Деформации полимера

Рис. 80. Зависимость деформации полимера от температуры при постоянной нагрузке

Релаксационные явления в полимерах. Многие свойства полимеров и, в частности, механические и диэлектрические свойства обнаруживают своеобразные особенности, обусловленные частично замедленной реакцией материала на внешние воздействия. Всякая деформация полимера под действием внешней силы не сопровождается мгновенной перестройкой внутренней структуры до состояния равновесия, отвечающего новым условиям. Для этого требуется некоторый промежуток времени, пока все частицы в соответствии с этими условиями придут в равновесие. Процесс перехода частиц в новое состояние равновесия называется релаксацией. (Релаксацией буквально называется ослабление, в данном случае имеется в виду ослабление напряжения, созданного внешним воздействием). Так, если быстро деформировать полимер и [c.579]

При еще. более высоких температурах за время нагружения успевает произойти не только изменение формы макромолекул и отдельных их частей, но и заметное перемещение макромолекул как целого (их центров тяжести) относительно друг друга под действием внешней силы. В результате происходит развитие необратимой деформации полимера, т. е. его течение. Температура, при которой наряду с. обратимой высокоэластической становится значительной и необратимая деформация, называется температурой текучести. [c.141]

Релаксационный характер деформации полимеров оказывает влияние на многие механические, диэлектрические и другие свойства их. Так, при периодически действующей внешней силе деформация полимера в условиях, когда время релаксации значительно, будет в той или другой степени запаздывать по сравнению с действием силы. В результате этого при короткопериодических (высокочастотных) воздействиях полимер проявляет более высокий модуль упругости (точнее — модуль эластичности), а следовательно, и меньшую эластичность, чем при постоянно действующей силе. [c.581]

Релаксационный характер деформации полимеров необходимо учитывать и при исследовании термомеханических кривых ( 236). Полная высокоэластическая деформация данного полимера при одинаковой нагрузке довольно слабо зависит от температуры, но скорость достижения этого состояния сильно возрастает с [c.581]

Упругая деформация полимера (Й1) зависит от температуры. При температуре Т > Т . полимер находится в вязкотекучем состоянии и ему свойственна пластическая необратимая деформация, характерная для вязкого течения вещества (Л3). [c.375]

Высокоэластическая деформация полимера в стеклообразном состоянии получила название вынужденно-эластической (по Александрову). [c.135]

Деформация полимеров - изменение формы или объема полимерного материала под влиянием внешних энергетических полей. [c.399]

Кристаллизация полимеров приводит к повышению их модуля упругости, твердости, прочности и других механических характеристик. Многие исследователи пытаются связать это со степенью кристалличности. При этом предполагают, что особенности механических свойств определяются главным образом аморфными участками, а кристаллиты в силовом поле или поворачиваются, или разрушаются. Установлено, что своеобразный характер деформации полимеров связан с фазовым превращением, происходящим в силовом поле, т. е. с процессом рекристаллизации. [c.23]

Вид деформации Полимер Расчетный модуль, ГПа Метод пол чения расчетных данных Работа [c.126]

Рис. VI. 15. Температурная завнсимость деформации полимера в присутствии 30 % пластификатора (/), 10 % пластификатора (2) и без него (3).

Совершенно иной механизм нагружения цепи преобладает в процессе пластической деформации полимеров при деформациях от 30 % до нескольких сотен процентов. В данном случае цепь будет рваться под действием сил трения, существуюш,их между цепями самой молекулы или ее цепями и другими морфологическими элементами при их динамическом сдвиге (гл. 5, разд. 5.2.5). Достигаемые напряжения вдоль оси цепи пропорциональны молекулярному или фибриллярному коэффициентам трения и скорости деформации е. Поэтому число критически нагруженных цепей будет отражать сильный рост коэффициента трения в зависимости от понижения температуры. Девис и др. [19] деформировали листы полиэтилена с высокой молекулярной массой на воздухе и регистрировали образование кислотных радикалов. Для истинной деформации 1п(///о), равной, например 1,1, что соответствует условной деформации 200 %, концентрация кислотных радикалов возрастает от 5-10 см при 294 К до 10 СМ при 160 К. Скорость накопления радикалов [Н]/й 1п(///о) имеет две области переходов одну при температурах 180—200 К и другую — начиная с 250 К и выше. [c.204]

Температура стеклования является более однозначной характеристикой полимера, чем температура хрупкости, но все же и ее значения существенно зависят от метода определения. Температуру стеклования можно определить, наблюдая характер изменения физических свойств полимера с изменением температуры. В зависимости от метода определения, скорости изменения температуры или скорости нагружения образца, его формы и характера деформаций изменяются и результаты определения температуры стеклования. Выше (см. рис, 7) был рассмотрен распространенный метод определения температуры стеклования по характеру изменения удельного объема полимера с изменением температуры (дилатометрическое определение). Широко применяются также методы определения температуры стеклования по кривым зависимости деформации полимера (при постепенном воз растании температуры) от частоты действия силы (метод Алек- [c.41]

Для термопластичных полимеров следует повышать их адгезию к волокнам. При этом в процессе нагружения за счет деформации полимера снижается нагрузка на волокна. Для хрупких полимеров необходимы условия, обеспечивающие их отслоение для развития деформации в волокне. [c.560]

Одним из наиболее характерных свойств полимеров, заложенных уже Б, самой структуре линейных макромолекул, является способность к большим обратимым деформациям (высокоэластические деформации, каучукоподобная эластичность). Релаксационная природа высокоэластической деформации полимеров впервые была установлена в СССР Александровым и Лазуркиным. Высоко-эластичность реализуется лишь в определенном температурном диапазоне на нижней границе этого диапазона полимеры переходят в твердое (точнее, твердообразное) состояние, а на верхней Становятся более или менее обычными жидкостями, хотя и с высокой вязкостью. Эти переходы не связаны с изменением структуры, т. е. не являются фазовыми, а имеют чисто кинетическую (релаксационную) природу. Границы этих переходов (как, впрочем, и фазовых) не являются незыблемыми и зависят от давления, внешних полей и т. д. Однако, в отличие от фазовых переходов, положение этих границ очень сильно зависит от скорости воздействия на систему. [c.7]

Размеры структурных элементов существенно влияют на механические свойства полимеров, при этом чем они больше, тем больше напряжение рекристаллизации, больше хрупкость образца и меньше его удлинение [23]. Наилучшие механические свойства достигаются при достаточно малых размерах сферолитов. Естественно, что процесс разрушения структуры полимера при приложении внешней силы, как и процесс ее образования, носит многоступенчатый характер. Это особенно существенно при изучении закономерностей деформации полимеров. При любом малом и кратковременном приложении внешней силы происходит разрушение каких-либо ступеней структуры полимера, которые в различной степени перестраиваются и вновь образуются как в процессе деформирования, так и после его прекращения. Поэтому под процессом рекристаллизации следует понимать любые преобразования как первичной, так и вторичной кристаллической структуры [19]. [c.21]

В то же время наличие внутри- и межмолекулярных взаимодействий в реальных полимерах обусловливает конечную скорость изменения формы цепных макромолекул. Поэтому помимо зависимости равновесной деформации полимеров от приложенного напряжения следует учитывать и время действия этого напряжения. [c.147]

Различие между Гс и Гм отчетливо проявляется на температурной зависимости динамического модуля Юнга (рис. 2.6). Ниже Гс полимер находится в стеклообразном состоянии и температурная зависимость lg слабо выражена, как и у любого твердого тела. Выше Гс наблюдается более резкая зависимость логарифма модуля упругости от температуры в связи с тем, что в структурно-жид-ком состоянии структура полимера непрерывно изменяется с температурой. При дальнейшем увеличении температуры в области, где время релаксации снижается до величин, сравнимых с периодом колебаний, в полимерах проявляется высокоэластическая деформация. Амплитуда деформации полимера с увеличением температуры возрастает до тех пор, пока не достигнет предельного значения, а модуль — весьма низкого значения (например, для полимеров модуль одноосного сжатия в стеклообразном состоянии Ео примерно в 10 —10 раз больше, чем соответствующий модуль в высокоэластическом состоянии). [c.43]

Природа высокой эластичности объясняется гибкостью полимерных цепей, которая отчетливо проявляется при достаточно интенсивном тепловом движении. Ничтожно малая упругая деформация полимера связана с изменением средних расстояний между атомами и деформацией валентных углов полимерной цепи, а высокоэластическая — с ориентацией и перемещением звеньев гибких це-цей без изменения среднего расстояния между цепями. [c.61]

При исследовании процессов вытяжки и ориентации [6.8] некоторых полимеров, в частности ПММА, также было доказано наличие молекулярной сетки, образованной вторичными поперечными связями, концентрация которых увеличивается с понижением температуры. Вторичные поперечные связи являются временными узлами сетки и сравнительно легко распадаются и восстанавливаются в процессе теплового движения. Скольжение сегментов при деформации полимеров сопровождается разрывом и восстановлением вторичных (физических) узлов сетки. Линейные полимеры в отличие от сшитых имеют менее прочную молекулярную сетку, образованную физическими узлами различной природы. Поэтому при малых напряжениях они могут вести себя подобно сшитым (сеточным). Механизм вязкого течения полимеров нельзя рассматривать без учета их надмолекулярной структуры, а также представлений о существовании пространственной сетки в полимерах. [c.167]

Переходы полимеров из одного состояния в другое удобно регистрировать с помощью термомеханического метода исследования, который основан на измерении зависимости деформации полимера от температуры при действии на него постоянной нагрузки в течение определенного времени термомеханическая кривая). [c.139]

При низких температурах высокоэластическая деформация полимеров D вследствие ее релаксационного характера не успевает развиться. Поэтому с понижением температуры D уменьшается и при некоторой температуре (ниже 7 с) небольшие напряжения могут вызвать лишь малые упругие деформации. [c.365]

Под небольшой нагрузкой упругая деформация полимера не превышает нескольких процентов. При снятии нагрузки полимер восстанавливается в своих размерах. [c.615]

При повышении температуры начинает проявляться подвижность отдельных сегментов макромолекулы, полимер переходит в высокоэластическое состояние. Полимер ведет себя как эластичное тело. Нагрузка вызывает деформацию полимера до 500—800%. При этом скрученные и клубкообразные макромолекулы вытягиваются, спиралевидные — распрямляются. При снятии нагрузки макромолекулы полимера возвращаются в свои равновесные состояния. [c.615]

Рис. V. 9. Зависимость деформации полимера от времени при действии постоянного напряжения.

Два метода исследования и характеристики деформационных свойств полимеров в широком интервале температур, описанные в 236 и 238,—частотно-температурный метод (см. рис. 208), разработанный А. П. Александровым и Ю. С. Ла-зуркиным, и термомеханический метод (см. рис. 202), разработанный В. А. Каргиным и Т. И. Соголовой, — основаны на определении деформации полимера при заданной (периодически или постоянно) действующей внешней силе. В работах американских авторов (Тобольского, Ферри и их сотрудников) получил развитие другой путь, основанный на определении релаксации напряжения нри постоянной заданной деформации тоже для широкого интервала температур. Хотя эти величины, конечно, могут существенно различаться для разных промежутков времени от момента деформации, однако общий характер зависимости для дымного полимера изменяется не так сильно. Поэтому удовлетворяются ono- [c.582]

В работах Ю. С. Лазуркина было показано, что в интерьале между температурами стеклования и хрупкости (т. е. ниже температуры стеклования) полимеры под действием больших внешних сил могут подвергаться значительным деформациям без разрушения. Такие деформации коренным образом отличаются от обычной пластической деформации, так как исчезают при нагревании разгруженного образца. Это явление получило название вынужденной эластичности. Оно обусловлено высокоэластической деформацией полимера, вызываемой действием больших внешних сйл при температуре ниже температуры стеклования, так как в этих условиях снижается энергия активации молекулярных перегруппировок, [c.587]

Деформация полимеров в вязкотеку ем состоянии представляет деформацию сдвига, для которой характерно постоянство объема деформируемого тела при изменении его формы. Поэтому поведение и характер течения полимеров и низкомолекулярных жидкостей существенно различаются. [c.378]

Установлено, что данное выражение справедливо для ряда полимеров (ПВХ, ПК, ПММА, ПС, ацетата целлюлозы) в более или менее широких интервалах температур и скоростей деформации [154, 156, 158]. Значения у (зависящих от температуры) активационных объемов при комнатной температуре заключены в интервале 1,4 нм (ПММА) — 17 нм (ацетат целлюлозы). Это означает, что, согласно данному представлению, деформация полимеров при достижении предела вынужденной эластичности обусловлена термически-активированным смещением молекулярных доменов в объемах, размеры которых в 10 (ПММА) — 120 (ПВХ) раз больше длины мономерного звена. Ряд авторов указывал [155—158, 160], что приведенный выше критерий (8.29) соответствует критерию вынужденной эластичности Кулона To+ ip = onst. Коэффициент трения ц обратно пропорционален у. Анализируя свои экспериментальные данные по поликарбонату с учетом выражения (8.29), Бауэне— Кроует и др. [158] приходят к выводу о существовании двух процессов течения. Они связывают их с а-процессом (скачки сегментов основных цепей) и с механизмом механической -релаксации. [c.304]

Прочность полифосфонитрилхлорида аналогична прочности вулканизатов натурального каучука, ио фосфорсодержащий полимер значительно более теплоустойчив. До 110 в полимере еще полностью сохраняются упругие еформации. Даже при 160° после 3-часового воздействия иа образец нагрузки в 1 кг см -обратимые деформации полимера составляют 90% от всех деформаций. Во влажной атмосс[)ере эластичность полимера снижается. Это явлегше, очевидно, связано с постепенным гидролизом полимера и превращением его в сетчатый полимер с кислородными поперечными мостиками между цепями [c.471]

При деформации полимеров в расплаве молекулярные цепи стремятся ориентироваться в направлении действия силы, а среднее расстояние между концами молекулы увеличивается. Степень ориентации можно определить по величине угла двулучепреломления в потоке расплава (см. разд. 3.9). Другим методом определения молекулярной ориентации является измерение анизотропии усадки при отжиге тонких, быстро охлажденных образцов. Чтобы рассчитать степень молекулярной ориентации, которой подвергается полимерный расплав под воздействием поля напряжений, необходимо знать продолжительность действия напряжений и располагать адек- [c.68]

В большинстве ламинарных смесителей можно выделить элементы конструкции, обеспечивающие выполнение этих двух требований. Например, на вальцах можно достичь больших деформаций полимера, проходящего через зазор между валками, т. е. удовлетворить первому требованию эффективного смешения. Второе требование, однако, можно выполнить, только подрезая и многократно пропуская полимер через зазор вальцов. Точно так же в роторном смесителе жидкость, проходя между лопастями роторов и в зазоре между ротором и стенкой камеры смесителя, подвергается значительной деформации. Кроме того, конфигурация роторов обеспечивает осевое течение жидкости, что приводит к требуемому распределению элементов поверхности раздела внутри системы. Такой сложный процесс течения, который можно наблюдать, например, в роторных смесителях, сопровождающийся многочисленными неконтролируемыми явлениями, можно назвать псевдорандомизированным (псевдослучайным) процессом. В случаях, подобных описанному выше, выполнение второго требования равноценно достижению случайного распределения диспергируемой фазы. То же самое происходит в статических смесителях при упорядоченном, а не случайном смешении. В этих смесителях основное увеличение площади поверхности раздела достигается за счет ламинарного смешения, а перераспределение элементов поверхности раздела происходит упорядоченно. [c.372]

Подвижность различных элементов структуры полимеров характеризуется временами релаксации в широком диапазоне от 10" ° с до 10 с, а соответствующие им релаксационные процессы наблюдаются методами релаксационной спектрометрии, например, при деформации полимеров под действием статических или переменных механических нагрузок или при воздействии электрических и магнитных (гл. VII, VIII) полей, а также в процессах стеклования (гл. II), течения (гл. V), диффузии и т. д. [c.58]

Температуры структурного стеклования Тс и механического стеклования Тм. с независимы между собой, так как первая определяется скоростью охлаждения, а вторая — временным режимом механического воздействия (периода действия силы 0, частоты упругих колебаний v). Различие между Тс и Гм.с четко наблюдалось, например, при изучении температурной зависимости динамического модуля сдвига G или модуля одноосного сжатия Е. Характерная зависимость lg от температуры для полимера 11риведена на рис. П. 11. Ниже Гс полимер находится в стеклообразном состоянии и температурная зависимость Igf слабо выражена, как и у любого твердого тела вообще. Выше Гс логарифм модуля упругости изменяется с температурой несколько сильнее в связи С тем, что в структурно-жидком состоянии структура полимера изменяется с изменением температуры. При дальнейшем увеличении температуры, когда время релаксации снижается до величин, сравнимых с периодом колебаний, начинает возникать высокоэла-бтичёская деформация. С дальнейшим увеличением температуры амплитуда деформации полимера возрастает до предельного значения, а модуль упругости падает до весьма низкого значения (модуля высокоэластичности). Для полимеров модуль одноосного (жатия в стеклообразном состоянии Ео примерно в 10 —10 раз больше, чем соответствующий модуль Еж в высокоэластическом состоянии. [c.96]

Резины, как и жидкости, подчиняются закону Паскаля. Природа высокоэластической деформации полимеров отличается от природы деформации твердых тел, но аналогична молекулярно-кине-тической (энтропийной) природе упругости газов. Например, равновесное напряжение в деформированной резине, как и давление сжатого газа, при заданном объеме пропорционально абсолютной [c.33]

Из выражений (3,18) и (3.19) следует, что трехмерная деформация полимера в рассмотренном случае сводится к объемной упругой и двухмерной высокоэластическон. Однако термодинамическое рассмотрение двухмерной высокоэластической деформации резины не внесет ничего принципиально нового по сравнению с рассмотрением более простого случая — одномерной высокоэластической деформации, Поэтому далее термодинамический анализ проводится для одномерной деформации резины, для которой формула (3,19) примет следующий вид [c.68]

Реология представляет собой науку о деформации и течении материалов. В случае полимеров реология позволяет получить результаты, дополняюшие теорию упругости п гидродинамику, что важно для физического и математического описания процессов переработки полимеров в изделия. Процессы течения полимеров подчиняются некоторым закономерностям, наблюдаемым в аномально вязких низкомолекулярных системах. Однако неньютоновское течение полимеров не описывается предложенным Эйрингом энергетическим механизмом. Механизм вязкого течения полимеров, предложенный Бартеневым, является энтропийным, как и механизм высокоэластической деформации полимеров. Для полимеров с высокой молекулярной массой оказывается справедливым правило логарифмической аддитивности вязкости. [c.172]

Анализ экспериментальных данных изучения износостойкости полимеров, находящихся в высокоэластическом (резины) и стеклообразном (пластмассы) состояниях, свидетельствует о том, что-износ — явление сложное, отражающее комплекс процессов, протекающих как в граничных слоях полимера, так и на поверхности трения. Между износом и внеи1ним трением полимеров существует прямая связь. Чаще всего износ полимерных материалов обусловлен их усталостным разрушением в результате многократной деформации полимера в пятнах фактического контакта. Усталостный износ более характерен для полимеров, находящихся в высокоэластическом состоянии. Другой вид износа связан с процессом резания системой, имеющей острые выступы поверхности полимера. Этот так называемый абразивный износ более характерен для твердых полимерных материалов (различных пластмасс). Если усталостный износ можно рассматривать как многоактный процесс, то абразивный износ является процессом одноактным. При трении полимеров по гладким поверхностям обычно имеет место усталостный износ, а при трении по шероховатым поверхностям — абразивный износ. [c.382]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология