Термины, связанные с цементом. Двухосном растяжении

Главная --> Справочник терминов

Двухосном растяжении 6.13. Изменение размеров при плоскостном и двухосном растяжении. Определите скорость изменения размеров образца плоской пленки, которые необходимо использовать для реализации: а) плоской вытяжки; б) двухосного растяжения.

Кинематику неоднородного двухосного растяжения можно оценить непосредственно (см. Задачу 15.3). Для несжимаемой жидкости

различную величину таким образом, что AI < AS, АЗ = А! А2 , cri < <ст2; сг3 = 0. Уравнения деформации для несимметричного двухосного растяжения, соответствующие высокоэластическим потенциалам (IV, 37) и (IV. 57), п будут:

Уравнения деформации для симметричного двухосного растяжения, соответствующие высокоэластическим потенциалам (IV. 37)

Двухосное несимметричное растяжение осуществлялось при растяжении образца во взаимно перпендикулярных направлениях таким образом, что /ч<Я2; Я,3= (KiK2)~l; ffi<02, as = 0. Уравнения деформации для несимметричного двухосного растяжения, соответствующие высокоэластическим потенциалам (4.32) и (4.52), таковы:

Симметричное двухосное растяжение осуществлялось при одинаковом растяжении образца в перпендикулярных направлениях, т. е. при Ki = K2=K; Яз=Л~2; Oi = a2=o; аз=0. Уравнения деформации для симметричного двухосного растяжения, соответствующие высокоэластическим потенциалам (4.32) и (4.52), таковы:

При увеличении времени кристаллизации происходит смещение этой области в сторону более высоких температур из-за уменьшения подвижности сегментов, находящихся в некристаллической части ПХПК, вследствие возрастания исключенного объема кристаллитов. Плавление кристаллической фазы ПХПК происходит в температурном интервале 300—350 К, а максимум при 323 К соответствует плавлению основной массы кристаллитов, поэтому эта температура принимается за Тип. Высота и температурное положение (3-максимума от степени и вида растяжения образцов ПХПК практически не зависят. В то же время при увеличении степени одно- и двухосного растяжения вид а-максимумов изменяется (исчезает их расщепление и происходит смещение в сторону более высоких температур), что связано с возрастанием степени кристалличности ПХПК при увеличении деформации, а следовательно, с уменьшением количества сегментов, находящихся в некристаллической фазе.

В промышленности ориентацию полимеров проводят путем их одноосного или двухосного растяжения — так называемой вытяжки. Ориентационная вытяжка заключается в растяжении при определенных условиях неориентированных полимеров. Одноосио ориентированные полимеры, чаще всего волокна, получают растяжением образцов в одном направлении, при этом увеличивается длина образца, а поперечные размеры уменьшаются. Двухосная вытяжка применяется при ориентации пленок. Она может осуществляться в одну стадию путем одновременного растяжения пленки в двух взаимно перпендикулярных на-правлениях и в две стадии — путем растяжения пленки вначале в одном, а затем в перпендикулярном направлении. Под действием растягивающих сил все элементы структуры (отдельные макромолекулы, надмолекулярные образования) ориентируются в направлении действия этих сил. При этом связи между макромолекулами нарушаются, макромолекулы изменяют свою конформацию — распрямляются и сближаются. Распрямление и сближение макромолекул увеличивает межмолекулярное взаимодействие, повышает жесткость цепи (рис. 1.22).

ности, ориентацию в пленках и волокнах создают искусственно путем одно- или двухосного растяжения.

Регулирование свойств пленок возможно также путем двухосного растяжения. Не рассматривая этого вопроса подробно, приведем для иллюстрации различия в структуре

На рис. П.З даны зависимости изменения параметров свободного объема от относительной деформации двухосного растяжения Кр при двух температурах.

Очевидно, что при скорости деформации растяжения, меньшей критического значения (ё0 = 1/2Хгаах), поведение расплавов полимера при одно- и двухосном растяжении можно рассматривать как течение неньютоновской жидкости, при более высокой скорости деформации расплав деформируется как нелинейное высокоэластическое твердое тело.

6.13. Изменение размеров при плоскостном и двухосном растяжении. Определите скорость изменения размеров образца плоской пленки, которые необходимо использовать для реализации: а) плоской вытяжки; б) двухосного растяжения.

Хан и Парк [22 ] исследовали также явление неустойчивости процесса формования рукава и обнаружили, что при одноосном растяжении (Р = Ра) может происходить более или, менее регулярное колебание диаметра вдоль направления вытяжки. При критическом значении степени вытяжки наступает явление резонанса. С увеличением степени вытяжки увеличиваются амплитуда и частота колебаний диаметра пузыря. При двухосном растяжении рукава наблюдается другой тип неустойчивости раздува, связанный с изменением скорости приемки. При этом происходит неравномерное изменение формы пузыря. При малых возмущениях рукав постепенно возвращается к исходному виду. Авторы установили также, что при повышении температуры расплава устойчивость процесса уменьшается.

Сделаем следующие допущения; полимер несжимаем и деформация полностью обратима (см. разд. 6.8 и 15.3); свободный пузырь имеет сферическую форму и однороден по толщине; условия свободного раздува изотермические, а при контакте со стенками формы лист затвердевает; проскальзывание на стенках отсутствует: толщина пузыря по сравнению с его размерами очень мала. Предположение о постоянной толщине стенок свободного пузыря соответствует наблюдениям. Шмидта и Карли [24], установившим, что при быстром двухосном растяжении листа наблюдается широкое распределение толщин во всех случаях, за исключением того, когда лист приобретает форму полусферы. Более того, Денсон и Галло 131] получили очень

узкого и симметричного максимума, о чем свидетельствуют большие значения параметра распределения и близкие значения энергий активации, полученные из соотношений (9.10), (9.11) и данных метода ЯМР. Менее широкий максимум на кривой высвечивания в данном случае можно отнести за счет более узкого распределения времен релаксации, что обусловлено большей однородностью условий для данного вида молекулярного движения. Значения энергий активации, вычисленные методом различных начальных скоростей разогрева, здесь тоже совпадают и существенно отличаются от значений, вычисленных из форм максимума и данных ЯМР. Появление р-максиму-ма на кривой высвечивания РТЛ определяется рекомбинацией зарядов, стабилизированных на олигомерных блоках и макрорадикалах. Перспективно применение метода РТЛ и при изучении влияния условий кристаллиза-ции для недеформированных и подвергавшихся разным видам деформации образцах полимеров. Результаты исследования процессов кристаллизации изотропного полихлоропренового каучука (ПХПК) в нерастянутом состоянии и при одно- и двухосном растяжении приведены в [9.14]; в спектрах РТЛ отмечены заметные отличия (рис. 9.13). За время 3 ч при 20° С происходит лишь частичная кристаллизация ПХПК (время его полной кристаллизации составляет 50 ч), поэтому интенсивность р-максимума, связанного с вращением примыкающих к основным цепям боковых групп, имеет наибольшее значение, а на его левой ветви наблюдается отчетливый кислородный пик. Одноосное растяжение образца ПХПК ограничивает молекулярную подвижность и изменяет вид спектра РТЛ (рис. 9.13, б) по сравнению с недеформируемым образцом (рис. 9.13, а). Кислородный пик при этом практически исчезает, а высота р-максимума уменьшается. В области размягчения (стеклования) происходит размораживание подвижности сегментов, находящихся в некристаллической части ПХПК и в граничном слое кристаллитов, что приводит к расщеплению а — максимума (на рис. 9.13 масштаб при 7>200 К уменьшен в 15 раз).

При одноосном и двухосном растяжении полимер обнаруживает двойное лучепреломление [105, р. 281]. Это связано с тем, что поляризуемость сегмента вдоль и поперек цепи различна. Оптическая анизотропия цепи пропорциональна (cci — 0,2), где cci и а,2 поляризуемости сегмента и двух направлениях. Когда цепь распрямляется, оптическая анизотропия стремится к п(а,\ — сс2). При действии напряжения на максимально вытянутые (относительно их поворотно-изомерного состава) цепи возникает деформация валентных углов и растяжение химических связей, оптическая анизотропия при этом продолжает расти.

При двухосном растяжении, которое испытывают в эксплуатации различные резиновые оболочки, шары-зонды, клапаны и др., разрушение происходит на отрыв. При этом линия отрыва может идти по оболочке самым причудливым образом, так как ее путь определяется как наиболее перенапряженными, так и наименее

При равномерном двухосном «растяжении (k=il) формулы (6.107) и (6.108) теряют физический смысл (m = rti), поскольку область смешанного разрушения исчезает. Другие виды напряженного состояния (см. табл. 6.7) практически не влияют на координаты точки хрупкости.

1 — одноосном растяжении; 2 — одноосном сжатии; з — кручении (сдвиге); 4 — двухосном растяжении; 5 — двухосном сжатии.

Можно предположить, что при сжатии или двухосном растяжении в определенном интервале изменения относительной деформации К происходит уменьшение сегментальной подвижности молекул полимера так же, как и при действии внешнего давления. Обычно для расчетов изменения параметров свободного объема в полимере в зависимости от внешнего давления используют уравнение [11, с. 261]:

Ниже в качестве примера приведены экспериментальные зависимости деформационных и расчетных термодинамических параметров для полиэтилена при двухосном растяжении (рис. П.1, II.2) *. Качественный характер зависимостей сохраняется для деформации одноосного сжатия и для других полимеров: ПВХ, ПТФЭ и др.

Действием центробежных Действием физических Действием фтористого Действием гидразингидрата Действием гидроокиси Действием хлорангидридов Действием хлорсульфоновой