химический каталог




Компьютерное материаловедение полимеров

Автор А.А.Аскадский, В.И.Кондращенко

VIII.2. Коэффициент оптической чувствительности по напряжению

Полимерные материалы нашли широкое применение в поляризационно-оптическом методе исследования напряжений. Этот метод основан на обнаруженном Д.Брюстером явлении двулучепреломления, возникающем в прозрачных оптически изотропных материалах при деформировании и обусловленным анизотропией показателя преломления в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

В случае стеклообразных полимеров первым следствием прикладываемой нагрузки является изменение межатомных расстояний и валентных углов в полимерной цепи. Эти изменения определяют мгновенную упругую деформацию. Упругая деформация связана с подвижностью атомов, составляющих звенья макромолекул внутри статистического сегмента макроцепи. При деформировании полимеров, находящихся в стеклообразном состоянии, возникновение двулучепреломления и его величина в основном обусловлены смещением электронных оболочек атомов и электронных облаков, образующих химические связи, а также искажением валентных углов, что приводит к анизотропии поляризуемости элементарных звеньев макромолекул

В стеклообразном состоянии двулучепреломление иногда может быть также связано с упругой ориентацией оптически анизотропных макромолекул или их частей (например, подвижных боковых метальных групп в поли-акрилатах и фторидных групп в полиметакриловых эфирах) вблизи их равновесного состояния При этом возникает так называемая упругая составляющая двулучепреломления, которая достигает своего максимального значения практически мгновенно после приложения нагрузки. В случае идеальных упругих тел общее двулучепреломление определялось бы упругой деформацией, так как в этих условиях упруго деформированный полимер находился бы в равновесном состоянии. Однако следует отметить, что поведение реальных полимерных тел отличается от упругого. Для них характерно изменение деформации и величины двулучепреломления во времени даже в стеклообразном состоянии.

(196)

Для оптически чувствительных полимерных материалов, находящихся в стеклообразном состоянии, до определенных уровней напряжений применим экспериментально установленный закон Вертгейма. связывающий оптическую разность хода 6 в любой точке полимерной модели, находящейся в плосконапряженном состоянии, с разностью главных нормальных напряжений сц и о"2, действующих в плоской модели в той же точке, и толщиной модели с/

5 = С0(о,-а2)с/

или Ди = Л|-п2 = СА(0\-°г)<1, (197'

где С„ - коэффициент оптической чувствительности по напряжению; Ди -двойное лучепреломление; in и и2 - показатели преломления вдоль и поперек оптической оси.

Вводя в уравнение (197) значение длины волны света X, получают соотношение, связывающее двойное лучепреломление с порядком полос;

(198)

где m - порядок полос для данной длины волны X,

Коэффициент С„ обычно считают независящим от длины волны, но, как показали более тщательные исследования, это не совсем правильно. В практике поляризационно-оптического метода для характеристики оптической чувствительности полимерных материалов используют и другую величину - цену

(199)

, равную:

х

C°d'

В случае линейной зависимости между напряжением и деформацией двойное лучепреломление можно выразить через деформации. Тогда зависимость преобразуется к виду:

Й = С?(?,-?2У, (200)

где Се - коэффициент оптической чувствительности материала по деформациям; е> и Е2 - главные деформации.

Оба оптических коэффициента связаны между собой соотношением:

„ С„Е X

(201)

1 + ц

где ц - коэффициент Пуассона, Е - модуль упругости; eg - цена полосы материала по деформациям.

Поскольку величина двулучепреломления полимера в стеклообразном состоянии в известных пределах пропорциональна анизотропии поляризуемости связей элементарного звена, увеличение анизотропии поляризуемости макромолекулы, а следовательно, и оптической чувствительности полимера, может быть достигнуто введением в молекулу исходного мономера или олигомера групп с большой анизотропией поляризуемости, таких как ароматические кольца типа бензольных, нафталиновых, антраценовых, карбонильных групп и вообще молекулярных группировок, содержащих двойные или тройные связи, т.е. группировок, содержащих подвижные л-электроны.

В настоящее время имеется два подхода для численной оценки коэффициента оптической чувствительности С„ для полимеров на основании хими238

Глава VIII

Оптические и оптико-механические свойства полимеров

239

ческого строения повторяющегося звена. Первый подход, предложенный в работе [36], является эмпирическим.

В результате обработки большого количества экспериментальных данных в цитируемой работе предложено соотношение, связывающее С„ с параметрами химического строения повторяющегося звена полимера

Ее,

Са= .. U.,/n, (202)

N^AVi i

где С, - инкременты, характеризующие вклады каждого атома и типа межмолекулярного взаимодействия в коэффициент оптической чувствительности (табл.29); ?Д1^ - Ван-дер-Ваальсовый объем повторяющегося звена, складывающийся из объемов атомов, входящ

страница 55
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141

Скачать книгу "Компьютерное материаловедение полимеров" (8.44Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
Kodak ScanMate i1150WN
pcx50-e.d.
канал твц программа события
наклейки с футболистами

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(21.11.2017)