Главная --> Справочник терминов


Механических воздействиях Износ, поломки и старение __ это основные причины, по которым любые предметы утрачивают свою полезность. Износ обычно определяют как удаление материала с твердой поверхности в результате механических воздействий [16]. Количество материала, утраченного поверхностью, как правило, очень мало, и его с трудом удается замерить. Однако при воздействии высоких давлений и скоростей его оказывается достаточно для того, чтобы полностью нарушить нормальную работу механизма.

Степень диспергирования волокон в смесях можно улучшить путем повышения вязкости системы и, следовательно, величины сдвиговых напряжений. Так, например, заметное улучшение распределения углеродных волокон в смесях обеспечивается введением аэросила в смеси до введения волокон. В процессе смешения и переработки смесей с волокнистыми наполнителями, вследствие ориентации анизометричных волокон в направлении механических воздействий, образуется анизотропный материал.

Структурное стеклование обнаруживается по изменению температурного хода «статических» физических свойств вещества (теплового расширения, теплоемкости, удельного объема и т. п.) в отсутствие частотных и других механических воздействий. Но прежде всего оно обнаруживается по возникновению твердости, регистрируемой любыми методами.

и электрического сопротивления lg р. Рис „ 6 Два типа темпера-Если во всех экспериментах при- турных зависимостей физиче-меняется один и тот же режим охла- ских свойств полимеров при ждения (непрерывный или с остановка- пеР^°^,,„и,3 ми), то положение области стеклова- ~ """" ния на температурной шкале для всех свойств совпадает и не зависит от частоты механических или ультразвуковых колебаний. Вообще механические, электрические и другие виды силовых воздействий из-за самой природы структурного стеклования не влияют на Тс, если эти внешние воздействия достаточно малы. При оценке многих механических воздействий, например при измерении модулей упругости, необходимо считаться с тем, что только малые напряжения и деформации практически не влияют на структуру полимеров и, следовательно, на температуру стеклования.

Данные для натурального каучука, приведенные на рис. II. 13, подтверждают, что механическое стеклование наблюдается в структурно-жидком состоянии полимера, причем низкотемпературная область / соответствует твердому стеклообразному состоянию, а области // и III — структурно-жидкому, в котором реализуется как упруго-твердая (//), так и высокоэластическая реакция на воздействие (///). В зависимости от частоты механических воздействий ширина области твердого деформационного поведения изменяется и при некоторой частоте Vk = Ю~4 с"1 исчезает. Отсюда следует, что при очень медленных механических воздействиях е 0 ^ 104 с температура механического стеклования Ты. с полимера совпадает с температурой структурного стеклования Тс (при стандартной скорости охлаждения в несколько градусов в минуту),

Это уравнение хорошо подтверждается экспериментально для разных полимеров (рис. 2.9, где обозначено v=l/to). Из наклона прямой сразу же определяются значение константы В2, а следовательно, и постоянная U0f. При lgv=0 находится значение константы В\. Так как числовые значения т0 и с' известны, из соотношений (2.16) можно определить постоянную Ъ. Так, например, для натурального каучука f/0'=159 кДж/моль, Ь=0,47 кДж/(моль-К). Видно, что «механическое» стеклование наблюдается в 'структурно-жидком Состоянии полимера, причем низкотемпературная'область 1 соответствует твердому стеклообразному состоянию, а области // и /// — структурно-жидкому состоянию, в котором реализуется как упруготвердое (//), так и высокоэластическое состояние (///). В зависимости от частоты механических воздействий ширина области упруготвердого состояния изменяется и при некоторой частоте vfe=10~4 c-1 исчезает. Отсюда следует, что Т№ полимера при

Другим способом получения блок-сополимеров является разрыв цепи гомополимера с помощью излучений или механических воздействий с образованием свободных радикалов в месте разрыва цепи. Затем вводится мономер, который полимеризуется на этих радикалах с образованием больших блоков макромолекул, химически связанных с остатками макромолекул исходного полимера.

Помимо рассмотренных наиболее простых механических воздействий на полимеры, приводящих к развитию в них химических реакций, существует и ряд других видов воздействий, вызывающих механическое разрушение химических связей в полимерах, детальное рассмотрение которых содержится в монографиях [11, 12, 13, 15, 16]. Сюда относятся процессы дробления и измельчения, действие ультразвука, высоких давлений, ударные волновые воздействия и др.

разрывом химических связей в главной цепи полимерной молекулы. Такие процессы называют реакциями деструкции полимеров. При деструкции понижается молекуля рная масса, изменяется структура, а также физико-химические, механические, электрические и другие свойства полимеров. Деструкция полимеров происходит под действием тепла, света, ультразвука, окисления, радиационного облучения, механических воздействий и других факторов.

Механическая деструкция— это реакция разрыва цепи, протекающая под влиянием различных механических воздействий, которым подвергается полимер при его переработке (измельчение, вальцевание, смешение, продавлнвание вязких растворов или расплавов полимеров через капиллярные отверстия и др ) и при эксплуатации изделий. Так, при интенсивном механическом измельчении целлюлозы, крахмала> полистирола, полиизобутилена и других полимеров наблюдается понижение их молекулярного веса.

клеточной стенкой, который принимает на себя осмотическое давление, придает клеткам определенную устойчивую форму и защищает от внешних механических воздействий. У многоклеточных растений именно прочность клеточных стенок обусловливает способность организма сохранять постоянную форму и противостоять гравитационным, ветровым, волновым и другим механическим нагрузкам.

Характерной особенностью латексов акрилатных полимеров является высокая чувствительность их агрегативной устойчивости к содержанию гомополимера акрилатов в исходном мономере. Даже незначительные количества (следы) полимера в мономере способствуют резкому снижению устойчивости образующегося латекса как к действию высоких температур (при отгонке незаполи-меризовавшихся мономеров), так и при механических воздействиях на латекс (в процессе транспортирования).

При концентрации растворенного полимера, большей [лГ1, в растворах существенно возрастает вероятность взаимных контактов макромолекул, обусловливающая интенсификацию межмолекулярных взаимодействий и, как результат, возникновение аномалии вязкостных свойств. Характерной особенностью таких растворов является существенное подавление термодинамической гибкости сольватированных макромолекул и все более отчетливое проявление кооперативного характера изменений структуры растворов при тепловых и (или) механических воздействиях: изменение конформации индивидуальной цепи определяется возможностями, которые обеспечивают ей соседние сольватированные макромолекулы. Полимеры в вязкотеку-чем состоянии представляют собой псевдопластичные аномально вязкие жидкости.

Механическая деструкция (механодеструкция) - снижение молекулярной массы полимеров при механических воздействиях, приводящих к разрывам основной цепи макромолекул и сопровождающееся образованием свободных радикалов.

Используя спектроскопические методы исследования, автор рассматривает вопросы идентификации спектров свободных радикалов, образующихся при механических воздействиях. Для анализа структуры полимеров и явлений, происходящих в них под нагрузкой, применяются хорошо зарекомендовавшие себя методы электронного парамагнитного и ядерного магнитного резонансов, современной голографии, а также электронная микроскопия, масс-спектрометрия и малоугловое рентгеновское рассеяние. Совокупное применение этих методов показало, что механическое разрушение полимеров происходит при совместном действии внешней силы и теплового движения.

Будучи гибкой, полимерная цепь непрерывно флуктуирует, приобретая всевозможные конформации. Множественность кон-формаций непосредственно связана с вязкоупругими свойствами полимеров и во многом определяет их высокоэластичность. Молекулярная масса, характеризуемая степенью полимеризации, влияет на текучесть полимерных расплавов и растворов, а также на деформируемость и прочность полимерных тел. С ростом степени полимеризации механическая прочность и вязкость полимеров увеличиваются. С вязкостью полимерных веществ связаны релаксационные процессы, протекающие при различных механических воздействиях. Очевидно, что чем выше молекулярная масса, тем больше время, необходимое для установления равновесного состояния при механическом воздействии на пего.

Если изучаются релаксационные процессы при механических воздействиях, то быстрые процессы, с временами релаксации т< 1 с, выявляются динамическими или частотными методами, так

Данные для натурального каучука, приведенные на рис. II. 13, подтверждают, что механическое стеклование наблюдается в структурно-жидком состоянии полимера, причем низкотемпературная область / соответствует твердому стеклообразному состоянию, а области // и III — структурно-жидкому, в котором реализуется как упруго-твердая (//), так и высокоэластическая реакция на воздействие (///). В зависимости от частоты механических воздействий ширина области твердого деформационного поведения изменяется и при некоторой частоте Vk = Ю~4 с"1 исчезает. Отсюда следует, что при очень медленных механических воздействиях е 0 ^ 104 с температура механического стеклования Ты. с полимера совпадает с температурой структурного стеклования Тс (при стандартной скорости охлаждения в несколько градусов в минуту),

Получаемая таким образом информация сходна с получаемой при механических воздействиях в том смысле, что позволяет достаточно четко регистрировать по меньшей мере два из ,трех релаксационных состояний в аморфных полимерах и судить о влиянии кристалличности на релаксационные переходы в кристалли-. зующихся полимерах. (Некоторые дополнительные сведения по этому поводу см. в работах Борисовой [21, с. 34; 24, т. 2, с. 740— 754].) В то же время следует учитывать, что «электрический отклик» полимерной системы на воздействие электрического поля определенной частоты отнюдь не эквивалентен механическому отклику! Поэтому-то хоти метод диэлектрических потерь может быть применен для выявления области стеклования или размягчения, температура соответствующего максимума потерь может достаточно существенно отличаться от температуры структурного стеклования, так же как частота (при заданной температуре соответствующая максимуму) может отличаться от частоты «механического» стеклования.

очень медленных механических воздействиях с 6>Ю* с совпадает с Г**Р (при заданной скорости охлаждения в несколько Кельвинов

При достаточно энергичных механических воздействиях на полимеры (экструзия, вальцевание, действие ультразвуком, электрогидравлический удар и др.) происходит разрыв макромолекул с образованием активных осколков цепей (преимущественно радикальной природы). Поэтому если таким воздействиям подвергнуть смеси полимеров, то вследствие рекомбинации разнородных фрагментов макромолекул образуются блок-сополимеры:

Деструкция полимеров происходит при самых разнообразных механических воздействиях. Еще в 1934 г. Штаудингер установил, что при многократном пропускании растворов полимеров через капилляр вязкость раствора вследствие деструкции макромолекул уменьшается.




Межфазной поверхности Межмолекулярных расстояний Межмолекулярная конденсация Макромолекул образуются Межмолекулярного сцепления Межплоскостных расстояний Межтрубном пространстве Менделеева клапейрона Месторождений советского

-
Яндекс.Метрика