О механизме деформаций в структурах

Для более точного описания механизма деформации реальных полимеров, в которых одновременно протекает множество процессов с самой различной скоростью (раскручивание и ориентация тех или иных участков макромолекул, перестройка элементов надмолекулярной структуры и т. д.), необходимо пользоваться более сложными моделями н целым спектром времен релаксации, охватывающим у каучуков, например, интервал от 0,0001 с до нескольких часов. Важные сведения о характере этого спектра можно получить, исследуя полимер в вязкотекучем состоянии при синусоидальном изменении напряжения. Подробнее см. [12, 17]. [c.399]

Очевидно, что новой осью вторичного блока в центральной зоне является линия ОО , т. е. старая ось первичного блока. Вблизи этой оси, в соответствии с рассмотренным механизмом деформаций, происходит дополнительное опускание среды в направлении полюса О и, следовательно, возникает вторичная сводовая структура, под которой образуется вторичная полость пониженного давления. В центральной зоне ранее сформировавшегося первичного блока условия для интенсивного развития такой полости менее благоприятны вследствие отдаленности ранее образовавшейся периферийной зоны, в которой находится менее дифференцированное в предшествующий период вещество средней плотности. Активная начальная стадия функционирования центральной вторичной полости проявляется в опускании поверхностного слоя легких веществ, аналогичном опусканию среды вблизи участка, отмеченного точкой на рис. 83. Это является причиной возникновения упомянутой вторичной распорной сводовой структуры над местом опускания. Так как действие периферийной вторичной полости пониженного давления полностью не исчезает, то в первичном блоке некоторый период времени одновременно существуют две вторичные распорные сводовые структуры. Одна из них (периферийная) уменьшается в размерах и при этом сни- жается интенсивность ее действия другая (центральная) увеличивается в размерах, что приводит к непрерывному возрастанию 10 п. и. Лукьянов 145 [c.145]

Таким образом, физико-механические свойства всех систем, начиная от высокомолекулярных веществ и их растворов и кончая структурированными дисперсными системами, могут в принципе исследоваться общими методами реологии (реологией называется общее учение о деформации и течении). Такие исследования имеют преимущество перед простыми измерениями аномальной или структурной вязкости неньютоновских жидкостей (рис. 96), потому что структурная вязкость зависит от условий измерения, тогда как реологические константы характеризуют материал независимо от размеров прибора или режима течения. Образование или разрушение различного рода структур или пространственных сеток частиц или молекул с различной прочностью связей и жесткостью структурных элементов играет исключительную роль в дисперсных и полимерных системах и во многих отношениях определяет их техническое использование. Поэтому изучение процессов деформации, их кинетики, частотной зависимости, предельных напряжений и др. имеет большое научное и техническое значение. Установление релаксационного механизма деформации и объективных методов характеристики процессов деформации является существенным успехом коллоидной химии, во многом обусловленном работами советских ученых — Кобеко, Александрова, Каргина, Слонимского, Ребиндера, Соколова, Догадкина и др. [c.251]

Перемещение надмолекулярных структур в плотной массе полимера может осуществляться по механизму, близкому у дислокационному. В этом смысле существует аналогия с механизмом деформации кристаллических полимеров. [c.148]

После того как шейка сформировалась, процесс растяжения переходит в стадию III образец растягивается как единое целое, перестройка надмолекулярной структуры теперь уже не происходит. Механизм деформации аналогичен таковому на первой стадии, но применительно к высокоориентированному образцу. Деформации составляют также несколько процентов или десятки процентов (стадия III, рис. 10.2). [c.149]

Первые исследования усталостного поведения нанокристаллической Си, полученной компактированием, были недавно осуществлены в работе [365]. Эти эксперименты проводились с целью исследования стабильности внутренней структуры при повторяющихся сжимающих нагружениях. Как известно, эволюция микроструктуры при усталостных испытаниях происходит в первую очередь благодаря движению дислокаций в прямом и обратном направлениях. В этом смысле циклические испытания на растяжение и сжатие представляются подходящими для исследования таких основных усталостных свойств, какими являются циклическое упрочнение и эффект Баушингера. Исследования этих явлений имеют целью установить механизмы деформации в наноструктурных материалах. [c.213]

Вытягивание вискозных нитей в режиме высокоэластической деформации в полной мере соответствует этому механизму. Происходит обратимая деформация структур сферолитного уровня с сохранением фибриллярных структур без существенных изменений, Это подтверждается и экспериментально. Так, например, в работе Германса [166] установлено, что при вытягивании нитей от 10 до 120% их плотность остается в пределах от 1520 до 1523 кг/м . Столь незначительное увеличение плотности свидетельствует об отсутствии существенных структурных перестроек в веществе. Сорбция водяных паров, зависящая от поверхности фибрилл и, следовательно, от их размеров, также практически не зависит от вытяжки [85], что свидетельствует о сохранении структуры фибрилл при деформации. Сохранение исходных фибриллярных структурных элементов при вытягивании подтверждается также рентгенографическими данными [87] и экспериментально определенными [86] теплотами растворения вытянутых и невытянутых нитей. [c.233]

При рассмотрении модели складчатой фибриллы можно предположить, что избирательное сшивание по вершинам петель складчатой структуры приводит к тому, что проходные цепи в неупорядоченных областях остаются свободными и сохраняются возможности перетекания сегментов из одной складчатой структуры фибриллы в другую, а следовательно, и высокая деформируемость материала (при гомогенной вулканизации проходные цепи сшиваются в первую очередь, и этот механизм деформации в основном не реализуется). Сохранение в вулканизате морфологических структур каучука (как кристаллических [35], так и аморфных [36]) можно рассматривать как подтверждение предложенной схемы гетерогенной вулканизации. [c.111]

Таким образом, механизм деформации наполненных полимеров выше температуры стеклования (в равной мере для пластмасс и резин) заключается в разрыве определенного числа связей между полимерными молекулами и поверхностью наполнителя с последующим их восстановлением в деформированном полимере после прекращения действия напряжений. В результате этого в полимере возникают неравновесные, напряженные структуры. Это, в свою очередь, приводит к изменению набора времен релаксации в наполненном полимере и, следовательно, к изменению скорости деформации по сравнению с ненаполненным полимером. [c.156]

Необходимость введения большого числа параллельно соединенных элементов Максвелла для описания деформационных характеристик реальных полимеров является следствием сложности полимерной структуры и механизма деформации реальных полимеров. В самом деле, всякий реальный полимер представляет собой смесь полимерных молекул с самыми различными молекулярными весами, конформациями и образующих различные надмолекулярные структуры, характеризующиеся разными величинами подвижности и соот-28 [c.28]

Необходимость введения большого числа параллельно соединенных элементов Максвелла для описания деформационных характеристик реальных полимеров является следствием сложности полимерной структуры и механизма деформации реальных полимеров. Всякий реальный полимер представляет собой смесь полимерных молекул, обладающих разными значениями молекулярной массы и образующих различные надмолекулярные структуры, имеющие разную подвижность и соответственно разные значения времени релаксации. Аналогичным образом различны значения кинетической энергии теплового движения, запасенной отдельными [c.38]

Одноосное растяжение (параллельно-протяженное поверхностям ламелярных кристаллов образцов, вырубленных из матов) до 20%-ного удлинения происходило однородно, а затем сопровождалось образованием шейки (рис. 111.9, а). Обычно ее можно подвергать дальнейшей пластической деформации и растягивать еще в несколько раз. Однако нри растяжении мата (что существенно для понимания механизма перестройки структуры) предельная степень растяжения (20—35 раз) получалась сразу в области первичной шейки. При этом ширина образца менялась [c.180]

В заключение следует напомнить, что все опыты на образцах с текстурой монокристалла проведены в пределах не очень больших деформаций (не > 150%)- Поэтому информация о механизмах деформации может быть использована для понимания деформационного поведения обычных блочных полимеров только в двух случаях деформации неориентированных полимеров на начальных этапах растяжения или сжатия и деформации ориентированных систем с уже хорошо сформированной микрофибриллярной структурой. [c.187]

Большая величина коэффициента термического расширения в направлении, параллельном оси а, и легкость, с которой цепи могут изменять свое относительное положение в решетке, указывают на сравнительно слабое сцепление вдоль некоторых плоскостей структуры и приводят к важным особенностям в поведении полиэтилена при сдвиговых усилиях или при растяжении. Механизм деформации линейных полимеров [c.57]

Холодная вытяжка полимеров в адсорбционно-активных средах имеет существенные отличия от соответствующего процесса, происходящего на воздухе. Хотя механизм деформации принципиально один и тот же для обоих случаев вплоть до стадии фибриллизации, присутствие адсорбционно-активной среды, предотвращающей коагуляцию фибрилл в монолитную шейку, решающим образом изменяет процесс холодной вытяжки. Микрорастрескивание и переход полимерного материала в новое высокодисперсное ориентированное состояние обусловливает возникновение специфической высокопористой структуры, обладающей целым комплексом уникальных физико-химических и механических свойств. [c.36]

Обобщая данные зарубежных и отечественных исследований, а также свои собственные, В. С. Фадеева приходит к выводу, что механизм деформации массы в головке и основные причины, обусловливающие изменение ее структуры во время формования, могут быть выражены схемой, показанной на рис. 29. Из рисунка видно, что на некоторой части прямого участка головки пресса масса движется неравномерно медленней у стенок из-за трения массы о стенки пресса и быстрее в центре из-за отсутствия давления со стороны торца вала шнека. На этом участке максималь- [c.79]

Разработал методы упрочнения кристаллических полимеров, получил кристаллы с выпрямленными цепями в ориентированных полимерах (1970—1975), создал модель строения упрочненных полимеров (1982—1986), разработал новый метод формования упрочненных блочных полимеров — формование в твердом состоянии 0982—1985). Разработал метод получения сверхпрочного и сверхвысокомодульного полиэтилена (1986). Установил общий принцип упрочнения ориентированных гибкоцепных полимеров (1980—1985). Исследовал механизм деформации структуры и св-ва полимеров, подверженных холодной вытяжке в жидких средах. Открыл высокодисперсное ориентированное состояние у твердых полимеров, деформированных в адсорбционноактивных жидких средах (1975— 1985). Разработал метод получения композиционных полимерных мат-лов нового поколения — газоразделительных полимерных мембран и ультрафильтров, полимерных адсорбентов. [c.30]

Информация в зарубежной литературе об условиях проведения процесса ТМО чрезвычайно ограничена. Подробности технологии изготовле-ния графита и тео эетические аспекты механизма формирования структуры и свойств отсутствуют. Наиболее полные сведения о технологии изготовления графитов, получаемых методом ТМО, приведены в работе Бодера и Фитцера [114]. Изучено влияние природы исходного углеродного материала, температуры и удельного давления прессования на свойства получаемого графита. Обращено особое внимание на то, что структура и свойства исходного углеродного материала во многом определяют условия деформации в процессе ТМО. [c.189]

Однако автоколебания в глинистых суспензиях, связанные с, наличием упругих деформаций структуры, тиксотропией и с особенностями пластично-вязкого течения, более трудны для интерпретации чем случай сухого трения. Механизм автоколебаний, возникающих в структурированных системах, при реологичеи их измерениях с упругим динамометром (нить ротационного вискозиметра, пружина прибора Вейлера — Ребиндера и др.), видимо, может быть передан такой схемой. Измерительный элемент прибора (пластинка, внутренний цилиндр) передвигается с деформируемым объемом, пока прилагаемые напряжения не превзойдут суммарной прочности связей на наиболее напряженной поверхности вблизи от измерительного элемента. Деформация достигает при этом критической величины, и связи удерживающие измерительный элемент, скачкообразно разрываются. Оставшиеся неуравновешенными упругие силы динамометра возвращают измерительный элемент. В результате инерции обратное перемещение и сокращёние пружины происходит на большую величину чем это обусловлено сопротивлением структурно-вязкого течения. Поэтому при дальнейшем деформировании измерительный элемент вновь изменяет направление движения и начинает двигаться вместе с поверхностью сдвига. За это время успевают тиксотропно [c.249]

Ниже приведены первые результаты исследования механических свойств наноструктурных материалов, полученных методами ИПД. Особое внимание уделено изучению влияния особенностей структуры на высокопрочные состояния, сверхпластические свойства и усталостное поведение. Обсуждаются вопросы механизмов деформации наноматерйалов, пути достижения уникального комплекса свойств. [c.183]

Релаксационные явления в полимерах. Как указывалось выше, особенности деформационных свойств полимеров, в том числе и аномалия вязкости, являются следствием релаксационного механизма деформации. Существенной особенностью полимеров является то, что релаксационные процессы перегруппировки цепных макромолекул и их агрегатов под действеим внешних сил протекают чрезвычайно медленно, не заканчиваясь иногда в течение многих суток. При действии внешних сил на простые жидкости величины сил межмолекулярного взаимодействия и размеры молекул таковы, что эти перегруппировки при комнатной температуре протекают очень быстро, за ничтожные доли секунды (10 —10 с). Очевидно, что чем выше вязкость при прочих равных условиях, тем медленней протекают релаксационные процессы. Естественно ожидать у полимеров, обладающих очень длинными молекулами и имеющими огромную вязкость, больших значений этого времени. Однако гибкость цепей полимера чрезвычайно усложняет релаксационные процессы. Гибкость макромолекул полимера означает некоторую свободу движения отдельных ее частей. Перемещение же этих участков, размеры которых могут быть весьма различны в разные моменты времени и в разных местах макромолекул, будет происходить с различной скоростью. Поэтому у полимеров наблюдается сложный ралексационный процесс, состоящий из множества одновременно идущих простых релаксационных процессов с весьма различными временами релаксации. Макромолекулы, кроме того, способны к образованию различных надмолекулярных структур и имеют различную молекулярную массу. Все эти образования обладают различной подвижностью и разным временем релаксации. Поэтому релаксационные процессы в полимерах могут быть описаны с помощью широкого набора времен релаксации, содержащего как очень малые, так и очень большие их значения, т. е. спектром времен релаксации. [c.21]

Деформирующая сила влияет не только на размеры, но и на структуру тела. Для полимеров характерны большие и обратимые изменения структуры, сопровождающие их деформацию. Эти изменения особенно велики в области высокоэластического состояния при деформациях, близких к раврушающим. При рассмотрении влияния надмолекулярной организации полимеров на их прочность необходимо вспомнить, из каких компонент состоит общая деформация полимерного тела. После снятия деформирующей нагрузки под влиянием теплового движения совершается переход к термодинамически равновесному состоянию, соответствующему нулевому значению деформирующей силы. Наблюдение за ходом процесса дает ценную информацию относительно кинетики и механизма деформации и разрушения полимерных материалов. [c.200]

Был предложен следующий механизм деформации наполненного полимера. Если бы все определялось только прочностью прослоек полимера, скрепляющих волокна, то независид1о от содержания волокнистого наполнителя заметная деформация проявлялась бы при одной и той же температуре, так как рост концентрации наполнителя увеличивает только число контактов в местах, которые могут рассматриваться как узлы структурной сетки. Однако при малых степенях наполнения для деформирования достаточно поворота волокон около места контакта без его нарушения. Такой поворот возможен только при малом наполнении, пока наполнитель сам не образует сплошной сетки. При большом наполнении чисдо контактов и жесткость структуры, образованной наполнителем, возрастают. Для осуществления заметной деформации необходим вначале разрыв отдельных контактов, для чего нужно повышение температуры. [c.157]

До сих пор мы рассматривали механизм деформации полимерных образцов с достаточно простой НМС. Основными элементами их структуры были параллельно уложенные ламели или стопки ламелей, повернутые в плоскости на некоторый угол друг относительно друга. Поэтому по отношению к растягивающей силе все структурные единицы находились в адекватном положении и деформация во всех ламелях макрообразца протекала одинаково. [c.188]

В полимерах, имеющих сферолитное строение, пластическая деформация развивается сложнее. Элементарными структурными единицами сферолитов также являются ламели (или вырожденные ламели — фибриллы). Однако в силу сферически симметричного расположения их в сферолите, ориентация ламелей по отношению к растягивающей силе может быть любой. Поскольку механизм деформации существенно зависит от угла между нормалью к поверхности ламели и направлением действующей силы, результат приложения силы в разных точках сферолита различен (поле сил и деформаций негомогенно и анизотропно). В отдельных участках при некоторых заданных условиях деформирования напряжения могут превышать либо предел прочности, либо предел текучести различных элементов структуры. Там, где напряжения превышают прочность структурных образований, возникают трещины если же напряжения больше, чем предел текучести, происходит пластическая деформация. Кроме того, степень связанности ламелей в сферолите гораздо больше, чем в образцах, рассмотренных в разделе 1.4. [c.188]

В некоторых случаях наблюдается тонкая структура рассматриваемого спектрального рефлекса, которая указывает на возможность дискретного изменения решетки внутри полосы. Возможность такого механизма деформации была указана теоретически Т. А. Конторовой [35. Микроструктура переходной полосы могла быть уничтожена путем длительного отжига кристаллов. [c.43]

Высказанные выше соображения основываются на все более широко принимаемом допущении о том, что холодное течение представляет собой скольжение по кристаллографическим плоскостям . Однако Хорио предложил другой механизм холодного течения, который состоит в том, что цепи полиэтилена распрямляются и отделяются от кристаллических пластин, образуя фибриллярную структуру, ориентированную в направлении растяжения. Тем не менее довольно трудно представить себе, как может проявляться при таком механизме деформации влияние времени. Более того, этот механизм [c.397]

Иной механизм образования структур типа шиш-кебаб, основанный на предположении о деформации многослойнь х кристаллов (разд. 3,3.3) после их возникновения, был предложен Нагасава и Ши-момура [292]. Мак-Хаф и Шультц [272] в свою очередь предположили, что причиной образования кристаллов в виде шиш-кебаба являются флуктуации аксиальных и радиальных деформаций жидкости. [c.269]

При пластической деформации кристаллов, образованных жесткоцепными макромолекулами, и кристаллов низкомолекулярных соединений изменяются главным образом их форма, площадь и структура их поверхности, а также концентрация дефектов. Влияние изменения их формы и поверхности может быть оценено, если известны площадь поверхности и соответствующие свободные энергии. Как показано в разд. 4.4, образование и перемещение дефектов - это два явления, позволяющие понять механизм деформации. Однако трудно количественно описать свойства деф<зктов в смысле влияния их на устойчивост макроскопического кристалла. Кроме того, в ряде случаев при пластической деформации кристалла возможен переход его в метастабиль-ное состояние, который приводит к большему уменьшению напряжения, чем образование и перемещение дефектов. Это краткое перечисление возможных изменений, происходящих при деформации, уже достаточно ясно показывает, что описание метастабильного деформированного кристалла — сложная задача. При приближении к температуре плавлени многие метастабильные состояния становятся неустойчивыми, что дополнительно затрудняет описание необратимого плавления. [c.266]

Как показано в предыдущих разделах, усиление приводит к значительному увеличению энергетической составляющей изменения свободной энергии при деформации. Рассмотрим вновь агло-мератную структуру углеводородной сажи и крехмнеземов, описанную ранее, и обсудим механизм деформации. Б сложных агло-мератных структурах содержится множество контактов между частицами наполнителя, включающих как первичные, так и вторичные химические связи. Эти агломераты могут изгибаться, растягиваться или даже временно диссоциировать в процессе деформации. Аналогично многие взаимодействия полимер — наполнитель являются активными, и короткие сегменты цепей, соединяющие две частицы наполнителя, подвергаются неаффинной деформации [923, с. 92 и 304]. Обычно принимают, что модуль агломератов наполнителя и связанного с ними полимера является [c.271]

Сходство кривых растяжения для образцов полимеров с оди наковой исходной степенью предварительного растяжения в н-пропароле и одинаковой усадкой, иолученной как в результате отжига ниже Тс, так и в процессе удаления адсорбционноактивной среды путем ее испарения при комнатной температуре, позволяет предположить близкую исходную структуру и аналогичные механизмы деформации полученных материалов. [c.78]

Таким образом, появление ступеньки на зависимости предела текучести от концентрации водных растворов низших спиртов определяется изменением механизма деформации полимера, связанным с уменьшением поверхностной активности окружающей среды. Естественно, что длина ступеньки должна быть больше у менее активных жидкостей, что и наблюдается в экспериментах. Очевидно, что уменьшение поверхностной активности окружающей среды приводит к ситуации, при которой она не может стабилизировать высокодисперсную фибриллярную структуру, в результате чего при деформации возникает монолитная шейка, и, соответственно, не наблюдаются большие обратимые деформации. Следовательно, переход от одного вида деформации— путем развития шейки к другому — путем развития микротрешин, определяется, в частности, поверхностной активностью жидкой среды. [c.116]

В работах Вильямса, Маршалла и др. [169, 173, 174] с помощью методов механики разрушения было показано,, что скорость роста микротрещии в стеклообразных полимерах определяется, в частности, особенностями вязкого течения жидкости через пористую структуру микротрещины к ее вершине. Посколь ку развитие деформации ПЭТФ в жидкой адсорбционно-активной среде обусловлено возникновением и ростом микротрещин, скорость проникновения жидкости к ее вершине может оказать решающее влияние на механическое поведение полимера в целом. Другими словами, механизм деформации, а следовательно, и механические свойства полимера в этих условиях определяются соотношением скоростей деформации и вязкого течения жидкости к вершине растущей микротрещины. Это соотношение [c.119]

Как было отмечено выше, оба компонента в структуре композиционного материала образуют непрерывную фазу и, следовательно, должны макроскопически деформироваться в значительной степени. Отсутствие дихроизма подтверждает предположение о деформации стеклообразного компонента в структуре материала, в основном вследствие изменения формы структурных элементов. В то же время, жесткий стеклообразный компонент весьма прочно связан с ПЭ фазой благодаря химической прививке или молекулярному катенановому взаимопроникновению. Столь прочная взаимосвязь обусловливает особый вид деформации ПЭ фазы, поскольку компонентом, определяющим механизм деформации материала, построенного из двух непрерывных фаз, является более жесткий компонент с более высоким модулем упругости. В связи с этим, очевидно, что ПЭ фаза, также имеющая ажурную тонкопористую структуру и прочно связанная со стеклообразной матрицей, будет следовать за ней в процессе деформации, т. е. также деформироваться в основном по механизму изменения формы структурных элементов. В чистом ПЭ такой вид деформации невозможен, ввиду его монолитности. В этом случае сразу по достижении предела текучести начинается холодное течение, связанное с молекулярной ориентацией полимера. [c.178]

Если полимер, введенный в ПЭ методом полимеризации in situ, находится выше или вблизи температуры стеклования, его жесткости уже недостаточно для того, чтобы определять механизм деформации ПЭ структуры путем изменения формы структурных элементов. В этом случае свой механизм деформации начинает диктовать опять-таки более жесткая фаза, которой теперь является система взаимосвязанных кристаллитов ПЭВП. Естественно, что в присутствии каучукового компонента ПЭВП деформируется по обычному механизму, о чем, в частности, свидетельствует несомненное сходство серий крч [c.178]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология