Механические (вязкоупругие) свойства

При изменении в широких пределах частоты акустических колебаний или температуры динамические механические (вязкоупругие) свойства полимеров претерпевают значительные изменения, вызванные протеканием релаксационных процессов, которые обусловлены различными видами молекулярного движения. Характер молекулярного движения определяется химическим строением и структурой полимера. С другой стороны, важнейшие физические свойства полимеров зависят от интенсивности и особенностей релаксационных процессов, а следовательно, от характера молекулярного движения. [c.259]

Рассматривая теоретические принципы нарушения агрегативной устойчивости синтетических латексов электролитами, надо иметь в виду, что агрегативная устойчивость этих коллоидных систем обусловливается наличием адсорбционного слоя, который имеет достаточно высокий заряд диффузного ионного слоя ( -потенциал для большинства латексов равен 100- 60 мВ) [32], обеспечивающий стабилизацию таких систем за счет электростатических сил отталкивания, и достаточно высокую степень гидратации, наряду с вязкоупругими свойствами и достаточной механической прочностью. С другой стороны, стабилизация синтетических латексов осуществляется в большинстве случаев ионными ПАВ, у которых при введении электролитов в систему резко меняется растворимость и происходит их высаливание из раствора. [c.255]

Набухание соответствует неравновесному переходному состоянию системы от чистых сополимера и растворителя к их полному взаимному смешению. Согласно законам термодинамики самопроизвольное течение изобарно-изотермических процессов сопровождается уменьшением термодинамических потенциалов, поэтому можно считать, что причиной сорбции является стремление системы к выравниванию химических потенциалов компонентов. Набухание — это замедленный процесс смешения двух фаз. Из-за разницы в подвижности молекул компонентов набухание осуществляется диффузией растворителя в сополимер, тогда как макроцепи весьма медленно проникают в объем, занятый чистым растворителем. Диффузии сопутствуют процессы взаимодействия молекул растворителя со звеньями макроцепей, перемещения структурных элементов сополимера, изменение конформаций макроцепей. Полимеры (сополимеры) по своим механическим (реологическим) свойствам обладают ярко выраженной анизотропией (продольные свойства близки к свойствам твердых тел, в то время как поперечные приближаются к свойствам жидкостей), вследствие чего занимают промежуточное положение между твердыми телами и жидкостями. Силовое поле, наводимое диффузией растворителя в полимер, частично запасается в последнем, что приводит к возникновению комплекса релаксационных явлений или явлений вязкоупругости. [c.296]

Аномалии в механических свойствах полимеров достаточно подробно рассмотрены в работах [2—5, 16, 17, 43, 48, 49]. Причины, вызывающие эти аномальные отклонения, кроются в свойствах и строении цепных макромолекул, а также в развитии тех или иных надмолекулярных структур. Исходя из современных представлений релаксационных явлений полимерных тел [16, 18, 42, 48], можно утверждать, что рассматриваемой системе полимер — растворитель при ограниченном набухании полимера с пространственной структурой присущи свойства, характерные как для жидкости, так и для твердого тела,— так называемые вязкоупругие свойства. Свойства вязкоупругости проявляются различными путями. Тело, не являющееся идеально твердым, не достигает постоянных значений деформации при постоянных напряжениях, а продолжает медленно деформироваться с течением времени (ползти). С другой стороны, не являющееся полностью жидким, тело при течении под действием постоянного напряжения может накапливать подводимую энергию, вместо того чтобы рассеивать ее в виде тепла. [c.308]

Специфику переработки каучуков и резиновых смесей определяют их вязкоупругие свойства, проявляющиеся в развитии высокоэластических деформаций, нарастающих до максимума и реализующих структурную релаксацию напряжений. Для измерения реологических (вязкоупругих) свойств, характеристик течения эластомеров и резиновых смесей существует большое количество испытательных приборов [6, 7, 8]. Применение реологических методов в резиновой промышленности включает [9] оценку модулей релаксации резиновых смесей и их поведения при вулканизации, изучение перерабатываемости каучуков, наполненных техническим углеродом, а также тепловыделения в смесях при механическом воздействии на них. [c.437]

ВЯЗКОУПРУГИЕ СВОЙСТВА ПОЛИМЕРОВ И ПРОЦЕССЫ МЕХАНИЧЕСКОЙ РЕЛАКСАЦИИ [c.205]

Акустическая спектроскопия, как метод исследования высокочастотных релаксационных переходов, занимает особое место среди других методов механической релаксации, особенно при исследовании вязкоупругих свойств растворов полимеров. [c.236]

Влияние структурных параметров наполнителя на механические свойства рези представляется в первом приближении ясным. Что касается связи неравновесных (вязкоупругих) свойств наполненных эластомеров с усиливающим действием наполнителя, а также представлений о молекулярном механизме усиления, то эти вопросы требуют как более детального теоретического рассмотрения, так и дальнейших экспериментальных исследований. [c.146]

Изложенные выше особенности релаксационных свойств наполненных полимеров указывают на то, что по своим вязкоупругим свойствам они должны отличаться от ненаполненных систем. Однако если ранее рассматривались только изменения релаксационных свойств собственно полимеров, обусловленные взаимодействием макромолекул с поверхностью, то вязкоупругие свойства композиции определяются тремя факторами свойствами поверхностных слоев полимера образованием дополнительных связей полимер — поверхность, эквивалентным увеличению плотности сетки наличием частиц наполнителя и при определенных условиях — структур, образованных этими частицами. Исследование вязко-упругих свойств наполненных полимеров существенно для оценки поведения изделий из них в условиях эксплуатации. Несмотря на важность проблемы, динамические механические свойства полимеров, содержащих наполнители, исследованы недостаточно. [c.136]

СИХ пор не исследовался, с целью проверки высказанных выше соображений нами были проведены исследования вязкоупругих свойств наполненных полимеров в динамическом режиме нагружения. Были изучены частотные и температурные зависимости модуля упругости при сдвиге G и тангенса угла механических потерь tg6 для эпоксидной композиции с различной концентрацией кварцевого наполнителя. Из приведенных зависимостей G от частоты деформирования были вычислены спектры времен релаксации. На рис. И1. 32 построена спектральная функция Н для различных времен релаксации т их при различных объемных долях наполнителя Ф. При малой концентрации наполнителя (Ф = 0,04) спектр времен релаксации претерпевает заметные изменения лишь в области малых времен, несколько смещаясь в сторону малых времен релаксации. [c.140]

Рассмотренные выше основные положения были развиты для саженаполненных вулканизатов, но могут быть перенесены и на процессы упрочнения термо- и реактопластов дисперсными наполнителями с учетом их физического состояния и изменения механизма разрушения при переходе из высокоэластического состояния в стеклообразное. Кроме того, при рассмотрении прочности на полненных полимеров мы основывались главным образом на физико-химическом поведении наполненных полимеров и их вязкоупругих свойствах. Механические же свойства порошкообразных наполнителей, как правило,, не учитывались, за исключением учёта эффекта возникновения пространственной сетки частиц наполнителя, прочность которой не может быть сопоставлена с механической прочностью наполнителя. [c.173]

Представление о локальном распределении свободного объема приводит к необходимости его учета при рассмотрении вязкоупругих свойств полимеров. Такие характеристики механических свойств, как модуль упругости, вязкость и пр., определяются общим свободным объемом системы, так как при измерении этих характеристик нельзя выделить вклад в них тех или иных областей различной структуры. Экспериментально же определяются свойства системы независимо, от того, связаны ли они с проявлением локальных свойств определенных областей системы или Нет. Изменение, например, вязкоупругих свойств наполненного полимера по сравнению с ненаполненным связано с заполнением части объема наполнителем, в то время как свободный объем определяется только полимерной фазой. Поэтому при 7 с доля свободного объема в системе окажется меньше, чем в ненаполненном полимере, так как величину свободного объема надо относить к общему занятому объему системы. В микрогетерогенных системах, таким образом, значения доли свободного объема при 7 с не будут соответствовать универсальному значению. Если свободный объем системы рассматривать как сумму парциальных свободных объемов компонентов а = у 4-у, то при 7 , [c.244]

Метод резонансных колебаний наиболее широко используется для измерений вязкоупругих свойств жестких материалов. Это накладывает определенные особенности на геометрическую форму образцов и, как следствие этого, на конкретный вид выражений, используемых для расчета механических характеристик исследуемого материала. [c.143]

Основными задачами теории, описывающей вязкоупругое поведение полимеров, является установление зависимости этих параметров от частоты и температуры, а также зависимости от химического строения и физической структуры. Существует несколько способов описания вязкоупругих свойств полимеров [1]. Одни из них основаны на использовании механических или электрических моделей, т. е. на применении методов электромеханической аналогии, другие — на использовании уравнений последействия Больцмана — Вольтерры [2, 3]. Один из возможных способов описания вязкоупругого поведения полимеров основан на теории упругости и некоторых представлениях термодинамики необратимых процессов [4]. [c.238]

Молекулярно-весовое распределение играет определяющую роль в реологических свойствах. Поэтому оно может оказывать влияние на механические свойства твердого полимера косвенно, предопределяя его конечную физическую структуру. Обнаружена также прямая корреляция между молекулярными характеристиками полимеров, их вязкоупругими свойствами и стойкостью к ударным нагрузкам. Исследования в этом направлении успешно развиваются. [c.14]

Удобно обсуждать перечисленные аспекты раздельно в следующем порядке 1) поведение полимеров при больших деформациях — рассматривается в гл. 3 и 4 (большие упругие деформации и высокоэластичность соответственно) 2) свойства, зависящие от временного фактора, — вязкоупругие свойства — рассматриваются в гл. 5, 6, 7 и 8 3) нелинейность — рассматривается в гл. 9 (нелинейная вязкоупругость) 4) свойства ориентированных полимеров — рассматриваются в гл. 10 (механическая анизотропия) 5) свойства, связанные с развитием необратимых деформаций, — рассматриваются в гл. И (пластичность и холодное течение) . [c.27]

Во всяком случае, оставлял в стороне расчетные особенности тех или иных феноменологических моделей, можно полагать, что объяснение нелинейности вязкоупругих свойств полимерных систем, основанное на представлении об изменении релаксационных свойств как следствии структурных превращений в материале, является в настоящее время, по-видимому, наиболее плодотворным подходом, позволяющим качественно выяснить природу наблюдаемых эффектов и сформулировать модель для количественного описания закономерностей проявления нелинейных механических свойств полимерных материалов. [c.164]

Учет влияния температуры на вязкоупругие свойства материала. Учет объемной ползучести (релаксации). Рассмотрим длинный полый цилиндр из вязкоупругого материала, заключенный в упругую оболочку. Внутреннюю границу считаем переменной Го = Го (О- го/Ш 0. На внутреннюю поверхность действует гидростатическое давление. Цилиндр вращается вокруг продольной оси с угловой скоростью ф (/), которая изменяется настолько медленно, что можно пренебречь инерционными силами, связанными с угловым ускорением. Температура цилиндра изменяется во времени однородно по всему объему механические свойства материала цилиндра и оболочки зависят от температуры (Т — /-аналогия не справедлива). Предполагаем наличие объемной ползучести (релаксации). [c.70]

Для каждого типа релакслционных процессов в макромолекуле (диэлектрическая поляризация, механические вязкоупругие свойства, поляризация люминесценции, динамические свойства, проявляющиеся в ЯМР, и др.) необходимо ввести определенный класс (набор) фундаментальных для данного явления физических величин, которые зависят от конформации и ориентации цепи как целого. Векторные или тензорные свойства релаксирующей физической величины определяют этот фундаментальный набор. Для диэлектрической поляризации и для некоторых механических релаксационных процессов (векторные релаксирующие величины) таким фундаментальным набором величин, определяющим релаксационное поведение макромолекулы, является набор средних проекций (средних косинусов 0) = соз 0 )) звеньев цепи (или боковых радикалов) на выделенное в пространстве направление (направление внеш него поля). При динамическом двойном лучепреломлении и деполяризации флуоресценции проявляются свойства некоторых тензорных величин и релаксационное поведение набора средних пространственных гармоник второго порядка, например квадратов косинусов углов соз Э - звеньев с осями лабораторной системы отсчета. [c.267]

Построение более сложных реологических уравнений, описывающих вязкоупругие свойства сополимера, вытекает из возможности положения упругих и вязких свойств реальной среды. С другой стороны, такой синтез сложных уравнений вязкоупругости может быть существенно облегчен, если для описания поведения реальных полимерных систем в механических полях использовать. модельные представления, основанные на применении тех же общих законов упругости (закон Гука) и вязкости (закон Навье — Стокса). [c.309]

Будучи гибкой, полимерная цепь непрерывно флуктуирует, приобретая всевозможные конформации. Множественность конформаций непосредственно связана с вязкоупругими свойствами полимеров и во многом определяет их высокоэластичпость. Молекулярная масса, характеризуемая степенью полимеризации, влияет на текучесть полимерных расплавов и растворов, а также на деформируемость и прочность полимерных тел. С ростом степени полимеризации механическая прочность и вязкость полимеров увеличиваются. С вязкостью полимерных веществ связаны релаксационные процессы, протекающие при различных механических воздействиях. Очевидно, что чем выше молекулярная масса, тем больше время, необходимое для устаповлеиия равновестюго состояния нри механическом воздействии на него. [c.48]

Измеритель вязкоупругих свойств ИВУС-1 предназначен для неразрушаюп1его экспресс-определения физико-механических свойств изделий из полимерных материалов (резин, пенополиуретанов и др.). [c.69]

Формирование клейковины пшеницы. Замешивание теста из муки с очень малым количеством воды (0,6—1 л на 1 кг сухой муки) приводит к соединению белков пшеницы, которые образуют фибриллы. После периода покоя белки принимают структуру сети в этом минимальном количестве воды. Данное явление наблюдали в электронный микроскоп и описали Бернардэн и Казарда (11,12]. Оно,. видимо, обусловлено возникновением дисульфидных мостиков и водородных связей внутри и между молекулами, в которых липиды играют заметную роль. Эти данные подтверждают ранее выдвинутые гипотезы и дополняют их (см. главу 6). В самом деле, лишь нативная клейковина обнаруживает вязкоупругие свойства, возникающие при этом и противостоящие механическим воздействиям. Если глиадины или глютелины извлекают раздельно, то их свойства различны то же происходит при извлечении липидов. В этих условиях приготовление пищевой клейковины из пшеницы отличается от приготовления других белковых изолятов. [c.487]

Реометрический механический спектрометр типа RMS-605 фирмы Реометрик (США) используется для оценки и контроля вязкоупругих свойств резиновых смесей и их изменений в процессе вулканизации. Образец испытуемого материала помещается между двумя параллельными полуформами (верхней и нижней) с эксцентрично расположенными дисками (оси дисков смещены на некоторое расстояние), которые вращаются в одном направлении с одинаковой скоростью. При этом образец испытывает синусоидальное колебание измеряя силы, действующие вдоль трех основных осей, можно рассчитать действительную и мнимую компоненты модуля упругости при сдвиге и определить эффекты нормального напряжения. Измерения на приборе могут проводиться в широком диапазоне амплитуд деформации, частот и температур на образцах малых размеров. Оператору требуется несколько минут для загрузки образца и задания условий испытаний, далее процесс полностью автоматизирован. [c.499]

Рис. IX. 2. Механические модели Максвелла (а), Кельвина —Фойгта (б), двойная модель Максвелла (в), стандартного линейного тела (Зинера) (г) и обобщенная модель Максвелла ( ), применяемые для опнсани(Г вязкоупругих свойств полимеров

В дополнение к перечисленным важнейшим параметрам РДТТ существуют некоторые приемы, с помощью которых можно уменьшить влияние регулирующих параметров на максимальное давление, время горения и нейтральность кривой тяги. К их числу относятся создание компенсирующих поверхностей в канале заряда, изменение длины и формы компенсирующего выходного конуса, изменение вязкоупругих свойств топлива. Поскольку деформация заряда определяется свойствами ТРТ, при определенных обстоятельствах это можно использовать для компенсации изменений во внутренней баллистике двигателя, модифицируя физические свойства топлива. Такое влияние механических характеристик ТРТ на параметры рабочего процесса проявляется и в меньшей температурной чувствительности двигателя бессопловой конструкции. Канал заряда в бессопловых РДТТ сам формирует сопло двигателя, и при высоких температурах топливо больше деформируется, расширяя канал, [c.136]

Согласно этому принципу, использованному Виллиамсом, Лаиделом и др., данные механических испытаний, полученные при различных температурах, могут быть совмещены простым параллельным перемещением вдоль оси логарифма времени или частоты деформации. Таким образом можно определить коэффициент ат, который равен единице при Тменьше единицы при более высоких и больше единицы—при температурах ниже выбранной. Применение метода Виллнамса, Ландела и Ферри (метод ВЛФ) к различным вязкоупругим свойствам полимеров подробно рассматривается в книге Ферри . [c.84]

Тачибана и Инокучи [32, 33] исследовали вязкоупругие свойства монослоев сывороточного альбумина в зависимости от pH и нашли сложный характер этой зависимости максимальные значения вязкоупругих характеристик наблюдались в сильно кислых областях (pH 2), в области pH от 2 до 7 механические свойства монослоя оставались неизменными, а при pH 7 отмечен спад величин вязкоупругих характеристик. Однако противоречие этих данных результатам, представленным Жоли [34], показывает, что при сравнении ряда работ следует учитывать адекватность условий изменения механических свойств поверхностных слоев. [c.158]

Возможность суперпозиций частота (температура) — концентрация наполнителя является следствием экспоненциальной зависимости вязкоупругих свойств композиции от концентрации наполнителя. Физический смысл рассмотренных фактов сводится к тому, что вследствие значительно более высокого модуля минерального наполнителя последний практически не деформируется и это изменяет условия деформации полимерной матрицы. В наполненных образцах амплитуда деформации существенно увеличивается с ростом содержания наполнителя при постоянной общей деформации образца, что также может быть причиной Bospa raiiHH напряжений и модуля [269]. Другой существенной причиной роста модуля является, как отмечалось выше, переход части полимера в состояние поверхностного слоя с измененными механическими характеристиками и уменьшенной молекулярной подвижностью. Существование такого жесткого, или недеформированного, слоя фактически эквивалентно повышению кажущегося размера частиц или объемной концентрации наполнителя. [c.147]

Основными параметрами, характеризующими динамические вязкоупругие свойства полимеров, являются компоненты ко мплексных модулей упругости динамические модули упругости и модули потерь, а также тангенс угла механических потерь tgo. Динамические вязкоупругие свойства полимеров обычно изучаются при использовании низкочастотных акустических колебаний и могут рассматриваться как низкочастотные а-кустические свойства. [c.257]

Как указывалось во введении к этой главе, обобщенный закон Гука для анизотропных упругих тел может быть формально распространен и на анизотропные линейные вязкоупругие. тела. В настоящее время анизотропия вязкоупругих свойств полимеров изучена сравнительно мало. К самым ранним исследованиям такого рода относится работа Хаммерле и Монтгомери [57], которые сравнивали релаксацию напряжения и динамические механические свойства найлона при растяжении и кручении. [c.242]

Влияние различных наполнителей на механические характеристики вулканизатов БСК иллюстрирует рис. 8. Положение кривых, характеризующих зависимость предела прочности от температуры определяются значением модулей наполнителей. Следовательно, снижение прочности вулканизата при введении в него. СБ-10 вполне можно объяснить не связыванием наполнителя, а пониженными значениями его модуля упругости. На это же указывают и значения предела прочности вулканизатов БСК, наполненных полиаценафти-леном. Другими словами, жесткость наполнителя оказывает большое влияние на вязкоупругие свойства системы в целом и, следовательно, на значения предела прочности. Однако это предварительное заключение требует дополнительных экспериментальных подтверждений. [c.103]

Особый интерес данному сборнику придают статьи, в которых разработан общий подход и приведены конкретные исследования вязкоупругих свойств систем, претерпевающих непрерывные химические изменения. Это даетоснование для распространения методов исследования, хорошо разработанных и часто используемых для термопластичных материалов, на широкий круг термореактивных и вулканизующихся смоли композиций различного назначения, а также систем переменного состава. Большой интерес представляют также работы, в которых развиваются численные методы анализа механических свойств вязкоупругих материалов. Это позволяет применить современную вычислительную технику для обработки экспериментальных данных, получаемых в широком частотном или временном интервале, что раньше всегда было связано с трудоемкими операциями, требующими больших затрат времени и чреватых возможностью ошибок. Новая постановка проблемы содержится в статье, посвященной исследованию вязкоупругих свойств термореологически сложных материалов, что позволяет обобщить классический метод температурно-временной суперпозиции на такие двухкомпонентные системы, представляющие большой практический интерес, как смеси различных полимеров, привитые и блок-сополимеры и т. п. [c.6]

Вязкоупругие свойства аморфных полимеров в линейной области их механического поведения при температурах выше Tervi-пературы стеклования интенсивно исследовали многие авторы. Для описания поведения этих материалов были предложены различные уравнения, основанные на молекулярных или феноменологических представлениях fl—3]. По известной функции, описывающей какую-либо вязкоупругую характеристику, с помощью точных преобразований теории линейной вязкоупругости можно рассчитать любую другую функцию [4]. (Строго говоря, для этого в некоторых случаях требуется дополнительная информация [5].) [c.44]

Такая широта предмета исследований в сочетании со спецификой проявлений свойств многих классов и типов современных полимерных материалов заставила авторов сконцентрировать внимание только па ключевых моментах реологии полимеров — общем подходе к описанию механических свойств сплошных сред, результатах виско-зиметрических исследований полимерных систем различного состава, определении вязкоупругих свойств полимеров, как следствия длинноцепочечного строения макромолекул, особенностей проявления реологических свойств полимеров при наиболее простых и важных схемах деформирования — сдвиге и одноосном растяжении. [c.9]

Если цепь становится очень короткой в том смысле, что она не может трактоваться как совокупность статистических сегментов, весь аппарат рассмотренных выше теорий становится в принципе непригодным для расчета вязкоупругих свойств полимерной системы. В этом случае для описания релаксационных свойств макромолекул нужна иная механическая модель. Такая модель, предложенная Дж. Кирквудом и П. Ауэром (модель КА), основанаТна рассмотрении макромолекулы в растворе как жесткой палочки. Очень близкие результаты получаются, если суспензию жестких палочек заменить суспензией эллипсоидальных частиц удлиненной формы. Пример динамических характеристик такой системы согласно расчетам, основанным на модели КА, показан на рис. 3.6. Если сравнить рис. 3.4 и 3.6, то становится совершенно очевидным различие в предсказаниях теорий статистических клубков (модели КСР и КРЗ) и жестких частиц (модель КА). [c.252]

Теория Близарда — Марвина — Озера. При построении механических моделей — аналогов вязкоупругого поведения полимерных систем — возможны различные способы комбинирования простейших элементов — вязкого демпфера и упругой пружины (см. гл. 1). Подобным же образом при построении механических аналогов полимерной цепочки допустимы различные предположения о том, каким именно образом суммируются сопротивления течению и упругой деформации макромолекулы при приложении внешней нагрузки. В зависимости от способа представления вязкоупругих свойств цепочки могут быть получены разные спектры времен релаксации, что приводит к существенно различным предсказаниям относительно ожидаемых особенностей механического поведения полимерной системы. [c.288]

Ориентация анизотролных доменов при образовании анизотропных стекол была успешно достигнута при полимеризации нематического мономера в магнитном поле [22, 52]. Исследование теплового расширения таких стекол свидетельствует о высокой анизотропии теплового расширения, которое в ориентированном смектическом полимерном стекле проявляется таким же образом, как и расширение ориентированных низкомолекулярных соединений в. соответствующих смектических фазах. Изучение механических и вязкоупругих свойств таких полимеров и их морфологии затруднено их высокой вязкостью, высокой температурой стеклования Tg и плохой растворимостью. Тем не менее результаты изучения электрооптических свойств растворов этих полимеров при различ- [c.149]

Развитию традиционно интересного неважного направления—исследованию динамических свойств каучуков и других полимерных систем посвяидены статьи Харвуда и др., в которых рассматриваются новые аспекты этой всегда актуальной проблемы — динамические измерения при больших деформациях, приводящих к кристаллизации, и динамические измерения при наложении стационарного сдвигового поля. В сборник включены также статьи, в которых детально исследуется вопрос о широком комплексе механических и физико-химических свойств стереорегулярных полибутадиенов — нового материала, применение которого чрезвычайно важно для современной промышленности синтетического каучука. В двух работах представлено совершенно новое направление исследований вязкоупругих свойств полимеров, возникшее благодаря успехам в области синтеза моно-дисперсных полимеров. Это дало возможность найти бо- [c.6]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология