Релаксация механическая экспериментальные методы

Для реальных систем именно такая ситуация типична, и сложный релаксационный процесс представляют как суперпозицию независимых идеальных релаксационных процессов со своими временами релаксации, вводя функцию распределения времен релаксации (релаксационный спектр). В третьей части мы рассмотрим различные экспериментальные методы исследования релаксационных свойств полимеров и покажем, что наиболее эффективны методы, основанные на воздействии на полимер периодическими механическими силами и электрическим и магнитным полями с определенной частотой. Пока же остановимся на вопросе об особенностях перестройки структуры в полимерах, определяющих специфику их релаксационных свойств. [c.29]

При изучении зависимости свойств вязкоупругих материалов от скорости приложения нагрузки и температур возник важный экспериментальный метод, который позволяет получить данные для очень широкого диапазона этих параметров [1, 2, 3]. Основой принципа температурно-временной суперпозиции явилось правило влияние температуры на свойства аналогично действию времени приложения нагрузки. Любой показатель реологических свойств вязкоупругих тел, определенный при какой-либо температуре Т и скорости приложения нагрузки ш, меняет свое значение при изменении температуры до Т1 или времени до 0)1. Причем степень его отклонения может быть одинакова, независимо от того, за счет температуры или времени действия нагрузки произошло это изменение. Ферри с сотрудниками [11 показали, что зависимость всех механических и электрических свойств аморфных полимеров выше их температуры стеклования То может быть описана одной эмпирической функцией a , которая представляет собой отношение значений времени релаксации или вязкостей при температуре Т к Тв [c.67]

Книга состоит из восьми отдельных очерков, в которых основное внимание уделяется новым экспериментальным методам и результатам, ранее относительно слабо освещенным в обзорной и монографической литературе. Так, один из самых больших и интересных обзоров посвящен спектральным исследованиям (к ним относятся механическая релаксация и физические спектральные характеристики полиолефинов). К числу лучших страниц принадлежит и очерк о механических свойствах и структурных исследованиях полиолефинов. [c.7]

Для разных эластомеров на температурной зависимости механических потерь наблюдаются максимумы, соответствующие у-, р-, а- и Л-процессам релаксации. Установить природу Я-процессов, обычно проявляющихся на дискретных релаксационных спектрах (см. рис. 5.1, 5.5 и 5.6), можно лишь использовав независимые методы и в первую очередь метод внутреннего трения. Тщательные исследования температурно-частотных зависимостей механических потерь эластомеров показали, что на температурной зависимости фактора их механических потерь при Т>Тс наблюдается несколько. максимумов, меньших по высоте, чем а-максимум, проявляющийся в области механического стеклования при Тм- При этом проявляются три максимума, температурное положение которых (значения Т ) может быть рассчитано, напрпмер, для каждого Я-процесса из уравнения (5.6) с учетом формулы (5.2), и для каждого времени т,-методами релаксационной спектрометрии могут быть определены величины и В . Расчет значений Г, из спектров дает хорошее согласие с экспериментально наблюдаемыми при исследованиях методом внутреннего трения температурами релаксационных переходов [7]. [c.135]

Все эти экспериментальные факты свидетельствуют о том, что в процессе релаксации напряжения происходит перестройка микропористой структуры полимера, выражающаяся в перераспределении размеров микропор и их слиянии друг с другом. Таким образом, метод аннигиляции позитронов позволяет не только оценивать микропористую структуру полимеров, но и следить за ее изменением в процессе механического воздействия. [c.73]

Экспериментальные исследования [164] на ряде полимеров одновременно электрической и механической релаксации также привели к выводам, что хотя, как правило, температуры переходов по данным обоих методов совпадают, в отдельных случаях совпадения нет, как, например, для полиэфиров. Для поливинилацетата низкотемпературные максимумы (у и Р) на спектрах внутреннего трения четко выражены, а на спектрах [c.243]

Ранее, в гл. 3, было показано, что термодинамические параметры полимеров хорошо описываются методом инкрементов. Рассмотрим теперь, как, исходя из метода инкрементов и полученных в гл. 3 значений энергий химической связи, ван-дер-ваальсового взаимодействия, можно определить упругие и неравновесные свойства полимеров. При описании механических свойств полимеров будет использована модель [44], состоящая из двух элементов Александрова — Лазуркина [45], соединенных под углом. Эта модель дает возможность хорошо описать экспериментальные данные как при больших, так и при малых деформациях. Найденный с помощью данной модели спектр времен релаксации позволяет установить связь между временами релаксации (или переходами), определяемыми из акустических экспериментов, и временами, определяемыми из экспериментов по статической релаксации напряжения или ползучести. Кроме того, будет установлена зависимость между энергиями химической и межмолекулярной связи и упругими параметрами модели. Полученные соотношения имеют простой физический смысл и дают возможность рассчитать упругие свойства полимеров по химическому строению повторяющегося звена. [c.151]

В настоящее время известно большое число экспериментальных данных по изменению Тс полимера под влиянием поверхности твердого телг(. Эти данные получены различными методами (дилатометрическим, динамическим, по измерению механических свойств, теплоемкости, методами ЯМР, диэлектрической релаксации, радио-термолюминесценции и пр.). Так как каждый из этих методов имеет свои ограничения и позволяет выявить преимущественно какой-либо один тип молекулярных движений, то результаты, полученные различными методами, не всегда сопоставимы между собой. [c.89]

Книга представляет собой обобщение мирового и отечественного опыта в области создания научных основ и экспериментальной техники для измерения характеристик механических свойств полимеров, прежде всего жестких конструкционных пластмасс. Основное внимание уделяется методам измерения релаксации, ползучести и динамических характеристик полимерных материалов, имеющим строгое физическое обоснование. а также наиболее прогрессивным инженерным методам оценки механических свойств пластмасс. Особо обсуждаются сканирующие (неизотермические) методы. [c.2]

Известно, что повышение прочности искусственных целлюлозных волокон почти всегда сопровождается понижением из разрывных удлинений. Однако сущность этого факта пе была еще настолько ясна, чтобы предвидеть и объяснить возможные соотношения изменений между прочностью и разрывными удлинениями для волокон, упрочненных но различным механическим схемам при прочих равных условиях. Между тем упрочнение целлюлозного волокна разными методами при постоянстве всех других условий приводит при равных разрывных прочностях к разрывным удлинениям готовых волокон, отличающимся друг от друга в 2—3 раза, причем, что особенно интересно, такое резкое падение удлинений возможно даже при сравнительно более низких прочностях. Как это было показано в экспериментальных работах, обобщенных Каргиным и Слонимским [4] в единую теорию переходных состояний линейных полимеров, имеющих и ниже температуры химического распада, переход из вязкотекучего состояния в стеклообразное совершается через высокоэластическую область с исчезновением большого набора периодов релаксации и может осуществляться как за счет межмолекулярного, так и за счет внутримолекулярного взаимодействия звеньев цепи. Естественно предположить, что стеклование полимерных волокон связано с теми же причинами и что увеличение жесткости линейных молекул целлюлозы может совершаться под действием механического напряжения, приложенного извне. [c.270]

Реакция полимера на механическое воздействие зависит от температуры, продолжительности воздействия, молекулярного строения, морфологии и состава. В этом разделе рассмотрены различные факторы, в том числе молекулярная (и сегментальная) подвижность, определяющие те состояния, в которых могут существовать полимеры. Коротко обсуждены исследования вязкоупругих свойств при малых деформациях методами динамической механической спектроскопии, релаксации напряжения и испытаний на ползучесть. Для сопоставления большого числа экспериментальных данных и предсказания свойств полимеров при различных временах механического воздействия и температурах используется принцип температурно-временной суперпозиции. Более подробное изложение затронутых вопросов можно найти в оригинальных работах, в которых, кроме того, описаны и другие методы исследования полимеров, например, дилатометрия, ЯМР, метод диэлектрической релаксации. [c.32]

Суц ественным для читателя является то, что в книге приводится способ вычисления спектров релаксации и механических потерь на основе экспериментально определенных вязкоупругих функций. Несомненный интерес представляют приведенные в книге конкретные пр1 меры практ ческого применения различных динамических методов к исследованию вязкоупругих свойств полимеров. Автором проведена большая и очень ва.Ж ая работа по сбору в ед ое целое многочисленных сведений, необходимых для исследователей, работающих в области механик полимеров. [c.6]

В настоящей главе рассматриваются -спектральные методы исследования полиолефинов инфракрасная спектроскопия, метод ядерного магнитного резонанса, измерение механических и диэлектрических потерь. Все эти методы позволяют исследовать такие процессы в полимере, как колебания атомов и их групп и конфор-мационные превращения макромолекул. Поэтому везде, где это возможно, мы будем стараться объяснять экспериментальные факты особенностями молекулярного строения исследуемого полимера. Различные спектральные методы позволяют по-разному подойти к выяснению особенностей данного полимера и имеют, в сущности, очень мало общего. В соответствии с классической теорией методы инфракрасной спектроскопии и ядерного магнитного резонанса относятся к так называемым резонансным методам, а измерения механических и диэлектрических потерь связаны с явлениями релаксации или запаздывания. Общим между различными методами является то, что воздействие на исследуемый материал фактора X приводит к возникновению реакции этого материала, выражаемой фактором X. Если X изменяется по гармоническому закону, то и л изменяется по такому же закону, но в общем случае с отставанием по отношению к изменению X. Это положение может быть записано следующим образом [c.279]

Интересно заметить, что при увеличении разветвленности полиэтилена р-максимум сдвигается в сторону более низких температур, так же, как и начало сужения узкой линии (см. ниже) кроме того, при этом она становится более резко выраженной. Экспериментальные данные для р-перехода, определяемого методом ядерного магнитного резонанса, можно трактовать как аналог результатов механических испытаний, но, поскольку частота, используемая в методе ядерного магнитного резонанса (несколько десятков килогерц) намного выше, чем частота механических испытаний (около 1 кгц), р-иереход, определяемый первым методом, оказывается сдвинутым в сторону более высоких температур. Смит даже попытался вычислить энергию активации р-процесса для тефлона исходя из данных о зависимости температуры перехода от частоты в методах ядерного магнитного резонанса и механической и диэлектрической релаксации. [c.342]

Деструкцию или сшивание полимеров можно экспериментально изучать различными способами. Так, деструкцию длинноцепочечных молекул можно наблюдать путем измерений молекулярного веса, уменьшения массы образца в вакууме, спектроскопическими методами, с помощью ЭПР, по выделению кислорода, по изменению механических свойств,и т. п. Аналогичным образом сшивание можно обнаружить по изменению молекулярного веса, степени набухания, механических свойств, растворимости, спектров и т. д. Очень чувствительными методами изучения деструкции цепей и их сшивания для каучуков, которые представляют собой трехмерные сетки, являются методы измерения релаксации напряжения, [c.460]

Таким образом, исследования показали, что наличие частотной зависимости механических характеристик связующего при введении в него высокомолекулярного наполнителя может привести к возникновению закономерности в механическом поведении КПМ, которая ранее была обнаружена экспериментально и трактована как концентрационно-частотная (временная) суперпозиция [446]. При этом сохраняется и температурно-временная аналогия, поскольку при учете изменения скорости деформации прослоек кривые EJT) и iu) смещаются вдоль оси абсцисс без изменения наклона, т. е. не влияя на характер температурной зависимости времен релаксации. Заметим, что кривые частотных зависимостей с( ) при разных значениях Фн не могут быть совмещены путем только параллельного переноса вдоль оси частот, как это возможно при температурно-временной аналогии, поскольку они сдвинуты также и по оси ординат. Поэтому при использовании метода сшивания кривых при разных значениях фн в ограниченном диапазоне частот для получения кривых (о) в широком диапазоне частот требуется предварительное перемещение сшиваемых кривых вдоль оси ординат (модулей) на величину где Фн - концентрация наполнителя, при которой получена кривая К-коэффициент, полученный из уравнения [c.180]

Как указывалось в гл. 2, многие физические свойства очень чувствительны к присутствию примесей, и в стандартных учебниках по анализу рассмотрено много примеров применения неизбирательных методов [1]. Однако не все физические свойства можно привлечь для определения следов элементов (понятие следы относится к уровням концентраций менее 0,01%). Во-первых, точность измерения этих свойств не всегда достаточно высока (например, измерения температур замерзания и кипения, теплоты реакци , вязкости, поверхностного натяжения, упругости, скорости звука). Во-вто-рых, в настоящее время многие измерения еще очень сложны как теоретически, так и экспериментально (диэлектрическая релаксация, циклотронный резонанс, магнитоакустическое поглощение, внутреннее трение и свойств сверхпроводимости). Аналогично измерения оптических эффектов в твердых телах, включая люминесценцию, фотопроводимость и поглощение света, не всегда легко обеспечивают получение надежных данных о содержании примесей. В-третьих, другие свойства (например, восприимчивость или ширина линий спектра ферромагнитного резонанса) чувствительны только к определенным примесям в определенных основах. Не существует неизбирательного аналитического метода определения следов элементов, основанного на измерении магнитных свойств, поскольку структура пробы и присутствие компонентов в больших концентрациях по сравнению со следами играют доминирующую роль. В-четвертых, измерения термоэлектрических и некоторых механических свойств (вязкость, напряжение сдвига) можно использовать для подтверждения присутствия или отсутствия примесей, но их редко применяют как основной аналитический метод и поэтому они здесь не будут рассмотрены. Наконец, хотя многие свойства тела зависят от структуры, здесь не будут рассмотрены примеры обнаружения дефектов в кристаллических решетках (нанример, вакансий и дислокаций), поскольку эта тема слишком обширна. [c.376]

К числу других проявлений релаксационных процессов относится, например, хорошо известное явление упругого последействия. Однако почти все описанные исследования зависящих от времени механических свойств органических твердых тел касаются измерений релаксации напряжения, ползучести или механических динамических свойств. Причина столь большого интереса к этой области исследований заключается не только в необходимости получения конкретных инженерных данных относительно зависимости деформационных характеристик конструкционных материалов от времени, но и в том, что макроскопические вязко-упругие свойства, по-видимому, чувствительны к характеристикам движения атомов и молекул, которые в свою очередь зависят от молекулярной структуры вещества. Поэтому экспериментальное изучение релаксационных процессов и других нестационарных явлений, особенно когда оно проводится в широком интервале температур на материалах со специально подобранными изменениями химической структуры, является мощным методом получения информации о природе и типах движения молекул и о влиянии химического состава, молекулярного строения, физического состояния и т. д. Экспериментальные [c.329]

Механический метод определения хотя и является очень быстрым, доступным и достаточно надежным, тем не менее в большинстве практически встречающихся случаев он требует известной осторожности при оценке экспериментальных данных. В предыдущей главе показано, что механизм высокоэластической деформации, имеющий ясно выраженный релаксационный характер, может быть реализован только при определенных скоростях воздействия деформирующих усилий. В том случае, когда время релаксации превышает время действия силы, мы не сможем наблюдать развития высокоэластической деформации. Это значит, что высокоэластичность может быть реализована далеко не при всех значениях скорости воздействия силы. Даже обычная низкомолекулярная жидкость, например раствор канифоли в минеральном масле, может быть хрупко разрушена, если деформирующее усилие приложено с достаточной скоростью (рис. 88) 41. [c.137]

Наиболее полно рассмотрено линейное вязкоупругое поведение полимеров, связь явлений механической релаксации и релаксацпонных переходов с особенностями строения макромолекулярной цепи, проявления нелинейных вязко-упругих эффектов, включая переход через предел текучести. Изложены также основы экспериментальных методов изучения вязкоупругих характеристик полимерных материалов. [c.4]

В 19 в качестве жидкости исиользовался воздух, уровень затухания контролировался с помощью установки труб иа различные системы пружин. В экспериментальной установке [19] логарифмический декремент затухания легко определялся путем наблюдений за релаксацией амплитуды вибраций во времени, В настоящий момент пе существует метода Р1ычисления логарифмического декремента затухания. Экспериментальные значения логарифмичеекого декремента затухания еильр1о различаются (0,01—0,17), Наиболее часто потребляется значение 0,036, предложенное в [20] для медно-никелевых труб в конденсаторе с большой поверхностью парового пространства. Значение логарифмического декремента затухания зависит от механических свойств материала трубы, конфигурации нучка и вязкости жидкости в межтрубном пространстве. [c.326]

Это обусловливает необходимость создания и внедрения методов контроля качества сырья, материалов и готовых изделий, что является важным условием развития производства полимеров. Качество полимерного материала характеризуется совокупностью его свойств, определяющих пригодно материала для использованм в тех или иных целях. Современный уровень экспериментальной техники позволяет описать свойства материгша на всех у ювнях атомномолекулярном (фотоэлектронная, рентгеновская, электронная и колебательная спектроскопия, ядерный магнитный резонанс, рассеяние нейтронов, эмиссионный анализ и т.д.) надмолекулярном (диэлектрическая и механическая релаксация, рентгенография, электронография, анш гиляция позитронов, рассеяние синхротронного излучения и т.д.) макроскопическом (вязкость, прочность, удлинение при разрыве, сопротивление изгибу, электрическому пробою и т.д.). [c.22]

Экспериментальное исследование состоит из двух частей. Первая часть связана с изучением релаксации напряжений в образцах поли-2-метил-6-фенил-л-оксифенилена. Этот полимер был выбран для опытов на релаксацию как полимер, не кристаллизующийся ни при каких условиях. Тем же методом были выполнены предварительные исследования поведения образцов поли-2,6-диметил-п-оксифенилена. Во второй части описываются результаты исследования характеристик перечисленных выше материалов. На примере некоторых из этих образцов исследовали влияние отжига, закалки или содержания влаги на механическое поведение материала. [c.128]

Коппельман [229] на основании обширного экспериментального материала провел сравнение релаксационного поведения ПВХ диэлектрическими и механическими методами. Обобщенные им данные приведены на рис. IV. 16. Из этих данных следует, что между механическими потерями, измеряемыми при разных способах нагружения образца, существует такое же различие, как между механическими и диэлектрическими потерями. Однако расстояние по частотам между максимумами диэлектрических и механических потерь при 90, 100 и 110°С приблизительно постоянно и составляет примерно 1,5 порядка. Это свидетельствует о том, что процессам перемещения сегментов цепей при механическом и электрическом воздействии соответствует одинаковая энергия активации, т. е. при диэлектрической и механической релаксации элементарные акты перемещения имеют общий характер. [c.178]

Энергия Ео ответственна за затруднения при перемещении полимерных сегментов, причем было найдено, что она практически не зависит от строения сорбируемых молекул. По величине Ео, по-видимому, сопоставима с энергиями активации, полученными в других экспериментальных исследованиях движения сегментов методом изучения ЯМР, диэлектрических свойств или механической релаксации. Однако, как было найдено Мак-Коллом и Слих-тером [220], о для диффузии составляет около 15 кшл/моль для большого числа жидкостей в полиэтилене в противоположность значениям 8—12 ккал/моль, найденным другими методами. Большая величина энергии активации при диффузии указывает также на более сложную природу диффузионного процесса. [c.262]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология