Термины, связанные с цементом. Сдвиговых деформациях

Главная --> Справочник терминов

Сдвиговых деформациях Это уравнение отражает идеальное (ньютоновское) течение жидкости, которое характеризуется следующими тремя чертами: появлением сдвиговых деформаций при сколь угодно малых напряжениях, отсутствием эффектов упругости при течении и независимостью вязкости от скорости и напряжения сдвига. Полимеры, однако, обнаруживают отклонение от ньютоновского течения по всем указанным признакам. Во-первых, они могут проявлять признаки пластических тел, т. е. тел, характеризующихся наличием предела текучести — критического напряжения, только после достижения которого способно развиваться течение. Во-вторых, течение полимеров сопровождается накоплением высокоэластической энергии, что вызывает появление напряжений, перпендикулярных направлению течения, и, как следствие этого, разбухание экстру-дата, усадку образца и т. д. Полимеры, таким образом, наиболее ярко проявляют признаки вязкоупругих тел. Наконец, вязкость полимеров, как правило, сильно зависит от у и г, уменьшаясь с возрастанием последних (явление аномалии вязкости). Вязкость, соответствующая данному режиму течения и называемая обычно эффективной, будет рассмотрена ниже, здесь же мы остановимся на молекулярной трактовке ньютоновской вязкости:

При простом сдвиге (см. рис. 3.3, 6-2) деформация Ах приводит к смещению точки А в положение А', причем угол а мал. Это обусловливает одновременный поворот диагонали ОБ в положение ОБ', причем ср = а/2. Аналогично будет происходить сдвиговая деформация по оси у. Наложение сдвиговых деформаций по осям х и у приводит к вращению деформируемого объема.

величину напряжения гз,-. Важно еще раз напомнить, что в данном рассмотрении не будет учтено нагружение межфибриллярных проходных сегментов за счет сдвиговых деформаций (проскальзывание между микрофибриллами). При степени кристалличности 50% в в (2 — Е/Ес) раза меньше, чем еа, где Е и Ес — релаксационные модули всей микрофибриллы и ее кристаллических областей соответственно.

Рассмотрите единичный механический элемент Максвелла (см. рис. 6.6, а). При t < 0 элемент находился в покое. В момент t = 0 к нему прикладывается сдвиговая деформация Via (0- Установив, что напряжения в пружине и поршне одинаковы, а полная деформация представляет собой сумму деформаций пружины и поршня, получите (6.3-9) для случая сдвиговых деформаций. Решите это дифференциальное уравнение для случая экспериментов по релаксации напряжений, т. е. при у12 = = YO. и получите (6.4-2).

гивающих напряжений, обусловленных осевым ускорением потока. Вторая причина состоит в том, что под действием сдвиговых деформаций в капилляре может происходить распутывание полимерных цепей и уничтожение зацеплений.

Диспергирование наполнителей в среде низкой вязкости, т. е. при малых напряжениях сдвига, требует значительных сдвиговых деформаций, что достигается, например, увеличением продолжительности смешения, а также введением наполнителей на ранних стадиях, а пластификаторов — в конце цикла смешения.

В процессах переработки полимеров при совместном воздействии температуры и сдвиговых деформаций с большой скоростью могут протекать процессы деструкции, сопровождающиеся необратимыми изменениями вязкости, молекулярно-массового распределения, физико-механических и других свойств полимеров. Это не только существенно изменяет качество полимеров, но и влияет на эксплуатационные характеристики перерабатывающего оборудования [1].

При переработке каучуков и резиновых смесей огромную роль играют явления адгезии и трения перерабатываемого материала по отношению к рабочим органам оборудования. Например, уменьшение адгезии резиновой смеси к роторам резиносмесителя приводит к снижению сдвиговых деформаций и замедлению процесса смешения, так как происходит проскальзывание резиновой смеси в резиносмеси-теле. При обработке на вальцах это явление приводит к «шублению» и тоже замедляет процесс обработки смеси. При излишнем увеличении адгезии резиновой смеси к рабочим органам оборудования напротив происходит прилипание смеси к металлу, иногда «замазывание», что приводит, например, к повреждению и разрыву резиновой смеси при обработке на каландре, а при обрезинивании ткани является причиной оголения нити. Следует подчеркнуть, что адгезионные свойства полимеров имеют первостепенное значение при сборке многослойного резинового изделия. Необходимо учитывать техноло-

При этом происходит измельчение ингредиентов и случайное неупорядоченное их распределение. Качество резиновой смеси зависит от равномерности распределения в ней ингредиентов и ее способности перерабатываться без преждевременной подвулкани-зации, т. е. от свойств каучука, его вязкости и термопластичности, прочности, смачиваемости ингредиентов каучуком и склонности их к комкованию, сдвиговых деформаций, их напряжения и крутящего момента при смешении.

В процессе переработки каучуков скорость течения (сдвиговых деформаций) достигает высоких значений, превышающих 40— 50 с"1 в зазоре вальцов, 1000 с"1 в зазоре каландра. При этом частично разрушаются структуры каучук — наполнитель, образовавшиеся при хранении резиновых смесей.

