ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Некоторые особенности акустических методов исследования полимеров из "Акустические методы исследования полимеров" Акустические методы позволяют быстро и точно измерять такие важнейшие параметры, характеризующие физические свойства полимеров, как динамический модуль упругости и механические потери. Выше уже говорилось о том, что эти параметры содержат информацию не только о важнейших физико-механических свойствах полимеров, но и об их структуре. Особенностью акустических методов является то, что их использование не приводит к изменению структуры полимерных материалов и разрушению исследуемых образцов. В этом смысле акустические (динамические) методы не могут быть заменены самыми надежными статическими механическими методами. [c.49] Исследование свойств полимерных материалов путем изучения удлинения, разрушающего напряжения, усталости, долговечности всегда связано с изменением структуры, а следовательно, и свойств полимерных материалов вследствие ориентации и других эффектов, обусловленных большой величиной механического напряжения, возникающего в материале, и относительно большими деформациями. Все это затрудняет и делает неоднозначной интерпретацию экспериментальных данных. Кроме того, при статических измерениях обычно используются образцы значительных размеров, которые подвергаются разрушению, и требуется сравнительно большие количества исследуемого полимерного материала. [c.49] Для наиболее полной характеристики полимерных материалов необходимо проводить акустические исследования в возможно более широком диапазоне частот и достаточно большом интервале температур. Один и тот же полимер (находящийся, например, в высокоэластическом состоянии) может иметь на низких частотах очень малый динамический модуль упругости — порядка 10 — 10 дин см , а на высоких частотах — порядка 10 ° дин/см При измерениях на одной фиксированной частоте и при изменении температуры в широких пределах один и тот же полимер может иметь в области низких температур динамический модуль порядка 10 дин1см , а в высокотемпературной области— 10 —10 дин/см . Так как реализовать широкий диапазон частот и большой интервал температур на одной экспериментальной установке невозможно, то акустические измерения можно проводить двумя способами. [c.50] Один способ заключается в изучении частотных зависимостей акустических параметров в широком диапазоне частот при постоянной температуре. Такой способ акустических исследований позволяет по частотным зависимостям компонент комплексного модуля упругости легко рассчитать спектры времен релаксации. Однако практически он почти никогда не реализуется, ввиду того что одна экспериментальная установка, как правило, не может перекрыть диапазон частот, превышающий 2— 3 декады. Между тем для того чтобы получить более или менее полную информацию о релаксационных процессах в полимере, требуется перекрыть диапазон частот, соответствующий 10—12 декадам. Этого можно достичь, проводя измерения на нескольких экспериментальных установках и используя несколько различных акустических методов, на образцах разных размеров и формы, полученных в различных условиях. Все это делает весьма затруднительным сопоставление таких экспериментальных данных. [c.50] Так как с точки зрения релаксационной теории изменение температуры на несколько градусов часто оказывается эквивалентным изменению частоты на порядок, то понятно, что измерение вязкоупругих характеристик полимеров в широком интервале температур будет эквивалентно изменению частоты на десятки декад. Этот второй способ изучения акустических свойств полимеров применяется наиболее часто. [c.51] Обычно акустические измерения стараются проводить на одной или нескольких частотах в интервале температур от —150 до -Ь300 °С. В связи с этим, естественно, возникает вопрос о том, на каких частотах предпочтительнее проводить такие измерения. Очень распространенным является мнение, что лучше всего проводить измерения на самых низких частотах. Сторонники этой точки зрения обычно утверждают, что при измерениях на высоких частотах релаксационные максимумы смещаются (с повышением частоты) в сторону более высоких температур и накладываются друг на друга, что резко снижает разрешающую способность метода. При этом упускается из виду другая любопытная особенность акустических измерений в полимерах при измерениях на низких частотах релаксационные максимумы оказываются смещенными в сторону низких температур и также могут сливаться, что, естественно, снижает разрешающую способность акустических измерений. [c.51] Наибольшей разрешающей способностью, по-видимому, обладают акустические методы, в которых используются частоты 20—2000 гц. Правильный выбор диапазона частот может иметь решающее значение для успешного решения конкретной исследовательской задачи. [c.51] В последние годы все шире применяются ультразвуковые импульсные методы определения вязкоупругих свойств полимеров. Эти методы отличаются быстродействием (время измерения составляет несколько микросекунд), позволяют проводить измерения в широком интервале температур (по крайней мере от 4,2 до 770 °К), поддаются автоматизации, сравнительно легко могут быть использованы для непрерывного контроля некоторых технологических процессов, связанных с получением изделий из полимерных материалов. [c.52] Ниже будут рассмотрены наиболее часто применяемые и перспективные методы измерения акустических параметров полимерных материалов. [c.52] Вернуться к основной статье