Релаксационные свойства полимеров при течении и больших деформациях

Релаксационные свойства полимеров при течении и больших деформациях [c.312]

Выше упоминалось, что один и тот же полимер может находиться в стеклообразном, высокоэластическом н вязкотекучем состояниях. Поведение полимера при механических воздействиях зависит от того, в каком состоянии он находится. Релаксационная природа механических свойств полимеров проявляется в закономерностях прочности, которая существенно зависит от скорости деформирования. При длительно действующих напряжениях проявляется пластическая деформация веществ, обладающих большой вязкостью. При резких ударных нагрузках релаксационные процессы не успевают развиться заметным образом даже в относительно маловязких системах. Тело реагирует на внешнее воздействие как упругое. Например, если струю жидкости подвергнуть действию быстрой ударной нагрузки нормально направлению течения [287], то до некоторых значений скоростей удара струя изгибается как одно целое, т. е. ведет себя как упругое тело. При увеличении скорости деформации наступает момент, когда при ударе струя разлетается на отдельные кусочки различной формы, т. е. ведет себя как хрупкое тело [287, с. 595]. [c.78]

Необходимо подчеркнуть еще ряд особенностей полимеров. В любом физическом состоянии полимеров при любой температуре в действительности сосуществуют все три основных вида деформаций упругая, высокоэластическая и пластическая (вязкое течение). Но при этом один из видов резко преобладает над другими. Эта особенность полимеров оказывает существенное влияние на их свойства и имеет большое практическое значение. Из-за релаксационного характера деформаций полимерам свойственна ползучесть — постепенное развитие деформации вязкого течения во времени ( холодное течение) при постоянно приложенных механических нагрузках. [c.45]

Релаксационный характер высокоэластической деформации, сопровождающей течение расплава, приводит к тому, что при формовании большое значение приобретают скорость процесса и температурный режим. Хотя температура переработки выше температуры текучести полимера, при которой преобладает необратимая деформация течения, высокоэластические свойства расплава сказываются в появлении таких дефектов экструдата, как разбухание и волнистость поверхности. [c.119]

Характер зависимости ( т] от у о при больпшх амплитудах деформации показывает, что влияние больпшх деформаций на релаксационные свойства полимера по своему характеру аналогично влиянию непрерывного стационарного деформирования на вязкость. Поэтому можно полагать, что повышение амплитуды скорости деформации Y а приводит к изменению области релаксационного спектра, отвечающей большим значениям времен релаксации, а область быстрых релаксационных процессов при этом не затрагивается. Положение здесь такое же, как и при изменении релаксационных свойств системы под влиянием установившегося течения. Это показывает возможность качественного рассмотрения воздействия вибраций с большими [c.321]

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]

Важное значение для развития теории нелинейной вязкоупругости полимеров имеют методы, основанные на наложении двух типов деформации — больших и малоамплитудных, напр, наложение малоамплитудных гармонич. колебаний на растяжение до больших степеней вытяжки или па установившееся сдвиговое течение с большими скоростями сдвига. Эти методы позволяют с помощью неразрупшющих испытаний определить изменения релаксационных свойств материала, происходящие при больших дефорд4ациях. [c.175]

Вязкостные свойства текучих полимерных систем. Как уже отмечалось, течение полимеров, находящихся в В. с., всегда сопровождается их обратимыми (высокоэластическими) и необратимыми деформациями, из к-рых только последние связаны с вязкостными свойствами системы. Однако из-за замедленности релаксационных процессов в полимерах разделение полной деформации на необратимую и обратимую составляющие в ряде случаев представляет чрезвычайно сложную экспериментальную задачу. Наиболее просто эта задача решается для сдвиговых деформаций, поскольку в этом случае обычно удается осуществлять достаточно большие полные деформации, в к-рых обратимая составляющая достигает постоянного предельного значения, после чего скорость развития полной деформации оказывается равной скорости необратимой деформации течения. При этом усгановлепие стационарного режима вязкого течения соответствует завершению релаксационных процессов развития высокоэластич. деформации. [c.287]

Представленные на рис. IV.4 и IV.5 экспериментальные данные позволяют также в качественной форме указать, каков характер влияния молекулярного веса полистирола на положение границ релаксационных областей. Видно, что длина цепи никак не влияет на свойства стеклообразного, кожеподобного и каучукоподобного материалов. Это связано с тем, что вязкоупругие свойства полимера в этих областях обусловлены релаксационными процессами, происходящими в пределах кинетического (или динамического) сегмента, величина которого не зависит от длины цепи в целом. Положение радикально изменяется при переходе к области эластовязкого и вязкотекучего состояний, в которых поведение полимера определяется релаксационными процессами, захватывающими несколько сегментов и макромолекулярную цепь в целом. Здесь с повышением молекулярного веса переход к области вязкого течения, требующий вовлечения в релаксационный процесс всей полимерной цепи, смещается в изотермических условиях в сторону большей длительности нагружения (или, что то же самое, меньших частот деформирования). Это означает, что для того чтобы с повышением молекулярного веса при одной и той же нагрузке обнаружить вязкое течение образца (например, если для этого требуется достижение определенной величины необратимой деформации), необходимо резко увеличить продолжительность наблюдения за развитием деформации полимера. [c.152]

В эластомерных материалах, однако, из-за ддинноцепной природы полимера, структуры взаимопроникающих молекулярных клубков, а также вследствие ограниченной молекулярной подвижности при низких температурах отдельным макромолекулам для того, чтобы занять новое положение, требуется определенное время. Если подобный материал быстро вытянуть и мгновенно отпустить, то макромолекулы не успевают отре-лаксировать и, следовательно, материал ведет себя как упругий и восстанавливает свою исходную форму. С другой стороны, если тот же материал растягивать медленно и удерживать в вытянутом состоянии в течение длительного времени, то вследствие протекщих в нем релаксационных процессов полимер приобретает вязкотекучие свойства и обладает большей степенью остаточной деформации. При увеличении температуры молекулярная подвижность возрастает, при этом релаксационные процессы ускоряются. Следовательно, полимерный материал по своему характеру все больще и больше напоминает жидкость. [c.343]