Главная --> Справочник терминов


Элементов надмолекулярной Позднее при испытаниях элементов конструкций более широко стало применяться (запрограммированное с помощью ЭВМ) произвольное нагружение [132]. Конечно, приведенные выше параметры можно объединить различным образом и изменять их в процессе испытания. В частности, они зависят друг от друга и от условий окружающей среды.

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

Большим преимуществом композиционных и полимерных материалов является их технологичность — возможность изготовления элементов конструкций самых сложных очертаний и с заданным заранее типом упругой симметрии (анизотропии). В связи с этим весьма актуальными становятся задачи оптимизации конструкций, в частности, оптимизации их формы, типа упругой анизотропии и т. п. Методы решения таких задач развиты в работах Ж. Л. Армана, Н. X. Арутюняна, Н. В. Баничука, А. Г. Бутковского, В. Б. Колмановского, Ю. Р. Лепика, К. А. Лурье, Ю. В. Немировского, И. Ф. Образцова, В. Прагера, В. А. Троицкого, А. Г. Угодчикова, Ф. Л. Черноусько и многих других.

157. Работное Ю. Н. Ползучесть элементов конструкций. М., «Наука», 1966. 752 с.

603. Работное Ю. Н. Ползучесть элементов конструкций. М., «Наука», 1966. бОЗа. Качанов Л. М. В кн.: Проблемы механики твердого деформируемого тела.

Авиационная техника широко использует различные клеи для склеивания элементов конструкций из стеклотекстолитов, органических и силикатных стекол, для крепления к металлу и

и колебания температур; для изготовления форм при отливке изделий из пластмасс; в качестве демпфирующего подслоя для защиты чувствительных элементов конструкций (пермаллоя,, феррита и др.) перед их заливкой жесткими материалами; для заливки мест сращивания кабеля [104].

В патентной литературе [10] описано множество возможных элементов конструкций перемешивающих элементов, прежде всего это элементы с зонами прерывистой нарезки, обратной нарезкой и со штырями, расположенными в винтовом канале (рис. 4.20). Обратную нарезку без разрывов, однонаправленные рассеченные профили, увеличенный радиальный зазор между гребнем червяка и цилиндром, а также приведенные на рис. 4.19 элементы, усиливающие напряжение сдвига, в качестве перемешивающих элементов использовать не рекомендуется, их эффективность перемешивания ниже.

Для современного развития механики полимеров характерны тесная взаимосвязь и взаимозависимость решений общетеоретических проблем и прикладных задач, возникающих при проектировании изделий из полимерных материалов. Авторы попытались подчинить изложение общетеоретических положений механики деформируемого твердого тела решению конкретных инженерных задач определения напряженного состояния, деформируемости и устойчивости изделий и элементов конструкций из полимерных материалов, находящихся под действием различных механических нагрузок.

На базе наиболее общей наследственной теории вязкоупругости не только построены решения задач расчета различных изделий и элементов конструкций, но и даны методы, позволяющие определять константы, входящие в полученные решения.

РАСЧЕТЫ НА УСТОЙЧИВОСТЬ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ

В кинетической теории разрушения предполагается связать конечные свойства напряженного образца с движением и свойствами молекул. Следовательно, кинетическая теория дает такое молекулярное описание деформирования микроскопически неоднородных анизотропных совокупностей цепей, с помощью которых могут быть выявлены критические процессы деформирования. Макроскопическое деформирование любой совокупности цепей включает деформацию, смещение и (или) переориентацию таких различных элементов надмолекулярной организации, как направления связей, сегменты цепей и кристаллические ламеллы. Молекулярную природу рассмотренных деформационных механизмов выявляют различные спектроско-

кинетических единиц (например, атомных групп в основных цепях и ответвлениях, боковых групп), затем более крупных молекулярных релаксаторов (например, свободных сегментов, не входящих в микроблоки надмолекулярной структуры, различных элементов надмолекулярной организации и дисперсной структуры и т. д.). Аналогичное явление последовательного «включения» все более крупных кинетических единиц характерно и для процесса релаксации напряжения при переходе от малых к большим временам на* блюдения. В наполненных эластомерах протекают, кроме того, медленные релаксационные процессы, обусловленные подвижностью суперструктуры, образованной самими частицами активного наполнителя. В сшитых эластомерах регистрируется еще более

Структура и релаксационные свойства резин — саженаполнен-ных вулканизатов каучуков — еще сложнее. Деформационные свойства саженаполненных резин могут быть описаны моделью, в которой каучуковая часть резины состоит из двух составляющих: мягкой и твердой (см. гл. I). Мягкая составляющая по структуре идентична ненаполненному сшитому каучуку, структура которого рассматривается как состоящая из упорядоченной и неупорядоченной частей. Первая представляет собой совокупность элементов надмолекулярной структуры — упорядоченных микроблоков, связанных в единую пространственную структуру с неупорядоченной частью и состоящих из свободных полимерных цепей и сегментов. Вторая представляет собой объем связанного, т. е. адсорбированного на частицах наполнителя, слоя каучука. Этот адсорбированный слой каучука менее эластичен, чем каучук в мягкой составляющей. В целом сажекаучуковая часть резины состоит из частиц наполнителя, образующих макросетчатую пространственную структуру, и твердой составляющей каучука, связанной с частицами наполнителя. Подвижности сегментов, находящихся в адсорбированном слое каучука, соответствует на рис. П. 14 а'-процесс. В ненаполненной резине а'-процесс не наблюдается. Более медленные процессы релаксации ф и б объясняются подвижностью самих частиц сажи и химических узлов сетки резины.

