химический каталог




Энциклопедия полимеров. Том 2 (Л-Полинозные волокна)

Автор главный редактор В.А.КАБАНОВ

ходящихся между узлами вулканизационной сетки: GB = yN/RT (R — универсальная газовая постоянная; Т — абс. темп-ра; у — числовой множитель порядка 1, точное значение к-рого зависит от вида принятой физич. модели материала). Расчеты N по измеренной величине GB показывают, что для реальных материалов N следует рассматривать как нек-рую эквивалентную величину, характеризующую густоту сетки, образованной как химическими, так и физич. связями.

Энтропийная теория высокоэластичности и предсказываемые ею формы зависимости о(е) в равновесных условиях для различных видов напряженного состояния описывают деформационные свойства резин лишь в первом приближении, поскольку не учитывают изменение внутренней энергии макромолекулярных цепей при деформировании и возможность их совместного (кооперативного) деформирования.

При описании зависимости сг(е) для резин в равновесных условиях более сложными теоретич. ф-лами понятие о М. высокоэластичности теряет прямой смысл, поскольку в эти ф-лы входят не одна, а несколько теоретич. или эмпирич. констант, не являющихся М., который по-прежнему должен определяться в равновесных условиях как а/е.

Модули в неравновесных условиях. Понятие о М. может быть распространено на любые неравновесные режимы деформирования, когда отношение о7е становится зависящим от временного фактора (продолжительности или частоты деформирования).

Наиболее распространены измерения неравновесных характеристик полимерных материалов при малых деформациях, когда а ~ е (но отношение о/е зависит от временного фактора) и применимы соотношения линейной теории вязкоупругости (см. Больцмана — Волътерры уравнения, Реология). Определение М. в неравновесных режимах деформирования позволяет сопоставить значения М. с релаксационным спектром полимера, что дает возможность перейти к общей характеристике механич. свойств материала.

Известно большое число разнообразных способов измерений свойств полимерных материалов, описываемых М. в неравновесных условиях. Важнейшими из них являются метод создания гармония, колебаний в установившемся режиме (что связано с разработанностью соответствующего математич. аппарата и простотой применения определяемых в таком эксперименте величин к расчету зависимостей а или е от времени t при произвольном режиме нагружения), измерение релаксации напряжения o(t) при сохранении постоянной деформации и метод измерения деформации в режиме ползучести е(г) при задании постоянного напряжения.

При задании гармония, колебаний с частотой <в вначале осуществляется переходной (неустановившийся) режим деформирования и затем достигается установившийся режим колебаний, в к-ром измеряемые характеристики материала зависят только от со, но не от продолжительности деформирования. Если материал подвергается нагружению по закону о(г) = =а0 е ы [где a(t) — напряжение, изменяющееся во времени t по гармония, закону; о0 — амплитудное значение напряжения; со — круговая частота (со = 2л\, v —

число циклов в единицу времени); i — \ — 1], то в установившемся режиме при достаточно малых значениях о0 изменение деформации во времени описывается ур-нием:

Ф)=Б0Е*("><-«)

281

МОДУЛЬ

282

или е,

где б — разность фаз (или угол механич. потерь); s0 — амплитудное значение деформации. Величина б в общем случае зависит от частоты и темп-ры, но не от

Под

'О*

комплексным модулем упругости G* понимают отношение G* — '= a(t)!z(t) = G' G", где G' и G" — действительная и мнимая компоненты комплексного модуля упругости, часто наз. упругим модулем (или модулем запаса) и модулем потерь соответственно. Обратное отношение 1* =l/G* = s/a наз. комплексной податливостью, эта величина также используется для характеристики механич. свойств материала. Компоненты 1* = Г — И" связаны с компонентами G* соотношениями:

r=G7(G'2+G"2); /"=G"/(G'2+G"2)

Абсолютное значение комплексного модуля

|С*1=УС'2+С"2=О0/Е0

иногда наз. динамическим модулем.

Значение G" характеризует энергию А — -у е20 юС,

рассеиваемую при динамич. деформировании в единицу времени; G' — энергию, упруго запасаемую при динамич. деформировании и отдаваемую материалом при снятии нагрузки. Вместо G" иногда пользуются пропорциональной ему величиной модуля внутреннего трения К, равной 2лС.

Типичные зависимости G' от частоты при сдвиговых деформациях для основных классов полимерных материалов приведены на рис. 2. Он иллюстрирует сущестА

Рис. 2. Зависимости упругого модуля G' («модуля запаса») от частоты деформирования о для важнейших классов полимерных материалов: 1 — низкомолекулярный полимер, не обладающий высокоэластич. свойствами; 2 — аморфный линейный полимер, к-рый при низких частотах ведет себя как упруговяз-кая жидкость, при сред-материал и при высоких — как

них как высокоэластич.

стекло; з — сшитый полимер (резина), для к-рого плато высокоэластичности продолжается до сколь угодно низких частот; 4 — полимер с высокой степенью кристалличности. Константы В выбраны так, чтобы экспериментальные данные совмещались в одном диапазоне значений lgw. (1 дин/смг = 0,1 к/ж*).

