полимеров, тогда как нормальное напряжение приводит лишь к небольшому изменению гидростатического давления в потоке и практически его влияние на изменение структуры и вязкость полимерной системы несущественно. Уменьшение вязкости в процессе течения, наблюдаемое при относительно больших напряжениях, может быть объяснено изменением исходной надмолекулярной структуры полимера, если установлено, что его молекулярная масса при этом остается неизменной.

выше которого наряду с нарастанием высокоэластической деформации наблюдается и вязкое течение. 11.3.2. Предельные состояния полимера

В результате деформации резиновой смеси в межвалковом пространстве, действия сил внешнего и внутреннего трения молекул, а также когезионных сил повышается температура смеси. В некоторых случая^е^а счет высокоэластичных свойств резиновых смесей и турбулентных явлений на границе контакта с поверхностью валков в различных зонах области деформации наблюдается проскальзывание смеси. При этом происходит местный отрыв смеси от поверхности валка в области деформации и вибрация всей конструкции вальцев. Эти динамические удары достигают большой силы, и их необходимо учитывать при конструировании вальцев.

При модификации длинноцепными аминами гидрохлорированного СКИ-3 наблюдается увеличение прочности и эластичности материала, что объясняется облегчением ориентации макромолекул полимера при растяжении, подобно тому как это имеет место при наличии межструктурного пластификатора. Особенно значительное увеличение деформации наблюдается при модификации гидрохлорированного каучука кремнийорганическим амином (ди-этиламинометилентетраэтоксисиланом) марки АДЭ-3 (рис. 2.6). Введение аминов с относительно длинной цепью приводит к значительному уменьшению температуры стеклования, что не характерно для добавок ароматических аминов, например ц-фениленди-амина.

На рис. 96 представлена зависимость относительного удлинения А///0 от времени действия нагрузки при постоянном напряжении; !длина линейного полимера растет неограниченно, но скорость этого процесса стремится к постоянному значению. Длина трехмерного полимера постепенно приближается к некоторой предельной величине, которая, как показывает опыт, тем больше, чем выше приложенное напряжение и реже пространственная сетка^ Аналогичная картина медленной деформации наблюдается и npii сокращении образца после снятия нагрузки Это проявление упругих свойств с запаздыванием было открыто свыше ста лет назад и названо упругим последействием*. Возникновение упругого последействия объясняется тем, что деформирующей силе, приводящей к выпрямлению (свертыванию) скрученных макромолекул и перемещению их по направлению приложенной нагрузки, необходимо преодолеть внутри- и межмолекулярные взаимодействия, препятствующие этим процессам. Так как на эти процессы требуется время, деформация развивается не сразу. Повышение температуры, усиливая интенсивность теплового движения, ускоряет выпрямление и перемещение гибких макромолекул под действием напряжения; понижение температуры, замедляя эти процессы, тормозит деформацию. Поэтому с .ростом температуры упругое последействие развивается быстрее, а с по-

зависимость относительного удлинения А///0 от времени действия нагрузки при постоянном напряжении; 1длина линейного полимера растет неограниченно, но скорость этого процесса стремится к постоянному значению. Длина трехмерного полимера постепенно приближается к некоторой предельной величине, которая, как показывает опыт, тем больше, чем выше приложенное напряжение и реже пространственная сетка^ Аналогичная картина медленной деформации наблюдается и при сокращении образца после снятия нагрузки Это проявление упругих свойств с запаздыванием было открыто свыше ста лет назад и названо упругим последействием*. Возникновение упруого последействия объясняется тем, что деформирующей силе, приводящей к выпрямлению (свертыванию) скрученных макромолекул и перемещению их по направлению приложенной нагрузки, необходимо преодолеть внутри- и межмолекулярные взаимодействия, препятствующие этим процессам. Так как на эти процессы требуется время, деформация развивается не сразу. Повышение температуры, усиливая интенсивность теплового движения, ускоряет выпрямление и перемещение гибких макромолекул под действием напряжения; понижение температуры, замедляя эти процессы, тормозит деформацию. Поэтому с .ростом температуры упругое последействие развивается быстрее, а с по-

Другим количественным подтверждением существования области критической деформации является наличие максимума на кривой потери прочности образцов, озонированных при различных деформациях. Этот максимум лежит в области 20%-ной деформации, причем в последнее время получены данные, показывающие, что при той же 20%-ной деформации наблюдается наибольшее уменьшение модуля при изгибе38 озонированных образцов резины из НК.

Температурные области, в которых при соответствующих скоростях деформации наблюдается аномальная температурная зависимость вулканизатов, специально изучались Гулем с сотрудниками.

Такой характер деформации наблюдается при температурах ниже температуры стеклования по/риэтилентерефталата - В отсутствие дефектов при 333 К, прежде чем происходит разрыв развивается шейка, длина которой в 6—8 раз превышает исходную длину образца. ^у"

Как видно из рис. III.7, при всех скоростях деформации наблюдается зависимость, которая формально может быть выражена уравнением

критерий, чтобы он включал конечную растяжимость, критическую нагрузку и ограниченную объемную концентрацию накапливаемой и рассеиваемой энергии. При изучении разрушения приходят к выводу, что деформации, напряжения и энергии недостаточно в качестве переменных и что необходимо добавлять по крайней мере два новых параметра — время и разрыв структуры. Объяснение этому будет дано .в следующей главе.

В рамках данной книги необходимо исследовать влияние термомеханического разрыва цепей на механические свойства полимеров. Поэтому вплоть до данного момента автор старался по возможности отделить и исключить влияние окружающей среды. Во многих случаях подразумевалось, что исследуемые зависимости свойств материала (например, от деформации, напряжения, температуры, морфологии образца, концентрации свободных радикалов) являлись доминирующими по сравнению с зависимостями от влажности, содержания кислорода, воздействия химической среды или облучения. Совершенно очевидно, что данные внешние факторы чрезвычайно важны для выяснения сроков службы элементов конструкций из полимерных материалов. Значительное число последних подробных монографий и основополагающих статей касается деградации полимеров при воздействии окружающей среды (например, [196— 203]). В них подробно рассматриваются такие аспекты внешних условий деградации, которые в данной книге в дальнейшем не рассматриваются, а именно: термическая деградация, огне- и теплостойкость, химическая деградация, погодные изменения и старение, чувствительность к влаге, влияние электромагнитного излучения, облучения частицами, кавитации и дождевой эрозии, а также биологическая деградация. За любой детальной информацией по перечисленным вопросам и методам

Неожиданным результатом (и в экспериментах, и в теории) является существование критического значения скорости деформации растяжения, превышение которого приводит к неограниченному росту продольной вязкости. Теоретическое значение предельной скорости деформации растяжения равно единице, деленной на удвоенное максимальное время релаксации: ё0 > (2Х;;)Шах)~1. Это означает, что при меньших скоростях деформации напряжения релаксируют быстрее, чем возрастают. В заключение следует заметить, что все приведенные результаты получены при сравнительно невысоких значениях деформации растяжения: е < 5.

Зависимость величины деформации, напряжения и остаточного удлинения или сжатия от скорости деформации, продолжительности деформации должна всегда учитываться при определении физико-механических показателей вулканизатов.

Типичная кривая зависимости относительной деформации < напряжения при простом растяжении идеального каучука пре, стаьлека на рис. 62.

Типичная кривая зависимости относительной деформации напряжения при простом растяжении идеального каучука пр ставлена на рис. 62.

Покажем, что с помощью модели, изображенной на рис. 5.2, можно хорошо описывать экспериментальные данные по релаксации напряжения и ползучести. При этом получаются два основных времени релаксации, присущие данным элементам модели, и дополнительные времена релаксации (спектр), зависящие от основных времен релаксации (запаздывания) и от деформации (напряжения).

ппоигхотшт по более сложному периодическому закону, его тоже можно представить в виде суммы синусоидальных изменений. Итак, значения деформации колеблются от У(.р до Fcp + 2F (Y — амплитуда динамической деформации). Напряжения, в свою очередь, колеблются от Хср до Хср + 2Х (X — амплитуда динамических напряжений). Средние значения деформации и напряжения равны соответственно Хср и Уср. Таким образом, имеются четыре характеристики динамического режима: две динамические (X и У) и две статические (Хср и Гср).

Если при данном режиме сохраняется постоянным среднее значение деформации, относительно которого значения деформации колеблются во времени, то среднее значение напряжения будет непрерывно уменьшаться вследствие релаксации напряжения. И наоборот, если сохраняется постоянным среднее значение напряжения, то среднее значение деформации непрерывно возрастает вследствие явления ползучести. Аналогичные рассуждения применимы к значениям X и Y.

При достаточно низкой температуре или достаточно большой скорости деформации напряжения, необходимые для преодоления сил межмолекулярного взаимодействия, оказываются столь большими, что молекулы полимера легче разрушаются, чем изменяют

В зависимости от соотношения вектора внешнего усилия и плоскости, в которой развиваются вызванные им деформации, напряжения подразделяются на нормальные и касательные или тангенциальные

Детальных исследований Детального исследования Детальном исследовании Диэлектрическая постоянная Дальнейшее замещение Диэлектрическим свойствам Диэлектрическую постоянную Диацетильного производного Диагональной конструкции