|
|
|
Главная --> Справочник терминов Небольших напряжениях При приложении небольших напряжений сдвига т происходит соответствующая деформация элементарного среднестатистического объема жидкости, сопровождающаяся относительным Недавно Мочерла и др. [40] исследовали динамическое поведение ИК-спектров ПЭТФ. Помимо уже рассмотренного влияния напряжения авторы обнаружили существование начальной области небольших напряжений (до 70 МПа), в пределах которой влияние напряжения (на полосу 973 см~' ПЭТФ) отсутствует. Путем обширных исследований пленок с различной термообработкой они пришли к выводу, что эта начальная область совпадает с областью упругих свойств образца. Очевидно, небольшие упругие напряжения передаются преимущественно вторичными силами, не вызывая осевого искажения цепей. Как мы уже отмечали, времена высокоэластической релаксации полимеров в стеклообразном состоянии очень велики. Поэтому при приложении сравнительно небольших напряжений стеклообразный полимер не может деформироваться по механизму высокоэластич-ности. Для объяснения способности полимерных стекол к большим деформациям при приложении высоких нагрузок необходимо учесть, что время релаксации, вообще говоря, является функцией не только температуры, но и напряжения и при больших напряжениях может заметно уменьшаться. Высокомолекулярные непредельные углеводороды построены из гибких макромолекул, вследствие чего они способны деформироваться на многие сотни процентов при воздействии небольших напряжений. Температуры стеклования непредельных углеводородов лежат значительно ниже комнатной, благодаря чему они сохраняют эластические свойства как при низких (ниже 0°С), так и при высоких температурах. подвижностью, молекулы жидкости легко перемещаются, их центры равновесия непрерывно изменяют положение. Поэтому жидкость легко меняет форму — течет под влиянием небольших напряжений, Рассмотрим природу высокозластической деформации на м> дели так называемого идеального каучука, т, е. тела, способно! сильно деформироваться без изменения объема при приложен! небольших напряжений. А. П. Александровым и сотр.2 было показано, что образец по лиметялмегакрллата, имевший при температуре ниже температурь стеклования определенную остаточную деформацию, после нагревания выше 7С приобретает исходные форму и размеры. Обрати мый характер больших деформаций, наблюдающийся у высокого лекулярных стекол, заставляет предположить соблюдение в с it к лообразцом состоянии тех же закономерностей, что и в высоко эластическом состоянии. Это весьма правдоподобно, так кат стеклование не является фазовьгм переходом (глава VIII), и поли мер об-ладаег одкнаьовой структурой при температуре выше i ниже Тс. Различие состоит лишь в том, что время релаксант полимера в стеклообразном состоянии очемь велико. Поэтому npi приложении сравнительно небольших напряжений стеклообразны! полимер по может снльтю деформироваться. образец несжимаем, т. е. деформируется при приложении небольших напряжений без изменения объема; подвижностью, молекулы жидкости легко перемещаются, их центры равновесия непрерывно изменяют положение. Поэтому жидкость легко меняет форму — течет под влиянием небольших напряжений. Различие в подвижности молекул обусловливает разный механизм диффузии в жидком и твердом состояниях. Для жидкого и газообразного состояний характерен так называемый групповой механизм диффузии, заключающийся в гом, что молекулы перемещаются вместе с соседними молекулами, которые могут одиовре-------- _.,-,—„„„,,,„„ ,, предост Рассмотрим природу высокоэластической деформации на модели так называемого идеального каучука, т, е. тела, способного сильно деформироваться без изменения объема при приложении небольших напряжений. ниже ; с- f сличив сосюиг лчшь в том, что время релаксации полимера в стеклообразном состоянии очепь велико. Поэтому при приложении сравнительно небольших напряжений стеклообразный полимер пе может сильно деформироваться. Задача. Вычислить &.Ер по результатам определения 12%-х растворов ПАН в ДМФ при небольших напряжениях сдвига (т = 5 Па), если при 20 °С Лэф,1 = 8,5 Па • с, а при 50 °С тьф,2 = 5,3 Па • с. Из теории Чевычелова следует, что основным механизмом, определяющим упругость образца при больших относительных удлинениях, является вытягивание участков цепи из толщи кристалла в аморфную область, а не энтропийная упругость. К недостаткам теории Чевычелова следует отнести то, что она не дает наблюдаемой на опыте локализации разрыва. Реальные полимеры при разрушении распадаются на две или более частей. Согласно же этой теории происходит разрыхление образца по всему объему. Кроме того, Чевычелов рассматривает только разрыв химических связей, но не учитывает обратный процесс —рекомбинацию концов цепей. Однако при небольших напряжениях рекомбинация разорванных