Главная --> Справочник терминов


Поведения полимерных температурах 20—60°С, значениях поперечного напряжения 10—50 МПа и интервале долговечности 0,3—10000 ч. Такие результаты, которые уже нельзя обобщить в графическом виде зависимостями более чем от трех параметров, формируют важную основу нашего понимания поведения материала в исследуемом многомерном пространстве. Путем варьирования параметров возможны отбор материала и оптимизация его свойств в такой мере, в какой это допускает модельная математическая структура коэффициентов зависимости свойство—

случае нет строгого различия между формами поверхностей ослабления при течении и разделении материала на части (хрупкое разрушение). Это свидетельствует о том, что в подобных изотропных полимерах начало ослабления сильно зависит от напряжений сдвига независимо от основного поведения материала. Дики и Смит [25] для БСК, подвергаемого разрушению при двуосном растяжении с равномерным распределением нагрузки по осям, и Донг [28] для высоконаполненного фторэластомера («вайтон»к) не обнаружили единственной критической величины а* или е*.

В вязкоупругих моделях сплошных сред, рассмотренных в данном разделе, используются теория высокоэластического состояния и принцип температурно-временнбй суперпозиции. При этом неявно принимается молекулярная природа вязко-упругого поведения материала, но явно не вводятся такие неконтинуальные понятия, как дискретность вещества, неравномерность структуры, упорядочение молекул, анизотропия молекулярных свойств, распределение молекулярных напряжений и накопление энергии деформации. Если отдельные акты молекулярного масштаба и неравномерность распределения напряжения или деформации незаметны или не представляют большого интереса, то вполне допустимо представление твердого тела как сплошной среды.

к хрупкому происходит в том случае, если температура понижается и (или) скорость нагружения возрастает до необходимого значения. Структурное ослабление, связанное с продолжительной деформацией ползучести, вызывает в конце концов состояние локальной вынужденной эластичности. Поперечная деформация ползучести рассмотренной выше трубы из ПВХ при GV — 42 МПа представлена на рис. 8.34. Хорошо видны характерные участки кривой ползучести: мгновенная (упругая) деформация ео, основная фаза уменьшения скорости деформации, вторая фаза постоянной скорости деформации и третья фаза — ускоренной ползучести. В пределах последней фазы скорости ползучести велики, а материал пребывает в состоянии вынужденной эластичности. Подобное состояние обычно легче всего достигается для наиболее сильно напряженного материала, т. е. для образца с наименьшим поперечным сечением. Было предложено несколько способов расчета поведения материала при ползучести, а возможно, и последующего ослабления. Эти способы опираются соответственно на теорию

Имеются три представляющих практический интерес аспекта поведения материала, вытекающего из бункера и загрузочных устройств: нарушение течения, кинематика потока и расход.

Рис. 8.13. Области различного поведения материала, установленные с помощью радиографической техники, при его истечении из двухмерного плоского загрузочного устройства. Пояснения в тексте.

предсказания поведения материала при длительной

Значения, полученные на основании рис. 10.3, верны только для образцов той же формы, испытываемых в тех же условиях, которые отражены на графике. Эти значения могут быть использованы только для приблизительного расчета поведения материала в условиях эксплуатации; более точные сведения можно получить, испытывая не образец, а настоящую деталь. Это относится, разумеется, не только к полиуретанам, но и ко всем эластомерам.

Соответственно разделению химической реакции сшивания эластомеров на два периода рассматривают две математические модели поведения материала. Первая модель описывает индукционный период, для чего вводится понятие скорчинг-индекса, представляющего собой отношение фактической и теоретической продолжительности индукционного периода при изотермической реакции и имеющего значения в пределах от 0 до 1. В неизотермических условиях скорчинг-индекс ? равен

Химическая структура полимера, т. е. химический состав и способ' соединения атомов в макромолекуле, однозначно не определяет поведения материала, построенного из этих макромолекул.

При деформировании эластомеров большую роль играют нестационарные эффекты, развивающиеся в период, когда напряжение сдвига еще не достигло или уже превысило устойчивое значение. Для линейного вязкоупругого поведения материала напряжение при постоянной скорости сдвига .во времени (с момента приложения нагрузки) должно увеличиваться монотонно, асимптотически приближаясь к постоянному значению (рис. 1.11). При этом вначале (в области возрастающей ветви кривой) материал ведет себя подобно упругому телу, и тангенс угла наклона касательной к кривой в начале координат приближенно может характеризовать мгновенный (динамический) модуль упругости [6]. Асимптота, к

Если смещение цепи происходит не в состоянии статического равновесия и не путем одного всплеска тепловой флуктуации, то перемещение цепи не будет обратимым вдоль линии наименьших значений энергии и потребует больших затрат энергии, чем в предыдущих случаях. Чувствительная к скорости энергия, затраченная «а единицу расстояния вынужденного перемещения сегмента цепи, эквивалентна силе сдвигового трения т,-. Широко исследовалась и обсуждалась в литературе [25] реакция цепей на усилия сдвига в растворе. Было выдвинуто большое число различных молекулярных теорий вязкоупругого поведения полимерных цепей в растворе. С помощью подобных теорий рассчитывается связь между молекулярной массой М (или степенью полимеризации Р), вязкостью раствора r\s, внутренней вязкостью [ii]=lim(Ti— t\s)/ct\s, коэффициентом молекулярного трения ?о и средним квадратом расстояния

