ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Механические свойства однофазных студней из "Студнеобразное состояние полимеров" Механизм возникновения напряжения при растяжении высокоэластических тел, в том числе и студней сшитых полимеров, можно представить себе как стремление растянутых макромолекул (участков гибких цепей между узлами-сшивками) вернуться к статистически наиболее вероятной конформации клубка. [c.51] Са по мере увеличения степени набухания приближается к нулю. [c.53] При этом зависимость а К—от должна изображаться на графике прямой линией. Когда наступает отклонение от уравнения Муни — Ривлина или уравнения (7) вследствие приближения к полностью вытянутой конформации цепей, напряжение начинает резко-возрастать с увеличением степени деформации и достигается предел механической прочности системы (происходит разрушение). Далее, экстраполируя эту зависимость к бесконечно большой степени растяжения [при этом 1Д— -0 и второй член правой части уравнения (10) также обращается в нуль], мы получаем значение коэффициента С1. Наклон прямой а/(А,— -2) =f(Я,- ) дает значение коэффицента Сг. Если система подчиняется теоретическому уравнению (7), то наклон прямой должен равняться нулю, прямая будет проходить параллельно оси Л. . [c.53] Уменьшение предельной степени растяжения свидетельствует о том, что по мере увеличения частоты сшивок, т. е. уменьшения Мс, возможность образования свободно свернутых клубков отрезков макромолекул уменьшается. При очень высоких степенях сшивания, как это имеет место, например, в эбоните, обратимая деформация приближается к упругому растяжению стеклообразных тел, т, е. определяющим оказывается не энтропийный, а энергетический член уравнения (1). [c.54] Для набухших каучуков результаты экспериментов Мюллинса приведены на рис. II.6. Для отнесения к исходным линейным размерам значение V2(Td(X—поделено на кубический корень из степени набухания q. Здесь изображена серия кривых для различных степеней набухания (наибольшая степень набухания соответствует нижней кривой, наименьшая — верхней кривой),, но одной и той же степени сшивания. [c.55] Из рассмотрения кривых можно сделать следующие заключения. Предельная степень растяжения уменьшается по мере увеличения набухания. Для наиболее сильно набухшего образца (нижняя кривая, степень набухания около 2,5) предельное растяжение составляет около 150%, т. е. приближается к тем значениям предельного растяжения, которые типичны, как будет показано в гл. 1П, для студней второго типа (с эластичностью энергетического, а не энтропийного характера).. [c.55] Из рисунка следует также, что коэффициент Сг по мере увеличения степени набухания резко уменьшается наклон прямолинейных участков кривых в пределах приведенной серии экспериментов уменьшается приблизительно в 5 раз. [c.55] Другой прием определения этих величин заключается в установлении равновесных значений степени набухания, о чем будет сказано в следующем разделе этой главы. [c.55] Важной особенностью студней первого типа, вытекающей из механизма их высокоэластичности, является пропорциональность напряжения при постоянной деформации и соответственно модуля упругости абсолютной температуре, как это следует из уравнений (7) и (8). [c.56] В качестве примера такой зависимости можно привести экспериментальные данные Бешоу и Смита [10], полученные при измерении температурной зависимости напряжения образца каучука, сшитого в изотропном состоянии у-радиацией от кобальтового источника и подвергнутого затем набуханию в н-декане. Как видно из рис. II.7, на котором воспроизведены эти данные для степени растяжения 1,54, напряжение возрастает линейно при повышении температуры, что находится в полном соответствии с теорией. Отметим, что и для других исследованных в этой работе степеней растяжения (до 2,35) установлена прямая пропорциональность между напряжением и температурой. [c.56] Аналогичная температурная зависимость напряжения (а следовательно, и модуля упругости) при постоянном растяжении наблюдается и для студней с локальной кристаллизацией. Подробнее этот вопрос будет рассмотрен в гл. III в связи с сопоставлением свойств студней различных типов. [c.56] Рассматривая механические свойства студней сшитых полимеров, необходимо сделать одно замечание относительно поведения этих студней при большой продолжительности нагружения. Практически мы рассматриваем сшитые полимеры в набухшем состоянии как системы с полностью обратимой деформацией. Но для ненабухших сшитых полимеров известно явление ползучести, которое сводится к нарастанию деформации при большой продолжительности нагружения. После снятия нагрузки происходит очень медленное восстановление первоначальных размеров (упругое последействие). Для набухших полимеров времена релаксации значительно меньше, чем для ненабухших систем, поэтому можно не учитывать ползучесть и упругое последействие. [c.56] Прочностные свойства сшитых полимеров в набухшем состоянии могут быть очень грубо оценены путем пересчета прочности в сухом состоянии на поперечное сечение набухшего полимера. Механизм разрыва сводится к разрушению основных химических связей маК ромолекул в отличие от разрушения несшитых полимеров, где наблюдается смешанный механизм разрыв макромолекул по линии основных валентностей и скольжение цепей друг относительно друга (разрушение меж-молекулярных связей).. [c.57] В тех случаях, когда степень набухания сшитого полимера невелика и система подчиняется не теоретическому уравнению (7), а уравнению Муни—Ривлина, оказывается, что коэффициенты и Сг различны для области сжатия и области растяжения. Это обстоятельство еще больше усложняет теоретическую интерпретацию коэффициентов в уравнении Муни—Ривлина, хотя экспериментальные данные хорошо согласуются с этим уравнением. [c.58] Одной из причин расхождения между теорией и опытом в случае деформации сшитых полимеров является отступление от гауссовой статистики для цепей, закрепленных в сетке химическими связями. Однако практически для оценки таких характеристик, как частота сшивок или равновесное набухание сшитого полимера, подлежащее рассмотрению в следующем разделе, важны не абсолютные величины, а общие тенденции в изменении поведения системы при перемене параметров. [c.58] Вернуться к основной статье