вование основных областей релаксационных состояний - вязкотекучего с G' < 10* н/м2 (105 дин/см2); высокоэластического, к-рому отвечают примерно постоянные значения G' — плато с G =&; 105 н/м2 (10в дин/см2) и стеклообразного с постоянными значениями G' порядка 10е н/м2 (10го дин/см2), а также переходных областей, соединяющих области вязкотекучего и стеклообразного состояний с плато высокоэластичности. Максимальное значение G' (теоретически при со—>оо) наз. мгновенным модулем упругости. Эта величина практически отвечает квази-равновесному М. полимера в стеклообразном и кристаллич. состояниях. Минимальное значение G' для сшитых полимеров отвечает уровню плато высокоэластичности, а для несшитых (текучих) равно 0.

Темп-рная зависимость G' аналогична его частотной зависимости. Это лежит в основе принципа температур-но-временной суперпозиции, причем области низких частот отвечает высокая темп-ра.

Зависимости G" от частоты и темп-ры в целом подобны аналогичным зависимостям для G' тех же полимеров, но темп-рные зависимости G" или отношения G"/G' = = tg8 (наз. тангенсом угла механич.

потерь) обнаруживают ряд максимумов, соответствующих тем или иным характерным временам релаксации или их группам, что обусловлено специ-фич. релаксационными переходами в полимере (подробно см. Динамические свойства).

При измерении неравновесных свойств полимеров в режиме релаксации задают постоянную деформацию е — const и по изменяющемуся во времени t напряжению вычисляют т. наз. релаксационный М.:

GR(0=«(*)/»

* 6

где a(t) — напряжение в момент времени t. Зависимость Gr(t) (рис. 3) подобна G'(to), причем в первом

Igt-B

приближении Gr % G' при t = to-1; известны и более точные ф-лы, связывающие Gr с G'. Зависимость Gr(T), определяемая при t = const, подобна G (Т) при со = const.

Измерение развития деформации a(t) при a = const (см. Ползучесть) также дает информацию о свойствах материала, качественно подобную получаемой при измерениях С'(со) или Gr(t), а количественная связь между характеристиками материала, измеряемыми во всех этих режимах нагружения, устанавливается точными или приближенными соотношениями линейной теории вязкоупругости (см. также Реология полимеров).

Все описанные выше зависимости неравновесных значений М. от частоты, времени и темп-ры относились к области малых деформаций, когда М. не зависит от значения деформации. Важное значение приобретают также определения М. в неравновесных нелинейных режимах деформирования — при колебаниях или в статических условиях при больших деформациях. Хотя определение М. в этом случае не всегда однозначно, но общей закономерностью является то, что при увеличении деформации происходит разрушение внутренней структуры полимерного материала, вследствие чего обычно жесткость материала падает и уменьшаются эффективные (определенные тем или иным способом) значения М., характеризующие эту жесткость.

Методы экспериментального определения модулей. Методы измерений М. представляют собой частные случаи механич. испытаний полимерных материалов (подробно см. Испытания пластических масс, Испытания резин, Испытания химических волокон), отличающиеся необходимостью задания или вычисления таких количественных характеристик режима деформирования, как напряжения и деформации. Соответственно задачам измерений опыты могут проводиться в равновесных режимах, когда главной экспериментальной задачей является достаточно длительная выдержка образца в заданных условиях, чтобы завершились процессы релаксации, или в неравновесных режимах, когда существенно достижение установившегося режима и выполнение измерений в очень широком временном диапазоне — при частотах от 10~3 до 109 гц или продолжительностях нагружения от малых долей сек до многих сут. Для расширения частотного (временного) режима нагружения важной является возможность взаимного пересчета различных М., измеренных в ли283

МОЛЕКУЛЯРНАЯ МАССА

284

нейыой области, и использование суперпозиции принципа. Наиболее общими методами измерений М. при динамич. испытаниях являются способ возбуждения вынужденных гармония, нерезонансных или резонансных колебаний, создаваемых механическими или электромагнитными способами, измерение частоты и интенсивности снижения амплитуды свободно затухающих колебаний, а также (в области высоких частот) определение скорости распространения и интенсивности поглощения импульсов продольных или поперечных волновых колебаний. Для стеклообразных, высокоэластических и кристаллич. тел наиболее часто измеряются М. при растяжении, для жидких вязкоупругих тел — при сдвиговых деформациях.

Измерения М. выполняют: 1) для оценки темп-рных

и частотных границ различных областей физических

(релаксационных) состояний полимеров и темнературно-временных областей работоспособности материала,

в частности для прогнозирования долговременного

поведения материала при эксплуатации; 2) для изучения механич. свойств и релаксационных переходов

полимеров, что позволяет судить о

страница 79
< 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 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291

Скачать книгу "Энциклопедия полимеров. Том 2 (Л-Полинозные волокна)" (22.63Mb)


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

 

 

Реклама
облегченное перекрытие
Магазин КНС цифровые решения ШТК-М-47.8.10-1ААА - всегда быстро, выгодно и удобно.
готовые цифры из металла объемные
купить этажерку дерево

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
(29.05.2017)