Математический фундамент теории механического поведения полимерных материалов был заложен еще и трудах Л. Болъцыапа и В. Вольторра, однако новое развитие эта теория получила в 40—50-е годы в трудах советских и зарубежных ученых — А. П. Александрова, Т. Алфрея, А. А. Ильюшина, В. А. Каргипа, Ю. С. Лазуркипа, ТО. Н. Работнова, А. Р. Ржаницына, Д/к. Ферри и многих других: к настоящему времени эта теория получила стройную и законченную форму, что отражено во многих обобщающих монографиях, а также в ряде учебных пособий — Г. М. Бар-тепева, А. А. Ильюшина. Р. Кристеисепа, В. В. Москвитипа, А. К. Малмейстера, Б. Е. Победри, А. Р. Ржапицыпа, В. П. Та-мужа, Г. А. Тетерса и других.

ватной молекулярной теорией поведения полимерных цепей. К сожалению, несмотря на большое число работ, проводимых в этой области [48], предсказания существующих теорий носят весьма ограниченный характер. Молекулярные теории слабоконцентрированных растворов полимеров разработаны в значительно большей степени и лучше описывают поведение отдельных молекулярных цепей в поле механических напряжений. В основе всех этих теорий лежит детальный анализ сил, действующих на отдельную молекулярную цепь. К таким силам относятся: силы гидродинамического сопротивления, которые стремятся сориентировать цепи в направлении движения; силы, возникающие вследствие броуновского движения, стремящиеся разориентировать (свернуть) цепи; и силы межмолекулярного взаимодействия.

По характеру поведения полимерных материалов под воздействием механических нагрузок (при комнатной температуре) все высокомолекулярные соединения делятся на три большие группы.

Среди многочисленных полимерных материалов наибольшее практическое применение пока находят материалы на основе представителей первого класса полимеров - карбоцепных высокомолекулярных соединений. Из кар-боцепных полимеров можно получить ценнейшие материалы - синтетические каучуки, пластмассы, волокна, пленки и т.д., и исторически именно эти полимеры нашли первое практическое применение (получение фенолофор-мальдегидных смол, синтетического каучука, органического стекла и др.). Многие из карбоцепных полимеров стали впоследствии классическими объектами для исследования и создания теории механического поведения полимерных тел (например, полиизобутилен, полиметилметакрилат, полипропилен, фенолоформальдегидная смола и т.д.).

Сложность реализации этой идеи связана с двумя основополагающими собенностями поведения полимерных материалов, которые требуют разъяс-

Вся изложенная выше процедура аппроксимации кривых релаксации напряжения о(0 справедлива для случая линейного механического поведения полимерных материалов, когда параметры процесса не зависят от его длительности и величины деформации. Следует остановиться на возможности описания нелинейных релаксационных процессов, которые для полимерных материалов являются наиболее характерными даже при малых деформациях.

Благодаря этой аналогии, оказалось возможным применить для описания поведения полимерных клубков аппарат теории магнетиков, а поскольку к этому времени уже было выяснено, что поведение всех систем вблизи точки фазового перехода второго рода (критической точки) подчиняется гипотезе подобия (скейлинга), то, соответственно, и поведение полимерных клубков достаточно большой молекулярной массы стало естественным анализировать, используя скейлинговый подход.

Основные закономерности вязко-упругого поведения полимерных цепей, следующие из существующих-представлений о поворотно-изомерных механизмах молекулярного движения (см. раздел 1), проще всего получить-на одномерной модели [137—139, 131]. Такая модель представляет собой набор из Z шарнирно-сочлененных звеньев одинаковой длины, которая для удобства принимается равной единице. На рис. 7

Особенности поведения полимерных материалов при циклических напряжениях определяются прежде всего их релаксационными особенностями. Циклические напряжения сопровождаются увеличением температуры образца. Причиной саморазогрева является внутреннее трение, приводящее к отставанию деформации от приложенного напряжения и в свою очередь зависящее от физико-химических свойств полимера (молекулярная и надмолекулярная организации, межмолекулярное взаимодействие, сегментальная подвижность, наличие свободного кинетического объема).

ность молекулярных цепей полимеров, находящихся на этой границе, и на их зависимость от толщины поверхностного слоя. Наблюдающееся расширение спектра времен релаксации указывает на то, что граница раздела оказывает различное влияние на подвижность тех или иных релаксаторов, участвующих в суммарном движении. Основной причиной изменения релаксационного поведения полимерных цепей в граничных слоях является обеднение кон-формационного набора цепей вблизи межфазовой границы вследствие конформационных ограничений, накладываемых поверхностью, или вследствие взаимодействия с нею.




Повышенной концентрации Повышенной прочностью Повышенной скоростью Повышенной стойкостью Повышенной термической Повышенной водостойкостью Повышенное сопротивление Повышенную эластичность Повышенную реакционную

-