Термины, связанные с цементом. Идеальной структурой

Главная --> Справочник терминов

Идеальной структурой Модуль упругости при растяжении обычного ПЭВП на один-два порядка ниже, чем у стали, алюминия, стекла и углеродного волокна. Однако, по данным Саузерна, Портера и Уорда, модуль упругости волокна и ПЭВП может в 10 раз превышать модуль упругости обычного ПЭВП и быть соизмеримым с модулем упругости алюминия и стекловолокна. Более того, рассчитанный теоретически модуль упругости полностью выпрямленной молекулярной цепи ПЭВП оказывается сравнимым с модулем упругости стали и углеродного волокна. Удельный модуль упругости при растяжении такой идеальной структуры является максимальным из известных. Таким образом, можно себе представить композиционный материал, состоящий из полиэтиленовой матрицы, армированной полностью вытянутыми молекулами ПЭВП. Линденмеер [3] назвал эту гипотетическую структуру «однородным композитом». Техническая целесообразность получения изделий с такой структурой совершенно очевидна.

нение (109) приводит к следующей величине температуры стеклования сетки в случае идеальной структуры 1:

дующему значению Tg идеальной структуры 3:

Как видим, вместо идеальной структуры 2 в качестве независимой переменной рассматривается структура 5, отличающаяся наличием водородного связывания групп-ОН внутри одного повторявшегося звена что, при прочих одинаковых характеристиках, обеспечивает более низкое значение температуры стеклования (см. табл.П-3-2).

Как видно из табл.П-3-4, относительная погрешность прогноза свойств отвержденной ФФС не превышает 1,7 %, что является вполне приемлемым для использования полиномиальных моделей как с целью определения реальной структуры отвержденной ФФС, так и степени влияния типа идеальной структуры на свойства ФФС. В частности, на рис.П-3-3 в качестве примера показана графическая интерпретация полиномиальной модели температуры стеклования ФФС (444) в области изменения соотношения идеальных структур 1, 3 и 5 (при отсутствия идеальной структуры 4). Как видим, изолинии

только при учете идеальной структуры 4 и усиливается с увеличением содержания последней (рис.П-3-5).

Рис.П-3-5. Влияние идеальной структуры 4 на изменение области допустимого набора идеальных структур ?\ показателя преломления (I) и молярной теплоемкости (II) отвержденной ФФС: а) область допустимого набора идеальных структур ФФС ii^

В последнее время опубликован ряд работ [22, 50, 51], в которых подвергнуты критике существующие теории адгезии и в качестве наиболее общей теории предложена реологическая теория адгезии, или теория механической деформации адгезионных соединений. Такая теория могла бы быть полезна, если бы она дала возможность понять причины существования адгезии на границе раздела фаз. Однако эта теория вообще не дает ответа на вопросе причине адгезии между двумя твердыми телами или твердым телом и жидкостью и может рассматриваться не как теория адгезии, а, скорее, как теория адгезионных соединений. Действительно, согласно Шарпу [51], прочность адгезионной связи не определяется межфазными силами, так как чисто адгезионное разрушение встречается очень редко. Вряд ли такое положение может быть приемлемым. Мы считаем [52], что прежде всего необходимо четкое разделение двух понятий — адгезии и адгезионной прочности. Существует понятие адгезии как физического явления [12, 13] и определение адгезии как термодинамической величины. Одновременно существует и другое понятие — «адгезионная прочность» соединения, относящееся к области разрушения твердых тел. Адгезионная прочность является кинетической величиной, зависящей от скорости расслаивания, а не равновесной характеристикой. Хорошо известно, что теоретическая прочность твердых тел не соответствует их реальной механической прочности. Теоретическая прочность определяется молекулярными силами, в то время как реальная прочность зависит от дефектов структуры и других факторов. Процесс деформации твердых тел является неравновесным и связан с диссипацией энергии. Несоответствие между термодинамически вычисленной работой адгезии и определенной экспериментально адгезионной прочностью является результатом того, что при разрушении адгезионного соединения его прочность определяется в неравновесных условиях. Поэтому можно ожидать, что между понятиями «адгезия» и «адгезионная прочность» соответствие будет существовать только в том случае, когда последняя определяется в термодинамически равновесных условиях разрушения идеальной структуры, т. е. при деформации с бесконечно малой скоростью. Таким образом, при постоянстве термодинамической работы адгезии (величины, определяемой только природой взаимодействующих поверхностей) работа разрушения адгезионного соединения может изменяться в зависимости от многих факторов. Поэтому термодинамическая работа адгезии, если она правильно определена (см. выше), является единственной величиной, характеризующей адгезию и имеющей физический смысл независимо от условий испытания или условий формирования адгезионного соединения, приводящих к тем или иным дефектам.

ской структуры молекулы, несовершенства кристаллической структуры, сшивки и другие отклонения от «идеальной» структуры. При взаимодействии экситона с дефектом образуется электронно-дырочная пара; один из носителей локализуется, а второй перемещается под действием электрического поля. Передвижение электрона или дырки происходит при своеобразном сочетании механизмов движения электронов согласно зонной теории и прыжкового механизма, аналогичного таковому для ионов. Периодическая цепь атомов углеродной цепи макромолекулы создает основу для образования обобщенных энергетических зон электронов. Перескоки между областями полисопряжений или других структур, для которых характерен зонный механизм перемещений, происходят благодаря действию прыжкового механизма проводимости.

Для идеальной структуры полимера (х=1) и для механизма одновременного разрыва связей, эквивалентного разрыву квазинезависимых изолированных полимерных цепей, разрывное напряжение, если т известно или задано, равно в соответствии с уравнением (2.2):

При Г = 0 К получим по смыслу предельно достижимую прочность ап для идеальной структуры полимера с равномерно нагруженными цепями:

Таким образом, в дифракционной картине от полимерного вещества совместно представлены эффекты рассеяния каждой из составляющих его молекул и эффекты межмолекулярного рассеяния, определяющиеся их взаимным расположением. Поэтому особенность дифракции на изолированной вытянутой молекуле — наличие слоевых линий — проявляется всегда при дифракции от любых агрегатов цепных молекул, в которых сохраняется их параллельное расположение (см. рис. II. 13). Агрегаты цепных молекул могут иметь самые разнообразные типы упорядоченности. Наиболее упорядочение, идеальна — укладка их в кристаллическую решетку. Вообще говоря, различные типы упорядоченности можно рассматривать как нарушения этой идеальной структуры, как это делается, например, в теории па-ракристалла [56, гл. 9].

Теоретическая прочность твердого тела - прочность тела с идеальной структурой (без повреждений и дефектов) при температуре абсолютного нуля (т. е. в отсутствие теплового движения) при однородной статической деформации растяжения и сдвига.

Важнейшей характеристикой прочностных свойств является долговечность тл (время, в течение которого нагруженный образец не разрушается), отражающая кинетический характер процесса разрушения. В инженерной практике используются понятия кратковременной и длительной прочности. Кратковременная прочность 0Р (или разрывное напряжение) обычно определяется на разрывных машинах при заданных режимах скорости нагруже-ния и скорости деформации. Характерное время до разрушения —• порядка 102 с. Длительная прочность обычно определяется при нагружении статическими или переменными нагрузками, малыми по сравнению с пределом прочности <Тр. Кратковременная и длительная прочность полимеров относятся к технической прочности, которая обычно значительно ниже так называемой теоретической прочности материала с идеальной структурой.

Понятие о теоретической прочности привлекается для оценки заложенных в различных полимерах ресурсов прочности; ат рассчитывается для твердых тел с идеальной структурой, не нарушенной никакими несовершенствами, дефектами и повреждениями. Теоретическая прочность как характеристика структуры твердого тела рассчитывается для простых видов напряженного состояния, например для всестороннего или одностороннего растяжения или же сдвига. Теоретическая прочность характеризует максимально возможную прочность твердых тел, находящихся при достаточно низких температурах (~0 К) или подвергнутых кратковременным воздействиям, когда исключено термофлуктуа-ционное возникновение структурных дефектов. Методы расчетов теоретической прочности приведены в монографии [5].

При отличных от нуля температурах и достаточно больших временах нагружения твердое тело с идеальной структурой разрушается при напряжениях, меньших теоретической прочности; в результате флуктуации и действия напряжения в нем возникают структурные дефекты, снижающие прочность. Соответственно в разрушении начинает играть роль временной фактор.

Высокопрочными являются не только материалы с идеальной структурой, но и реальные материалы с микронеоднородной структурой, если в них отсутствуют микротрещины. Прочность такой реальной структуры ниже теоретической из-за наличия ослабленных мест в структуре и внутренних напряжений (II рода). Прочность технических материалов, содержащих различного рода дефекты, главным образом микротрещины, еще ниже.

Эфиры о-замещенных а, ^-ненасыщенных кислот ароматического ряда обладают идеальной структурой для внутримолекулярной конденсации Михаэля. Если в орто-положение по отношению к группе непредельного эфира ввести заместитель, содержащий способный к елолизации атом водорода на подходящем расстоянии от кольца, то легко может образоваться бицик-личсская система. Эта возможность была использована в случае веществ общей формулы LXII для синтеза таких бициклических систем, как LXIII, где X = О, S или N-алкил. Соответствующие данные составляют вторую часть табл. XVIII, в которую включен также аналогичный случай из алициклического ряда.

Прочностью называют свойство материала сопротивляться разрушению под действием механических напряжений. Разрушение — это нарушение сплошности материала, его разрыв, приводящий к образованию новых поверхностей. Чтобы разрушить тело, надо разрушить связи, объединяющие элементы структуры. Теоретическая прочность твердого тела (ат) — это прочность тела с идеальной структурой (без повреждений и дефектов) при температуре абсолютного нуля {т е в отсутствие теплового

идеальной структурой: он содержит шесть атомов, способных отдать шесть

Хотя структуры типа шиш-кебаб образуются при самых разных условиях кристаллизации, они явно являются неравновесными, о чем свидетельствует уменьшение содержания наростов при повышении температуры кристаллизации, что одновременно сопровождается заметным увеличением модуля упругости получающегося материала. Выше некоторой температуры (для .полиэтилена, формуемого из ксилола, она составляет 385— 386 К) образования таких структур не происходит. Если же применить специальную методику контактирующего конца (подробности можно найти в [257, гл. 10]), и довести 7кр до 396 К (что на 5°К выше температуры растворения макромолекул бесконечной степени полимеризации), то удается получить волокна практически гладкие и не содержащие наростов. Здесь мы, по-прежнему, уже имеем дело с почти идеальной структурой монокристалла, образованного выпрямленными цепями. Достигаемый при этом модуль оказывается равным примерно 100 ГПА, что все-таки в «2,5 раза меньше предельного (теоретического) значения.

Было рассчитано максимально достижимое значение прочности высокоориентированных полимеров, т. е. прочность образцов с идеальной структурой при определенной температуре и продолжительности деформирования. Это значение составляет примерно от 1/3 до 4/5 от значения теоретической прочности [266, с. 181—204].

Монография построена следующим образом. Вначале приведены сведения о теоретической прочности полимеров. Затем рассмотрены термофлуктуационный механизм и теория разрыва отдельно взятой полимерной цепи и полимеров с идеальной структурой, а далее — проблема разрушения простых твердых тел и полимеров с реальной структурой, где цепи нагружены неравномерно, но микротрещины отсутствуют (бездефектные материалы изучены научными школами проф. Ф. Ф. Витмана, автора этого предисловия и автора монографии). При этом развивается парадоксальная, на первый взгляд, концепция прочностных состояний. Впрочем, парадокс лишь кажущийся, поскольку прочность обусловлена структурой, а существование состояний с различной структурой комментариев не требует.

Интенсивном размешивании Интенсивность межмолекулярного Интенсивность падающего Интенсивность рассеянного Интенсивность выделения