Термины, связанные с цементом. Установившемся сдвиговом

Главная --> Справочник терминов

Установившемся сдвиговом секунды установившегося сдвигового течения при скорости сдвига у —"•' 2 с"1; б) через одну и через две секунды установившегося течения при растяжении со скоростью ё.р[ =-:; 1 с"1; в) через одну секунду сдвигового течения при у — 2 с'1 в направлении, перпендикулярном начальному.

т]'(со,у) и G'(co,y), получаемых 'при ортогональном наложении установившегося сдвигового течения и малоамплитудных гармонических колебаний. Функции т)'(ш,у) и G'(co,y), измеренные в таких экспериментах, но при параллельном наложении течения и колебания, также могут быть найдены исходя из изложенных соображений, но при учете дополнительного члена, выражаемого через произвольную релаксацию спектра по скорости сдвига.

с Андреевой [21] наблюдали очень резкое повышение интенсивности светорассеяния и увеличение его диффузности для ряда растворов полимеров по мере ухудшения качества растворителя. На основании результатов измерений зависимостей Ц0(с,Ту Дебай [22] сделал вывод, что зависимость d In Ц^/dT от с проходит через отчетливо выраженный максимум в области умеренных концентраций, если рассматривается область значений Т, приближающихся к тета-условиям. Аномальные зависимости т)0(с,S), подобные описанным в настоящей работе, наблюдали еще в 1945 г. Янсен и Колдуэлл [23], а позднее Тагер [24]. JB последней цитируемой работе, кроме того, было обнаружено резкое различие характера неньютоновского течения растворов ft хороших и плохих растворителях. Наиболее убедительные .наблюдения образования ассоциатов, или арегатов, при ламинарном сдвиговом течении внешне гомогенного раствора были описаны в работах [25, 26]. Эти результата трактовались Петер-лином [27], исходя из предположения о подавлении возможности разрушения зацеплений макромолекул в высоковязком растворителе. Идея о структурных процессах, происходящих при развитии установившегося сдвигового течения, также привлекалась [26, 27] для объяснения характера изменения касательных на-рряжений в предстационарной стадии деформирования растворов в высоковязких растворителях, причем в работе [28] гбыло показано, что аналогичные переходные явления наблюдаются и при использовании низковязких растворителей в случае, близком к тета-условиям. Для объяснения всех перечисленных явлений также может быть привлечен механизм, предложенный Петерлином, с тем добавлением, что структура полимера в растворе может стабилизироваться термодинамическими сегмент-сегментными взаимодействиями, которые в плохом растворителе способствуют сохранению структуры даже в отсутствие сдвиговых деформаций.

В условиях проявления аномалии вязкости режимы установившегося сдвигового течения описываются функцией / (т, у) = 0. Ее графическое изображение называют «кривой течения». Довольно часто опытные данные представляют также в виде зависимостей Т] (у) или TI (т). Так как при аномалии вязкости у изменяется сильнее, чем т, то зависимость т) (у) оказывается более слабой, нежели т] (т).

Такая качественная картина изменений релаксационных свойств полимерной системы при наложении установившегося сдвигового течения приобретает, количественную наглядность, если измерять динамические функции [зависимости G' (о) и G" (ш)] при одновременном наложении, например, установившегося течения и гармонических колебаний.

где у„ — скорость сдвига в условиях установившегося сдвигового течения; — амплитуда малых деформаций; о — частота!

Типичные результаты исследований динамических свойств полимера, измеренных при наложении колебаний вдоль направления установившегося течения, показаны на рис. 3.38, ^ где представлены частотные зависимости динамической вязкости т]', параметра AG — = G'/ш2 и угла механических потерь б при различных градиентах скорости установившегося сдвигового течения. При рассмотрении этого рисунка сразу же обращает на себя внимание своеобразный характер изменения угла механических потерь в зависимости от режима деформирования: с возрастанием YO в области низких частот угол 8 увеличивается и при этом существует такая частота, при кото-

Пунктирная линия соответствует зависимости т (у), измеренной для установившегося сдвигового течения при v=» (Simmons J. M., Rheol. Acta, 1968, v. 7, J\S 2, p. 182—188).

Зависимости г\' (<о) и G' (й>), получаемые при измерении динамических свойств полимерной системы, которая находится в состоянии установившегося сдвигового течения, могут быть поняты и количественно описаны, если принять, что по мере возрастания интенсивности воздействия на материал, выражаемой скоростью деформации, происходит подавление медленных релаксационных процессов, заходящее тем более глубоко по релаксационному спектру, чем выше скорость деформации. Этот вывод наглядно следует из экспериментальных данных, показанных на рис. 3.38 и 3.39, и может быть объяснен такими теориями, в которых учитывается влияние деформирования на скорость релаксационных процессов в материале. В грубой модели для получения качественного представления об особенностях проявлений вязкоупругих свойств среды при ее течении можно принять, что изменение релаксационного спектра происходит ступенчато при 6 0 (гДе 9 о — величина порядка у" *) и мгновенно следует за внешними колебаниями. В более точной модели следует учесть, что в действительности область изменения релаксационного спектра оказывается размытой, а колебания границы задерживаются вследствие тиксотропии полимерных систем. Каждому режиму установившегося течения можно поставить в соответствие релаксационные характеристики, отвечающие этому квазиравновесному состоянию материала.

Для установившегося сдвигового течения у не зависит от времени, и V =ух2, гдеу — заданный градиент скорости. Тогда для установившегося сдвигового течения компоненты напряжений можно выразить Следующим образом:

3.3. Нормальные напряжения и переходные режимы деформирования. Из-за различной чувствительности нормальных и касательных напряжений к разным областям релаксационного спектра [ср. формулы (4.12) и (4.13)] исследование переходных процессов при деформировании вязкоупругих жидкостей оказывается чувствительным способом измерения релаксационных свойств материала и определения ?0 по изменению касательных напряжений во времени т (t). Наиболее простым способом это может быть сделано на основе измерений зависимости т (t) в условиях постоянной скорости сдвига у = const и измерений релаксации касательных напряжений после внезапного прекращения установившегося сдвигового течения, тл(2).

При установившемся сдвиговом течении каучуков развивается высокоэластическая деформация; о ее значении можно судить, либо измеряя ее непосредственно (эластическое восстановление или усадка), либо оценивая развивающиеся нормальные напряжения [48, 49]. При этом в соответствии с (1.46):

Многие аморфные гомополимеры и статистические сополимеры в пределах обычной точности экспериментальных измерений оказываются термореологически простыми средами. Однако Плачек [23, 24] обнаружил, что температурные зависимости вязкости при установившемся сдвиговом течении и равновесной податливости полистирола не могут быть описаны уравнением ВЛФ с одними и теми же значениями констант. Влияние температуры на образование зацеплений макромолекул может привести к термореологически сложному поведению материала. Это положение было продемонстрировано на примере полиметакрилатов и их растворов [22, 23, 26, 31]. Принцип температурно-временной суперпозиции, сформулированный для термореологически простых материалов, очевидно, не может быть перенесен на полимеры, проявляющие множественные пер'еходы. Классические исследования в этой области были проведены Ферри с соавторами [5, 8] на примере полиметакрилатов с относительно длинными боковыми ответвлениями. Для этих полимеров комплексная податливость оказалась суммой двух компонент, каждая из кото--рых связана со своим набором времен релаксации, а именно, с релаксационными явлениями, обусловленными движением основной и боковых цепей.

5.1. Изменение динамических характеристик вязкоупругих материалов при установившемся сдвиговом течении. 312

Изложенные выше представления об упругих телах, вязких жидкостях и линейных вязкоупругих средах являются теоретическим фундаментом современных концепций реологических свойств-полимеров. Они основаны на модельном описании поведения полимеров как сплошных сред в простейших условиях деформирования. -Так, модель упругого тела описывает совокупность равновесных состояний среды, модель вязкой жидкости — поведение материала в установившемся сдвиговом течении, модель вязкоупругого тела с линейной зависимостью между напряжениями и деформациями — различные режимы деформирования при малых (стремящихся к нулю) напряжениях, деформациях и скоростях деформаций. Все эти случаи являются крайними из многообразия возможных процессов деформирования, но вместе с тем они являются важнейшими, так как любые сложные теории реологических свойств полимерных систем должны удовлетворять закономерностям их поведения в указанных простейших условиях.

и все более высокие производные {А} <"> при п > 2 тождественно равны нулю. Поэтому при установившемся сдвиговом течении жидкость Ривлина — Эриксена любого порядка проявляет точно такие же свойства, как жидкость второго порядка.

Применение нелинейного оператора^ Олдройда (см. гл. 1) в выражениях (3.50) приводит к следующим соотношениям между компонентами динамического модуля и напряжениями в установившемся сдвиговом течении:

В качестве последнего типичного примера использования дифференциальных операторов сложного строения для установления корреляции между напряжениями при установившемся сдвиговом течении и компонентами динамического модуля можно привести результаты, следующие из модели Т. Сприггса **.

Общей экспериментально наблюдаемой закономерностью в отношении корреляции зависимостей, характеризующих динамические функции и напряжения при установившемся сдвиговом течении, является совпадение значений т]0ст]'и?0с G'/ca2 в области малых значений аргументов, когда T~Y и а ~Y2- При возрастании у и 0) функции T(Y) и G" (о), с одной стороны, и функции а (у)/2 и G' («о), с другой стороны, начинают постепенно расхрдиться, так что

экспериментальным данным и указывает тем самым на сложный характер соответствия компонент тензора напряжений в установившемся сдвиговом течении и компонент динамического модуля. Таким

5.1. Изменение динамических характеристик вязкоупругих материалов при установившемся сдвиговом течении. Многие специфические свойства полимерных систем обусловлены влиянием деформирования на их релаксационные характеристики. Сущность этого явления состоит в том, что при течении среда подвергается непрерывному внешнему воздействию, характерное время которого определяется величиной у"1 (или характерная частота — величиной у)-Релаксационный спектр системы состоит из набора времен релаксации, распределенных в широком диапазоне значений. Поэтому существуют времена релаксации, много большие у *• По отношению к таким характерным временам релаксация происходить не успевает, и воздействие^ на систему приводит к тому, что в :квазистационарных узлах взаимодействия макромолекул накапливаются большие нере-лаксирующие нагрузки, что приводит к разрушению этих узлов.

Таким образом, при течении происходят изменения релаксационных свойств материала, распространяющиеся до тем меньших значений времен релаксации, чем,выше скорость деформации в установившемся сдвиговом течении.

Устойчивость полимерных Устойчивости различных Устройства обеспечивающие Утомления полимеров Увеличения эффективности Увеличения интенсивности Увеличения молекулярной Увеличения подвижности Увеличения растворимости