Главная --> Справочник терминов


Композиционная неоднородность Неорганические соединения вместе с органическими полимерами послужили основой для создания целого ряда принципиально новых композиционных материалов (композитов).

40. Филатов И.С., Бочкарев Р.Н. Оценка и прогнозирование климатической устойчивости полимерных композиционных материалов. // Пластические массы. - 1991. -№12.

Существует большой объем литературы по чисто упругому взаимодействию непризматических структурных элементов в деформированном «композиционном» твердом теле, например [63—70]. Там же содержится часть теоретического обоснования поведения вязкоупругих композиционных материалов. Без общего обсуждения этих основ выделим три группы модельных описаний многофазных материалов:

Этот тип разрушения быстро распространяется поперек волокна, он характеризуется шероховатой структурбй поверхности и отсутствием признаков распространения»трещин; по-видимому, вся структура готова к ослаблению в.-одно и то же время, а разломы очень похожи по виду »а поверхность разрушения волокнистых композиционных материалов, рассматриваемую при небольшом увеличении (рис. 7.8 и 7.9).

Кравчук А. С., Майборода В. П., Уржу мцев Ю. С. Механика полимерных и композиционных материалов: Экспериментальные и численные методы. Учеб. пособие для вузов.— М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1985.— 304 с.

Излагаются теоретические основы механики полимеров и композиционных материалов с позиций общей механики деформируемого твердого тела, методы экспериментального определения констант и функций, описывающих физико-механические свойства конкретных материалов, и методы, в основном приближенные, решения конкретных задач; особое внимание уделяется экспериментальным методам, слабо освещенным в учебной литературе, а также современным численным методам решения задач на ЭВМ.

§ 4.9. Упруго-пластическое поведение композиционных материалов 294

Настоящая книга написана по материалам лекций, читаемых авторами в течение ряда лет студентам факультета прикладной математики Московского института электронного машиностроения; использованы также результаты собственных исследований авторов и новейшие научные результаты по проблеме теоретического описании механических свойств полимерных и композиционных материалов.

Теория композиционных материалов начала развиваться значительно позже, хотя фрагменты ее существовали давно в рамках классической теории упругости анизотропных и неоднородных материалов. К настоящему времени издан ряд монографий и учебных пособий по теории композитов, освещающих различные ее аспекты — книги Р. Кристенсена, Г. А. Ванина, И. И. Голъ-денблата, В. Л. Баженова, В. А. Копнова, В. В. Болотина п

Книга предназначена для использования в качестве учебного пособия для студентов факультетов прикладной математики, специализирующихся в области применения ЭВМ для решения ин-жеперных задач, и для студентов машиностроительных специальностей втузов; она будет полезна также аспирантам, инженерам-проектировщикам и научным работникам, занимающимся вопросами применения полимерных и композиционных материалов в современной технике.

даются условия периодичности по времени. В механике композиционных материалов иногда рассматриваются периодически неоднородные структуры с заданным периодом неоднородности по одному или нескольким направлениям и решается задача об определении напряженно-деформированного состояния ячейки неоднородности при заданных воздействиях па бесконечности — в этом случае для ячейки возникают граничные условия, вытекающие из требования периодичности решения по координатам (а также соображений симметрии).

Основной причиной наблюдаемой композиционной неоднородности является, очевидно, изменение состава полимеризующейся системы по ходу процесса. В общем случае, это изменение и, соответственно, композиционная неоднородность могут быть рассчитаны на основании уравнения сополимеризации Майо — Льюиса [26]. Однако далеко не все сополимеризующиеся системы подчиняются этому уравнению, полученному, как известно, в предположении постоянства констант сополимеризации (их независимости от состава системы, времени и конверсии мономеров), отсутствия влияния на скорость присоединения мономеров звеньев, предшествующих концевому, и необратимости - процессов полимеризации. Отклонение процессов сополимеризации от закономерностей, предсказываемых этим уравнением, может быть обусловлено также рядом специфических причин, в частности, возникновением деполи-меризационных процессов и реакций передачи цепи с разрывом [27], наличием в системе активных центров различной природы, появле-

Композиционная неоднородность возникает и просто вследствие статистического характера процесса сополимеризации. Такая неоднородность, называемая некоторыми авторами «мгновенной» неоднородностью [27], для полимеров достаточно высокой молекулярной массы очень невелика и практически йе может быть обнаружена современными методами.

Композиционная неоднородность, помимо применения различных способов фракционирования в системах, чувствительных к изменению состава [16], может быть исследована с помощью ряда физических методов. Так, для сополимеров, компоненты которых различаются по своим физическим характеристикам (показателю преломления, плотности, спектрам поглощения) были предложены следующие методы: измерения интенсивности рассеянного света в растворителях с различным показателем преломления [3]; скоростной седиментации с одновременной регистрацией в ультрафиолетовой и видимой областях спектра [31] и седиментации в градиенте плотности [27].

Состав, блочность и композиционная неоднородность сополимеров. Зависимость Тс от состава сополимеров в общем случае является сложной нелинейной функцией [2]. Однако для таких каучуков как бутадиен-стирольные, бутадиен-нитрильные и некоторые полисилоксановые сополимеры существует близкая к линейной зависимость Тс от содержания модифицирующих звеньев [9, 12].

Композиционная неоднородность сополимеров, получаемых методом эмульсионной сополимеризации, изучена в настоящее время гораздо менее других молекулярных характеристик. Экспериментально зарегистрирована заметная композиционная неоднородность бутадиен-нитрильных каучуков, выпускаемых рядом фирм [44, 45].

Композиционная неоднородность сополимеров. Сополимеры однородные по составу образуются на гомогенных катализаторах, таких, как (СбН5)2УС12 +R2A1C1; V(C5H702)3 + R2A1C1 [17]. На гетерогенных катализаторах образуются сополимеры неоднородные по составу. К типичным гетерогенным катализаторам относятся системы на основе TiCl3 и VC13. Гетерогенные катализаторы могут образоваться и в случае, когда отдельные компоненты каталитической системы растворяются в полимеризационной среде, но при их взаимодействии образуются или нерастворимые продукты, входящие в состав катализатора, или несколько активных центров, различающихся между собой по активности к этилену и пропилену. Возрастание композиционной неоднородности наблюдали при повышении температуры полимеризации [44]. Это возможно и при регулировании молекулярной массы сополимера водородом, когда в результате передачи цепи образуется новая каталитическая система с другими константами сополимеризации для этилена и пропилена, чем у исходной. Степень однородности сополимеров по составу зависит также и от диффузионных процессов в полимеризуемой среде.

В сополимерах совершенно аналогичным образом описывается композиционная неоднородность.

Характер распределения звеньев в промежуточных продуктах реакций, представляющих собой сополимеры, и их композиционная неоднородность существенным образом влияют на химические и физико-механические свойства полимеров.

Кольцевые сферолиты 176 Комбинаториальная энтропия 84 Комплиментарные макромолекулы 126 Композиционная неоднородность 51 Комплексообразующая способность 27 Комплексы 18, 27, 28, 124, 125 Константа

В большинстве случаев состав сополимера изменяется с глубиной конверсии. Вследствие этого у сополимеров появляется неоднородность макромолекул по составу (композиционная неоднородность, полидисперсность) . Если константы сополимериза-ции п и г2 сильно отличаются друг от друга, то после исчерпания одного из мономеров начнется раздельная сополимеризация При достаточно большой глубине превращения (более 10%) средний состав сополимера можно определить по уравнению

Для полимеров нехарактерно полное превращение реагирующих функциональных групп, которое определяется не только стехиометрией реакции, но и наличием макромолекул как кинетических единиц. В процессе химических реакций в полимерных цепях лишь часть функциональных групп участвует в той или иной реакции, а другая часть остается неизменной вследствие трудности доступа реагента к функциональным группам, например внутри свернутой макромолекулы, или вследствие наличия каких-либо видов надмолекулярной организации в полимерах, или в результате малой подвижности сегментов макромолекул в массе, в растворе и т. д. При этом должно соблюдаться условие, чтобы скорости диффузии реагирующих компонентов не являлись лимитирующим фактором, т. е. скорость химической реакции не должна контролироваться диффузией и скоростью растворения реагирующих веществ. Речь идет, таким образом, о влиянии чисто полимерной природы вещества на характер химических реакций и степень превращения компонентов. В любой макромолекуле полимера после химической реакции всегда присутствуют химически измененные и неизмененные звенья, т. е. макромолекула, а следовательно, и полимер в целом характеризуются так называемой композиционной неоднородностью. Она оценивается по двум показателям: неоднородность всего состава в общем, т. е. композиционный состав конечного продукта (процент прореагировавших функциональных групп) и неоднородность распределения прореагировавших групп по длине макромолекулярных цепей. Неоднородность может иметь различный характер сочетания одинаковых звеньев измененных и неизмененных функциональных групп: статистическое их распределение по длине цепи с ограниченной протяженностью (диады, триады,т.е. два, три одинаковых звена подряд) или более протяженные типа блоков в блок-сополимерах (см. ч. 1). Малые по длине участки одинаковых звеньев могут быть расположены вдоль цепи тоже статистически или регулярно и таким образом композиционная неоднородность полимеров после каких-либо химических реакций имеет достаточно широкий спектр показателей, которым она характеризуется.




Концентрация функциональных Концентрация исходного Концентрация компонентов Концентрация перекисей Концентрация промежуточного Концентрация реагентов Концентрация сероводорода Концентрация углеводородов Концентрации ацетилена

-
Яндекс.Метрика