ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основные сведения об акустических свойствах полимеров из "Акустические методы исследования полимеров" Одной из замечательных особенностей полимеров являются их резко выраженные вязкоупругие свойства, обусловливающие уникальный комплекс основных физико-механических свойств. [c.5] В действительности не существует идеальных ньютоновских жидкостей, полностью лишенных упругости, как и не существует идеально упругих тел, при любых условиях деформирования следующих закону Гука. На это одним из первых обратил внимание МаксвеллЧ Все реальные тела в той или иной мере обладают как упругими, так и вязкими свойствами. Однако вязкоупругое поведение многих материалов проявляется слабо, и поэтому их относят к одному из названных двух типов тел. [c.5] Полимерные материалы, как правило, проявляют и свойства упругих тел, и свойства жидкостей. Это приводит к специфической связи между напряжением и деформацией. [c.5] Действительная часть модуля упругости Re = Е получила название динамического модуля упругости, а мнимая часть хпЕ = Е называется модулем потерь. [c.6] Напряжение, изменяющееся по синусоидальному закону и не совпадающее по фазе с деформацией, можно разложить на две составляющие, одна из которых будет совпадать по фазе с деформацией, а вторая отличаться на я/2 при этом становится понятным смысл величин В и Е . [c.6] Под модулем упругости понимают величину напряжения, которое необходимо приложить, чтобы относительная деформация материала равнялась единице. [c.6] Динамический модуль упругости Е представляет собой действительную часть комплексного модуля упругости и равен отношению составляющей напряжения, совпадающей по фазе с деформацией, к величине этой деформации. Динамический модуль упругости характеризует величину энергии, получаемой и отдаваемой единицей объема данного тела за период. Далее будет показано, что при постоянной амплитуде колебаний с ростом частоты Е возрастает или остается постоянным. [c.7] Модуль потерь Е представляет собой отношение составляющей напряжения, отличающейся по фазе на л/2 от деформации, к величине этой деформации. Модуль потерь характеризует ту часть энергии упругих колебаний, которая превращается в тепло за один период колебаний. Когда сдвиг фаз между напряжением и деформацией становится наибольшим, Е проходит через максимум. Таким образом, Е характеризует диссипацию энергии колебаний в вязкоупругом теле. [c.7] Заметим, что лишь в случае идеально упругого тела б = = О и j l = , как это следует из формул (8) и (6). [c.7] До сих пор, под мы понимали произвольный модуль упругости, и все, что говорилось до сих пор о Е, / и их компонентах, справедливо для любого вида деформации. В дальнейшем под Е мы будем понимать модуль Юнга. [c.8] Одним из наиболее простых и надежных способов определения компонент комплексных модулей упругости является их расчет из экспериментальных данных по измерению скорости и коэффициента поглощения звука. [c.9] С —динамический модуль сдвига. [c.9] Для соответствующих типов волн, перечисленных выше, вместо компонент Л следует подставлять компоненты комплексных модулей L, Е и Г, а также скорости распространения (с,, с, с,) и коэффициенты поглощения соответствующих волн. [c.10] В различных акустических экспериментах оба типа взаимодействия проявляются весьма специфически. Например, скорость звука, измеренная в очень сильно одноосноориентированном полимерном волокне или пленке, конформации макромолекул которых близки к линейным, определяется в основном энергией внутримолекулярного взаимодействия и может достигать значений (8—12) 10 сл/се/с -значительно превышая скорость звука в неориентированных металлах. В то же время скорость звука, измеренная в одноосноориентированной пленке не вдоль оси ориентации, а перпендикулярно, определяется в основном энергией межмолекулярного взаимодействия и по величине— (1,2—1,5)-10 смкек — совпадает со скоростью звука в большинстве органических жидкостей. [c.12] е сильнее влияет на величину динамических модулей упругости одного и того же полимера, находящегося в разных физических состояниях, характер межмолекулярного взаимодействия. В стеклообразном состоянии, когда межмолекулярное взаимодействие достаточно велико, динамические модули упругости большинства линейных аморфных полимеров имеют величину порядка 10 динкм . В высокоэластическом состоянии, когда энергия межмолекулярного взаимодействия существенно меньше, динамические модули упругости тех же полимеров составляют 10 —10 дин см . [c.12] Модуль потерь, тангенс угла механических потерь (tg6), коэффициент поглощения звуковых волн определяются в основном типом и интенсивностью молекулярного движения. Размораживание почти каждого нового типа молекулярного движения приводит к появлению максимумов на температурной или частотной зависимости коэффициента механических потерь. Молекулярная подвижность, характеристиками которой являются модуль потерь и коэффициент поглощения, в сильной степени зависит от химического строения полимера. [c.13] В дальнейшем будет показано, что изменение энергии межмолекулярного взаимодействия, влияющее на молекулярное движение в полимерах, также заметно сказывается на величине и характере механических потерь. [c.13] Вернуться к основной статье