отношению амплитудных значений напряжения и деформации о0/е0 и фазовому углу 6, к-рые являются функцией со:

G' (©) = (а0/е0) cos б; G"(Конструктивное оформление этого метода более сложно, чем предыдущего, но он может использоваться в широком диапазоне частот для полимерных систем с разнообразными свойствами. В принципе не существует ограничений для измеряемых значений tg б, но на практике трудно определить с достаточной точностью значения б вблизи 90°, когда G"^>G'. Метод вынужденных колебаний обычно применяют для определения G'(co) и-С"(ш) в изотермич. условиях, хотя его можно использовать и для определения зависимости свойств материала от темп-ры или от времени (напр., при структурировании) при фиксированной частоте.

Метод резонансных колебаний основан на возбуждении гармонич. колебаний, совпадающих по частоте с собственными колебаниями образца. Резонансную частоту находят путем плавного варьирования возбуждающей частоты: на резонансной частоте со0 амплитуда возникающих колебаний проходит через резко выраженный максимум. Кроме щ, определяют полуширину Аса резонансной кривой — полуразность между частотами, отвечающими снижению вдвое резонансной амплитуды. Расчет С(ю) и G"(co) при растяжении проводят по ф-лам:

G'(w) = pi4„Acoo; С(ш)=рЛ„А(й0Асй (16)

где р — плотность, к — форм-фактор, определяемый размерами образца и способом приложения внешней нагрузки, А„ — численные коэффициенты, устанавливаемые теорией упругости для основной частоты (Ах) и обертонов (Л 2, Аа, . . .) и зависящие от способа закрепления образца в опорах. При крутильных резонансных колебаниях определяют G'(co) и G"(to) при сдвиге.

' ^ Распространение еолн^

Резонансные колебания

у I '

^ Вынужденные колебания

Измерения функций релаксации и ползучести

Свободно затухающие^ колебания

1 1 I I I I г

10 10"* 10~2 1 ШГ 10* 106 Частоты, гц

10' 10* 10* I 10"2 10"*- \йъ Время, сек

Рис. 2. Примерные частотные диапазоны применения различных методов измерения реологич. характеристик полимерных материалов.

Метод резонансных колебаний применяют для жестких материалов (кристаллич. и стеклообразных полимеров, армированных пластиков и др.), у к-рых tg 6^1. Он позволяет находить G'((o) и G"(©) для нескольких дискретных частот, отвечающих основной и вторичным модам колебаний образца. Варьирование этих частот возможно путем изменения массы и формы образца. Часто используют комбинированный (составной) образец, приготовленный в виде сэндвича, в к-ром слои образованы исследуемым полимером и материалом с заранее известными механич. характеристиками. Обычные значения щ, реализуемые резонансным методом, составляют от нескольких десятков до тысяч гц. Динамич. методы охватывают диапазон частот от долей гц до области ультразвуковых колебаний порядка 10* гц. При более высоких частотах, достигающих десятков Мгц, используют метод распространения продольных или поперечных волн, создаваемых колебаниями пьезокри-сталла. Этот метод в различных модификациях пригоден как для разб. р-ров, так и для жестких полимерных материалов. Примерные рекомендуемые диапазоны частот, в к-рых используются те или иные методы измерения вязкоупругих характеристик полимерных материалов, представлены на рис. 2.

Для исследования вязкоупругих свойств полимерных материалов при всестороннем равномерном сжатии измеряют изменения во времени гидростатич. давления в переходном режиме — при скачкообразном уменьшении (увеличении) объема образца. Кроме того, используют динамич. измерения при вынужденных изменениях объема по гармонич. закону и метод распространения продольных волн в объемных образцах.

Для определения вязкоупругих свойств полимеров в нелинейной области в принципе м. б. использованы все перечисленные выше методы измерения вязкоупругих характеристик при увеличении уровня задаваемых напряжений и деформаций. Однако результаты таких измерений не поддаются столь же строгой и однозначной трактовке, как измерения ij)(?) и ф(«) или G*(to) в линейной области, вследствие чего эти измерения имеют прежде всего смысл сравнительных испытаний.

Испытания полимерных материалов при больших деформациях в прикладных целях проводят в условиях одноосного растяжения с постоянной скоростью движения зажимов (см. Разрывные машины). В исследовательской практике получили распространение методы растяжения с постоянным градиентом продольной скорости е, что требует изменения относительной скорости движения зажимов во времени по экспоненциальному закону, а также в режиме постоянного напряжения, когда нагрузка корректируется в соответствии с изменением поперечного сечения образца. При малых деформациях, когда ёг<^1, эти методы эквивалентны, но при больших деформациях различия между ними становятся значительными. Метод испытания на растяжение в режиме e=const применяют как для твердых полимерных материалов, так и для расплавов.

Очень важны для полимеров, находящихся в высокоэластич. состоянии, а также для пленочных материалов испытания на двухосное растяжение, в к-рых определяют равновесные (или квазиравновесные) характеристики при варьируемом соотношении между значениями деформации в двух направлениях.

Важное значение для развития теории нелинейной вязкоупругости полимеров имеют методы, основанные на наложении двух типов деформации — больших и малоамплитудных, напр. наложение малоамплитудных гармонич. колебаний на растяжение до больших степеней вытяжки или на установившееся сдвиговое течение с большими скоростями сдвига. Эти методы позволяют с помощью неразрушающих испытаний определить изменения релаксационных свойств материала, происходящие при больших деформациях.

Перспективное направление в Р. п.— сочетание собственно реологич. методов с др. физич. методами, напр. реооптич. исследования (наблюдение в поляризованном свете за развитием напряжений и деформаций в образце, см. Фотоупругость), использование рентгенострук-турного метода для изучения превращений в материале при его деформировании и т. д.

Приборы и устройства, используемые в Р. п., широко различаются по виду объектов исследования, его задачам (сравнительные или исследовательские испытания), степени автоматизации измерений и др. Нек-рые приборы для определения динамич. характеристик выпускают в различных странах в промышленном масштабе, напр. торсионные маятники (США, Голландия, ФРГ), в основу конструкторской разработки к-рых положен метод свободнозатухающих колебаний; реогониометр Вайссенберга (Великобритания), основанный на использовании метода вынужденных гармонич. сдвиговых колебаний; прибор «Виброн» (Япония) для твердых полимерных материалов, основанный на методе вынужденных растягивающих колебаний, и др.

Приложения реологии полимеров

В случае текучих систем Р. п. используется для решения гидродинамич. задач, возникающих при теоре-тич. рассмотрении деформирования в рабочих органах перерабатывающего оборудования; экспериментально определяемые соотношения между напряжениями, деформациями и скоростями деформаций используют для формулировки ур-ний, обобщающих классич. ур-ния Навье — Стокса для движения вязкой ньютоновской жидкости. В случае твердых полимеров реологич. ур-ния состояния позволяют оценить деформативность и работоспособность полимерных материалов и композиций в различных конструкциях; реологич. модели дают возможность обобщить ур-ния теории линейной упругости, используемые в инженерных целях для определения сопротивления материалов.

Важная задача Р. п.— установление связей между реологич. свойствами и молекулярной и надмолекулярной структурой полимера, причем в ряде случаев чувствительность реологич. характеристик оказывается гораздо выше, чем традиционных методов оценки молекулярных параметров (напр., вязкость расплава несравненно более чувствительна к изменению мол. массы, чем характеристич.,вязкость разб. р-ра). Это позволяет использовать методы Р. п. для контроля качества полимерных материалов (типичный пример — измерение индекса расплава) или технологич. процессов получения и переработки полимеров.

Лит.: Виноградов Г. В., Малкин А. Я., Реология полимеров, М., 1977; Ферри Д ж., Вязкоупругие

свойства полимеров, пер. с англ., М-, 1963; Р е й н е р М., Деформация и течение, пер. с англ., М., 1963; его же, Реология, пер. с англ., М., 1965; М и д л м а н С, Течение полимеров, пер. с англ., М., 1971; Вязкоупрутая релаксация в полимерах, М., 1974; Rheology. Theory and Applications, v. 1—5, N. Y.,

1956—69. Г. В. Виноградов, А. Я. Малкин.

РЕОПЕКСИЯ (rheopexy, Rheopexie, rheopexie) —

возрастание вязкости системы при деформировании.

Различают собственно Р. (или антитиксотрон и ю) — увеличение вязкости во времени при постоянной скорости деформации, и дилатансию — возрастание вязкости по мере повышения скорости деформации, хотя дилатантное возрастание вязкости, по-видимому, невозможно без Р. Реопексия может наблюдаться

в р-рах и дисперсиях полимеров с сильным межмолекулярным взаимодействием, напр. в р-рах или дисперсиях

сополимеров метакриловой к-ты. В зависимости от режима деформирования одна и та же система может проявлять как Р., так и тиксотропию. Р. может быть настолько значительной, что система становится хрупкой

и разрушается при попытках повысить скорость течения. Основная общая причина Р. полимеров — структурообразование в системе макромолекул, к-рые при

приложении внешней силы принимают более выпрямленные конформации, что усиливает взаимодействие

активных групп, принадлежащих различным цепям, и

приводит к возрастанию вязкости. А. Я. Малкин.

РОСТ ЦЕПИ при полимеризации (chain growth, Kettenwachstum, propagation) — присоединение мономера к растущему концу полимерной цепи, приводящее к удлинению макромолекулы с сохранением реакционного центра. Р. ц.— основной элементарный акт полимеризации, ответственный за формирование макромолекулы.

Р. ц. протекает путем непосредственного присоединения молекулы мономера М к радикальному или ионному

реакционному центру Prt (см. Радикальная полимеризация, Ионн