|
|
|
Главная --> Справочник терминов Ультразвуковой деструкции Все больший интерес вызывает близкий процесс ультразвуковой деградации полимеров в растворе. В своем последнем обзоре Базедов и Эберт [29] описывают, что разрыв цепи под действием ультразвуковых колебаний происходит в результате где с — скорость распространения звука, см/с; v0 — частота колебания, Гц. •••. Для измерения скорости распространения ультразвуковых колебаний применяют приборы типа УКБ, ДУК (завод «Электро-точприбор», г. Кишинев), ИСЗУ (Опытное производство СКВ научного приборостроения Института механики полимеров АН ЛатвССР). Для прецизионных измерений используют высокочастотный (v0 = 1,67 мГц) прибор типа УЗИС-ЛЭТИ (Ленин-• градский электротехнический институт). Измерения времени прохождения t упругой волны через заданную базу I проводят методом сквозного прозвучивания при двустороннем доступе к образцу (см. рис. 1.1). Прибор типа ИСЗУ позволяет проводить измерения t методом встречного прозвучивания при одностороннем где Д? — погрешность прибора при измерении времени распространения ультразвуковых колебаний, с; vt — скорость распространения сдвиговых колебаний в исследуемом материале, мм/с; 8vt — допустимая погрешность измерения скорости У,, %. При этом для измерения параметров распространения продольных волн в условиях, соответствующих неограниченной среде, необходимо, чтобы поперечные размеры образцов были не меньше 5А-. Динамический модуль упругости вычисляют по скорости распространения ультразвуковых колебаний с использованием следующих формул. Для упрощения измерений и расчетов угол ф принимают равным 45°. Тогда в окончательном виде соотношения между скоростью распространения ультразвуковых колебаний и коэффициентами жесткости для ортотропных материалов могут быть записаны в виде, представленном в табл. 1 (расположение координатных осей показано на рис. 1.4). 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. Деструкция полимеров может происходить при самых разнообразных механических воздействиях, например при действии на полимер ультразвуковых колебаний высокой частоты. Ультразвуком называют упругие колебания с частотой выше 20000 гц. Теоретически область ультразвуковых колебаний должна простирайся до частот 1013—Ю1+ щ, выше которых распространение упругих поля невозможно, так как длина волны становится соизмеримой с межмолекуллриымн расстояниями в твердых телах и жидкостях или с длиной свободного пробега молекул в [а* зах. В настоящее времп наиболее высокие ультразвуковые колебания удалось наблюдать при частоте 10е гц. Ультразвуковые колебания создают поля oipOM-нои интенсивности н очень большие звуковые давления Гак, интенсивности поля 10 вт}см? в воде соответствует звуковое давление порядка 6.5 ат. Во ВНИКТИРПе разработан ультразвуковой дефектоскоп для контроля качества резинового покрытия. Частота ультразвуковых колебаний дефектоскопа составляет 200 кГц, угол наклона излучающего пьезопреобразователя 55е, приемных пьезопреобразовате-лей 50". Для ультразвуковой сварки применяют установки, в которых гок с ультразвуковой частотой (15—50 кГц) от генератора подается в обмотку вибратора. В результате этого в сердечнике виб ратора возникают продольные механические колебания, частота которых соответствует частоте тока. Вибрация передается на волновод и далее на свариваемые детали. В нижней части установки расположен отражатель с рычагом, на конец которого подвешивается груз, создающий давление на свариваемые детали. Таким эбразом, создается акустическая цепь: вибратор — волновод"-— свариваемые детали — отражатель. Энергия механических ультразвуковых колебаний переходит в свариваемых деталях в тепловую, в результате чего они свариваются. Ультразвуковая сварка требует применения дорогого и сложного оборудования, поэтому ее целесообразно применять лишь тогда, когда неприемлемы другие методы.- Деструкция полимеров может происходить при самых разнообразных механических воздействиях, например при действии на полимер ультразвуковых колебаний высокой частоты. Механическая деструкция полимеров в атмосфере инертного газа не является единственным методом получения свободных макрорадикалов из макромолекул. Подробно исследован и процесс ультразвукового воздействия на различные линейные полимеры в присутствии стабильных низкомолекулярных радикалов, в том числе а,а'-дифенил-^-пикрилгидразила*. Было установлено, что интенсивность ультразвуковой деструкции возрастает с увеличением длины макромолекулярных цепей. Например, разрыв цепей полиметилметакрилата с образованием макрорадикалов наблюдается начиная со степени полимеризации 20 000, для полистирола—с 30 000. В разбавленных растворах скорость образования макрорадикалов под влиянием ультразвука пропорциональна разности между степенью полимеризации Рп исследуемого полимера и предельно низкой степенью полимеризации Р'„ аналогичного полимера, при которой уже не происходит разрыв цепей под влиянием ультразвуковых волн: мощность- 100 Вт, экспоненциальный облучатель; константы скорости ультразвуковой деструкции, Примечания. ПИБ - Mn=5,4-105, Mw/Mn = 3,5; условия облучения - 22 кГц, 294 К, мощность - 100 Вт, экспоненциальный облучатель; константы скорости ультразвуковой деструкции, которые рассчитывали по уравнению Шмидта в интегральной форме [68] Ме/Мт + 1п(1-Ме/Мт) = = -К/С(Ме/М0)2т + Mc/Mj + ln(l-Me/Mj), где Ме, Mj, MT - значения молекулярной массы ПИБ: предельной (5-103), исходной и текущей. В процессе механохимической деструкции происходит постепенное снижение степени полимеризации и изменение кривой распределения по молекулярным массам. Образование свободных радикалов во время механической обработки доказывается расходованием стабильного радикала а, а'-дифенил-р-пикрилгидразила (с. 83), добавленного к полимеру. По скорости его расходования было установлено, в частности, что интенсивность ультразвуковой деструкции снижается с уменьшением длины макромолекулярной цепи, чем и объясняется падение скорости деструкции со временем. Свободные радикалы были обнаружены и в полимерах, находящихся В процессе механохимической деструкции происходит постепенное снижение степени полимеризации и изменение кривой распределения по молекулярным массам. Образование свободных радикалов во время механической обработки доказывается расходованием стабильного радикала а, а'-дифенил-р-пикрилгидразила (с. 83), добавленного к полимеру. По скорости его расходования было установлено, в частности, что интенсивность ультразвуковой деструкции снижается с уменьшением длины макромолекулярной цепи, чем и объясняется падение скорости деструкции со временем. Свободные радикалы были обнаружены и в полимерах, находящихся Кинетика ультразвуковой деструкции в разбавленных растворах (около 2-10 моль/м3) описывается уравнением [638] Рис. 232. Снижение степени полимеризации при ультразвуковой деструкции 1 % -ного раствора полистирола в бензоле для различных частот: При более подробном рассмотрении кинетических и энергетических параметров ультразвуковой деструкции растворов полимеров обращает на себя внимание взаимосвязь константы скорости деструкции, концентрации раствора полимера, объема озвучиваемого образца, плотности и интенсивности ультразвуковой энергии и формы колебаний [655—657]. Полагая энергетический выход продуктов деструкции на единицу подведенной акустической энергии « равным k/U,' где U=I-S (I — интенсивность ультразвука; 5 — площадь вибратора), получают уравнение вида Экспери'меяталыно при озвучивании 0,1—1%-ных растворов полистирола в бензоле с частотой 0,35; 0,75; 1,0; 1,5; 2,0, МГц при интенсивности (5—250) • 104 Вт/и2 установлено, что g-фактор более полно и обобщенно отражает энергетическую характеристику процесса ультразвуковой деструкции, чем просто время озвучивания. энергетический выход возрастает (рис. 234), .но не по прямой, а по кривой, стремящейся к насыщению. При использовании ^-фактора функция [t\]—f(g) не зависит от концентр^ащии раствора полимера (рис. 235). Исследуя кинетику ультразвуковой деструкции полидиметилсилоксана с .М0=5-105 в толуоле при /.равной (5—160)-104 Вт/м2 и частоте 1,5 МГц, установили, что скорость деструкции возрастает с увеличением / (рис. 236), но с худшим использованием энергии гари учете зависимости деструкции от g-фактора (рис. 237). Константа скорости деструкции функционально связана с объемом озвучиваемого образца V (рис. 238), так что наблюдается прямая зависимость константы 'от ^-фактора, учитывающего объемную плотность энергии, а не только объем (рис. 239). Однако определенной взаимосвязи между степенью деструкции, PQ, U и t даже при использовании такого обобщенного показателя, как g-фактор, не имеется. Как видно из рис. 240, на котором приведены данные ультразвуковой деструкции 0,1%-Hoiro раствора полистирола с А,=8120 при частоте 360 кГц (7 = 30-104 Вт/м2), при равенстве плотности подведенной акустической энергии скорость деструкции определяется условиями поглощения энергии, что в  Удовлетворяет требованиям Уплотнение структуры Упорядоченных кристаллических Упорядоченной структурой Удовлетворять следующим Упорядоченности полимеров Управления предприятием Управления технологическим Упрощающие предположения |
- |
Навигация