связей может играть существенную роль и давать так называемое безопасное напряжение, существование которого отвергается теорией Чевычелова. Возможно, что именно неучетом рекомбинации связей объясняется столь большое расхождение вычисленной и измеренной концентрации концов цепей. При течении линейных полимеров могут иметь место и физические, и химические процессы. При небольших напряжениях (до 1 МПа) чаще всего реализуется «физическое течение» полимеров, когда не происходит разрыва и рекомбинации макромолекул, а также каких-либо изменений их химического строения. В этом случае проявляются высокая вязкость полимера (обусловленная большим значением его М), независимость температурного коэффициента вязкости от М и Р, а также особая роль напряжения (обеспечивающего снижение т) в процессе переработки) и высоко- противодеиствие не очень велико, и цепи при сравнительно небольших напряжениях распрямляются (изменяются их конформацни), что может сопровождаться очень большим удлинением образца. После снятия нагрузки цепи возвращаются в свое исходное состояние, т. е. сворачиваются, ii исходная длина образца восстанавливается. Следовательно, высокоэластическая деформация обратима. Явление вынужденной эластичности. Для стеклообразного состояния полимеров характерны малые величины деформации при небольших напряжениях Однако в отличие от простых низкомоле-кулярных стекол (канифоль, силикатное стекло и т. п ) стеклообразные полимерьг сохраняют в некотором интервале температур способность подвергаться при приложении больших усилий значительным деформациям, достигающим иногда сотен процентов. Молекулярная теория. Равновесному состоянию гибкой макромолекулы, как уже было сказано, соответствует конформа-ция статистического клубка. При постоянной температуре способность к изменению конформации определяется величиной потенциального барьера а6. Если энергия внешнего воздействия превышает величину 11$, то под действием внешних сил макромолекула изменяет свою конформацию за счет поворота звеньев вокруг связен на угол ц>, переходя из равновесного состояния в неравновесное. Поскольку интервал изменения угла ц> зависит от структуры полимера и для гибких макромолекул с низкой энергией активации довольно велик, то при сравнительно небольших напряжениях деформация образца будет большой. После снятия нагрузки под действием теплового движения макромолекула, находящаяся в неравновесной кон-формации, возвращается в равновесную и принимает первоначальную форму статистического клубка, т. е, деформация является обратимой. Линейная вязкоупругость наблюдается при относительно небольших напряжениях. При этом напряжения не изменяют начальную структуру материала, а следовательно, и упругие постоянные. При больших напряжениях структура может изменяться, что является причиной появления структурной нелинейной вязкоупругости. Если при этом напряжения не превышают предел упругости (при быстром растяжении), то закон нелинейной вязкоупругости примет вид, аналогичный (IX. 3): противодействует внешним силам. Однако это ^ ^ нд1 „жсппи противодействие не очень велико, и цепи при ^?каучуко""одобного сравнительно небольших напряжениях рас- полимера, Явление вынужденной эластичности. Для стеклообразного состояния полимеров характерны малые величины деформации при небольших напряжениях Однако в отличие от простых низкомоле-Кулярных стекол (канифоль, силикатное стекло и т. п ) стеклообразные полимеры сохраняют в некотором интервале температур способность подвергаться при приложении больших усилий значительным деформациям, достигающим иногда сотен процентов. Равновесному состоянию гибкой цепи соответствует ее свернутая форма (глава IV). Если при помощи внешние сил выпрямлять такие цепи, тепловое движение звеньев цепи противодействует внешним силам. Однако это противодействие не очень велико, и цепи при сравнительно небольших напряжениях рас-прямляются (изменяются их коаформацни), что может сопровождаться очень большим удлинением образца. После снятия нагрузки цепи возвращаются в свое исходное состояние, т. е. сворачиваются, tf исходная длина образца восстанавливается. Следовательно, высокоэластическая деформация обратима. Явление вынужденной эластичности. Для стеклообразного состояния полимеров характерны малые величины деформации при небольших напряжениях Однако в отличие от простых низкомоле-Кулярных стекол (канифоль, силикатное стекло и т. п ) стеклообразные полимер^ сохраняют в некотором интервале температур способность подвергаться при приложении больших усилий значительным деформациям, достигающим иногда сотен процентов.  Некоторые интересные Некоторые кинетические Некоторые наблюдения Некоторые непредельные Некоторые отклонения Некоторые положения Начальных микротрещин Некоторые превращения Некоторые родственные |
- |
Навигация