Термины, связанные с цементом. Композиционного материала

Главная --> Справочник терминов

Композиционного материала Очевидно, что если соответствующий гомополимер способен кристаллизоваться, то появление длинных блоков приводит к частичной кристаллизации сополимера. Поэтому наличие композиционной неоднородности в этих областях составов может привести к возникновению кристалличности, не соответствующей среднему составу сополимера.

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-

Как и для всех сополимерных каучуков, свойства указанных эластомеров наряду с ММР и разветвленностью существенно зависят от композиционной неоднородности, т. е. от характера распределения различных мономерных звеньев по цепи. В данном случае ухудшение эластических свойств может быть связано, во-первых, с.наличием длинных этиленовых блоков, приводящих к образованию в массе каучука кристаллической 'фазы и, во-вторых, с неоднородным распределением третьего (диенового) мономера, что вызывает образование неоднородной сеточной структуры при вулканизации. Для тройных сополимеров возможно возникновение сшитых кристаллических структур.

Таким образом, конденсационные сополимеры отличаются друг от друга композиционным составом и строением (микрогетерогенностью) [25]. При равновесной сополиконденсации протекание обменных реакций препятствует возникновению композиционной неоднородности, что приводит к статистическому распределению звеньев в цепях сополимеров. Последние по составу аналогичны исходной смеси мономеров. Условия проведения процесса практически не оказывают влияния на статистические характеристики сополимера. Для неравновесной поликонденсации наблюдается несколько иное положение ввиду того, что в этом случае отсутствуют обменные реакции. Для этого процесса строение сополимера будет определяться реакционной способностью сомономеров.

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.

Свойства двойных сополимеров зависят от содержания в них звеньев этилена и пропилена, их распределения в молекулярной цепи, молекулярной массы, молекулярно-массового распределения, кристалличности и композиционной неоднородности, а тройных сополимеров — также и от природы третьего сомономера, содержания непредельных звеньев, равномерности их распределения и разветвленное™ молекулярной цепи.

Двойные сополимеры (СКЭП) со средней молекулярной массой не пластицируются при 60 — 100 °С, и их пласто-эластические и технологические свойства определяются в основном молекулярной массой и ММР. При одной и той же молекулярной массе с увеличением коэффициента полидисперсности, а также композиционной неоднородности улучшаются технологические свойства сополимеров в тех операциях, где используются сдвиговые усилия, например улучшается способность к переработке на вальцах и шприцеванию [56, 57]. Из пласто-эластических показателей наиболее чувствительна к ММР вязкость по Муни. Однако вязкость

Два упомянутых выше понятия требуют пояснения и уточнения. Первое — это масштаб оценки композиционной неоднородности, а второе — размер исследуемой пробы.

Под текстурой понимают композиционную неоднородность, проявляющуюся в наличии пятен, полос и прослоек, обнаруживаемых визуально. Отбор случайных проб «вслепую» в различных точках объекта может свидетельствовать о наличии композиционной неоднородности и даже об интенсивности этой неоднородности, но не дает представления о характере текстуры. Случайный отбор проб в отдельных течках не позволяет обнаружить порядок, проявляющийся в текстуре. Текстура имеет большое значение при переработке полимеров, поскольку: а) ламинарное и распределительное смешения неизбежно приводят к образованию текстуры; б) для многих изделий отсутствие или, напротив, наличие требуемой текстуры определяется в результате специального визуального контроля; в) механические свойства композиций зависят от текстуры смеси.

в) исследованием композиционной неоднородности методом гель-хроматографии?

Работа 17. Определение композиционной неоднородности сополимера акриламида с малеиновой кислотой по данным полярографического анализа... 47

Для объяснения сложных механических свойств высокоанизотропных полимерных сеток необходимо иметь простое модельное представление об организации и взаимодействии структурных элементов и об их деформировании. Подобные модельные представления будут полезны при дальнейших исследованиях, в которых придется ограничиться примерами отдельных структурных моделей, поверхностно их касаясь или исключая большую часть других. В этом разделе будут описаны предложенные формы структурных элементов и типы их взаимодействия -на основе теорий деформирования композиционного материала. Подобные теории разработаны с учетом поведения при малых деформациях. Они могут быть распространены на теории прочности только в случае определения критериев ослабления, которые становятся эффективными в случае справедливости определенной теории деформирования.

Двухоболочечная модель Кернера [65] относится ко второй группе моделей. Из условия расширения сферического включения, окруженного однородной средой, вытекает требование непрерывности смещения и напряжения на поверхности включения. Предполагается, что однородная среда обладает упругими свойствами композиционного материала без включений. Модель связывает модули сдвига G, и объемного сжатия /С,- (или коэффициенты Пуассона V;) произвольного числа изотропных элементов с макроскопическими модулями Gc и Кс-

В случае изотропных включений, когда модуль упругости при сдвиге Gf сравним с матричным Gm, уравнение (2.5) описывает изменение комплексного модуля сдвига G* композиционного материала. В зависимости от объемного содержания Vj дискретной фазы его находят следующим образом:

Рис. 2.14. Расположение фаз в трех-оболочечной модели ван дер Поля [67]; модули объемного сжатия и сдвига (К, G), коэффициенты Пуассона v наполнителя (индекс f) и матрицы (индекс а), а также объемный состав наполнителя Vf определяют модули композиционного, материала К и G [76].

Комплексный модуль сдвига композиционного материала 45 Конформация 119, 120

Рассмотрим способы экспериментального определения коэффициентов Fi и Рц для случая плоского напряженного состояния (обобщенного), реализуемого в тонких пластинах и оболочках из композиционного материала. Если принять плоскость нагру-жения (деформирования) за плоскость Oalaz, а ось Оа3 направить перпендикулярно плоскости OaV, то уравнение (2.91) в развернутом виде для рассматриваемого случая запишется в таком виде (учитывается симметрия (2.90) ) :

Одной из основных задач механики композитов является задача проектирования материалов с заранее заданными жесткост-ными и прочностными характеристиками. Если армированный (композиционный) материал моделируется однородной анизотропной линейно упругой средой, то задача проектирования материала с заранее заданными жесткостными свойствами приводится к задаче теоретического определения модулей упругости (податливости) композиционного материала (так называемых эффективных модулей) по известным модулям упругости (податливости) компонентов.

Для решения данной задачи рассматривается элемент композиционного материала, па границе которого задаются воздействия, имитирующие воздействия, возникающие в испытательных машинах при проведении серии опытов (чистое растяжение, кручение, всестороннее сжатие и т. д.), для определения полного набора модулей анизотропного однородного материала.

Таким образом, теоретическое определение эффективных модулей приводится к серии краевых задач для представительного объема композиционного материала — ячейки неоднородности или области в форме стандартного образца с таким количеством ячеек, для которых, во-первых, можно (тем или иным методом) решить краевую задачу, и, во-вторых, образец достаточно точно имитирует композиционный материал как однородный.

Гипотеза Фойгта заключается в том, что в простейших опытах па чистое растяжение и всестороннее сжатие деформации по всему объему композиционного материала постоянны. Для модуля сдвига 0Кф и модуля всестороннего растяжения — сжатия К,;Ф композиционного материала получаются в этом случае, очевидно, такие формулы:

Второй предельный случай (гипотеза Рейсса) заключается в том, что в тех же простейших экспериментах предполагаются постоянными по объему напряжения; отсюда следует, что модули Скр и KlsP композиционного материала выражаются через Са, Gc, Кй, Кс по таким формулам:

Концентрация гидроперекиси Концентрация кислорода Концентрация мономеров Концентрация полимерных Концентрация рассеивающих Каталитическим разложением Концентрация стабилизатора Концентрации электролита Концентрации активного