С повышением температуры постепенно «размораживается» движение мелких структур (например, атомных групп в основных цепях и ответвлениях, боковых групп), а затем крупных молекулярных кинетических единиц (например, свободных сегментов, не входящих в микроблоки надмолекулярной структуры, различных элементов надмолекулярной структуры и т. д.). Это же явление последовательного «включения» все

Вероятность обратного процесса (перехода сегментов из свободного состояния в упорядоченное) зависит от значений напряжения или скорости течения, так как течение увлекает оторвавшиеся сегменты и тем самым препятствует обратному процессу — прилипанию к микроблокам свободных сегментов. В результате среднее число свободных сегментов с увеличением Р возрастает и ц уменьшается. При этом U от Р практически не зависит, так как определяется не числом элементов надмолекулярной структуры, а их природой. Следовательно, напряжение влияет не на энергию, а на энтропию активации вязкого течения полимера.

При кристаллизации низкомолекулярных жидкостей также возможно образование надмолекулярных структур различного типа, в том числе отдельных монокристаллов и их сферолитных сростков. Однако у кристаллических полимеров надмолекулярный полиморфизм проявляется значительно отчетливее и характеризуется значительно большим разнообразием фиксируемых промежуточных форм, большими вариациями во взаимном расположении конструкционных элементов надмолекулярной структуры, которые гораздо более чувствительны к изменениям условий кристаллизации, чем в случае низкомолекулярных веществ. Последняя особенность обусловлена длинноцепным строением полимерных молекул. Благодаря гибкости макромолекулы отдельные ее участки могут относительно независимо участвовать в процессе кристаллизации, диффундируя и подстраиваясь к растущим кристаллам, как самостоятельные кинетические единицы. Но эта независимость,

Взаимное расположение, размеры элементов надмолекулярной структуры зависят от конфигурации и конформацин, химического состава мономерных звеньев и макромолекулы в целом, размеров отдельных атомов и строения их орбиталей, условий, при которых происходило структурообразование, продолжительности и скорости структурообразовання и многих других факторов

Полимеры второго типа со степенью кристалличности, близкой к 100%, рассматривают как однофазные кристаллические системы с дефектами кристаллической решетки. Процесс кристаллизации - упорядочения макромолекул - идет постепенно, по стадиям, с образованием промежуточных элементов надмолекулярной структуры. Возможны два

механизма кристаллизации: пластинчатый и фибриллярный. При пластинчатом механизме образуются пластинчатые монокристаллы - наиболее совершенная форма кристаллизации полимеров. Такие монокристаллы получены у полиэтилена, полипропилена, поликапрамида, ацетата целлюлозы и ряда других полимеров. Они получаются при кристаллизации из очень разбавленных растворов (с массовой долей полимера 0,01...0,1%). При кристаллизации по фибриллярному механизму в качестве элементов надмолекулярной структуры образуются кристаллические фибриллы (микрофибриллы). Следует отметить, что фибриллы однофазного кристаллического, аморфно-кристаллического и однофазного аморфного полимеров по внешнему виду в электронном микроскопе практически не различимы, но существенно различаются по структуре, что можно установить с помощью рентгеноструктурного анализа.

Световая микроскопия позволяет изучать крупнокристаллические образования (сферолиты, «суперкристаллы»), а также крупные составные части сложных объектов, например, анатомические элементы древесины (см. 8.4.2 и [30]). Дополнительную информацию дают УФ-микро-скопия и микроскопия в поляризованном свете. Электронная микроскопия (см. 5.4.1) используется для изучения разнообразных элементов надмолекулярной структуры аморфных и кристаллических полимеров, а также ультраструктуры клеточных стенок древесины (см. 8.6.2), основным структурообразующим компонентом которых служит фибриллярный ориентированный аморфно-кристаллический полимер - целлюлоза. Особо важное значение при изучении кристаллического состояния полимеров и надмолекулярной структуры кристаллических полимеров приобрел такой прямой метод исследования структуры вещества, как рентгеноструктур-ный анализ (см. 5.4.2). Одним из ранних методов исследования клеточных стенок древесины и кристаллических полимеров является метод двойного лучепреломления, позволяющий изучать анизотропные среды. Для исследования кристалличности и ориентации полимеров особенно эффективны комбинации методов, в частности, рентгеноструктурного анализа и электронной микроскопии.

У полимеров в отличие от низкомолекулярных соединений как отдельный вид состояния вещества рассматривают релаксационные (физические) состояния. У низкомолекулярных соединений границы физических состояний совпадают с границами агрегатных состояний. Под физическим состоянием полимера понимают состояние, равновесное для данной температуры. Физические состояния определяются особенностями подвижности атомов, групп атомов, звеньев, сегментов, макромолекул и элементов надмолекулярной структуры при данной температуре. Переходы из одного равновесного состояния в другое являются релаксационными процессами, т. е. при изменении температуры данное равновесное состояние полимера уже становится неравновесным, а переход из неравновесного состояния в новое равновесное в результате тепловых движений происходит во времени. Это время характеризует скорость релаксационного процесса. У низкомолекулярных соединений оно очень мало и им пренебрегают. У полимеров время релаксации может быть очень большим и оказывать существенное влияние на их поведение. Поэтому равновесные физические состояния называют релаксационными состояниями. Повышение температуры, понижение энергии межмолекулярного взаимодействия и уменьшение размеров элементов надмолекулярной структуры приводят к ускорению релаксационных процессов, т. е. к ускорению достижения системой равновесного состояния.




Этерификация карбоновых Этиленовый углеводород Этиленовых соединений Этиленовым углеводородам Эвтектических расплавах Эффективность разделения Эффективности использования Эффективности процессов Эффективно использовать

-
Яндекс.Метрика