На РИС 1 3 представлена схема различных сдвиговых деформаций, возникающих при действии касательных напряжении и широко распространенных при переработке эластомеров и их Дологических испытаниях. Сдвиговые деформации обычно не являются «чистыми» (см. рис. 1.3, а в том смысле что они сопровождаются вращением элементов объема [22]. Деформация чи-стоТо однородного сдвига приводит к такому же превращению круга, нанесенного на боковую грань единичного куба в эллипс как и при простом сдвиге, но без его поворота (рис. 1.3,6;. При

Аномалия вязкости полимерных систем связана с комплексом •'структурных изменений, происходящих при деформировании. К та->ким изменениям при сдвиговых деформациях прежде всего относится механическое разрушение пространственной сетки, образованной межмолекулярными связями.

ц тупщ у при сдвиговых деформациях; т)'—

Деформация «чистого» сдвига может быть практически реализована при растяжении широкой полосы резины (при некоторых реологических испытаниях), а также при каландровании, если лист смеси, проходя через зазор, занимает всю ширину валка [23, 24]. Необходимо отметить, что отличие «чистого» сдвига от простого делается несущественным при очень больших сдвиговых деформациях у, реализуемых при течении каучуков и резиновых смесей (^~Х=103—104).

При малых сдвиговых деформациях (s
Применение в смесителе геометрически 'более совершенной конфигурации четырехлопастного ротора, обеспечивающего смешение при оптимальных сдвиговых деформациях и тепловом режиме, позволило увеличить производительность резиносмесителя с 3,3 до 4,0—5,0 т/ч (т. е на 25% и более), сократить длительность цикла смешения со 180 до 120—145 с (т.е. на 25—30%), снизить удельный расход энергии на 15—20% и таким образом значительно повысить коэффициент полезного действия агрегата. В результате интенсификации процесса средняя мощность двигателя должна быть увеличена на 10—15%.

Такое представление механизма взаимодействия компонентов серных вулканизующих систем не учитывает их кри-сталлохимические характеристики. Между тем, при сдвиговых деформациях возможно столкновение между кристаллическими частицами ускорителей, ускорителей и серы, что, согласно теории молекулярных кристаллов, приводит к образованию эвтектических смесей и твердых растворов с избыточной свободной энергией, повышающей активность исходных компонентов.

Взаимная активация ингредиентов, обусловленная образованием эвтектических смесей, молекулярных комплексов и новых химических соединений, имеет место и при раздельном их введении в резиновые смеси. При этом эвтектические смеси получаются лишь в результате столкновения кристаллических частиц компонентов при сдвиговых деформациях, возникающих в процессе приготовления резиновых смесей, тогда как основная часть компонентов реагирует друг с другом в диффузионном режиме, т. е. после растворения молекул ускорителей и серы и их диффузии к поверхности кристаллических частиц оксида цинка с образованием молекулярных комплексов и полисульфидных соединений. Часть серы и ускорителей при этом не успевает взаимодействовать друг с другом и при охлаждении резиновых смесей мигрирует на поверхность.

Взаимоактивация компонентов серных вулканизующих систем в бинарных и сложных смесях путем образования эвтектических составов и молекулярных комплексов имеет место и в случае раздельного введения в резиновые смеси порошкообразных оксида цинка, ускорителей, СтК и серы. В среде неполярного каучука селективная адсорбция на кристаллических частицах оксида цинка будет в пользу молекул стеариновой кислоты, в то время как в смеси компонентов такая адсорбция предпочтительна для молекул ТМТД и МВТ (см. табл. 3.15). К тому же образование эвтектических смесей произойдет лишь при столкновении кристаллических частиц компонентов при сдвиговых деформациях, возникающих в процессе приготовления резиновых смесей, тоща как основная часть компонентов реагирует друг с другом в диффузионной области, т. е. после растворения и диффузии молекул ускорителей и серы к по-

Из формулы (6.15) видно, что величина ai характеризует изменение диэлектрических свойств твердого тела при сдвиговых деформациях. Если в выражении (6.18) положить ai = 0, получим выражение для Е* в жидкости. Соотношение (6.18) удобно представить также в виде:

В тех случаях, когда полимер не кристаллизуется и не подвергается дополнительной ориентационной вытяжке, такая макрофибриллизация не имеет места и волокно при сдвиговых деформациях разрушается по типу хрупкого излома. К таким волокнам относится, например, ацетатное (ацетилцеллюлозное) волокно, обладающее низкими усталостными: свойствами.

В результате в волокнах, прошедших стадию ориентационной вытяжки, создается не только ориентация макромолекул, что приводит к повышению прочности волокон на разрыв, но и скрытый распад волокна на макрофибриллы, что обусловливает повышение усталостных свойств, выявляемых при циклических сдвиговых деформациях волокна. На рис. 8а и б приведены примеры распада ориентированного волокна на фибриллярные образования и неориентированного волокна — на бесформенные фрагменты при воздействии набухающей среды.

Составляли соответственно Составляющих компонентов Составляют производные Составлении уравнений Состояния кристаллическое Состояния полимерных Состояния равновесия Состоянием равновесия Состояние образуется