Природа вязкоупругого поведения

ПРИРОДА ВЯЗКОУПРУГОГО ПОВЕДЕНИЯ [c.13]

Гл. / Природа вязкоупругого поведения [c.16]

Возникающие при деформировании полимеров нормальные напряжения (как эффект второго порядка) пропорциональны М . Важное практич. значение имеют температурные и концентрационные зависимости вязкости р-ров полимеров. Релаксац. св-ва р-ров полимеров в сильной степени зависят от т-ры, поскольку движения тех или иных элементов полимерной цепи проявляются (возникают, фиксируются) в определенном диапазоне т-р. Результаты измерений температурных зависимостей времен релаксации или связанных с ними мех. характеристик позволяют судить о природе мол. движений (метод релаксац. спектроскопии). Как правило, существует неск. групп времен релаксации, внутри каждой из к-рых температурные зависимости времен релаксации одинаковы. Поэтому вязкоупругие характеристики в широком температурном диапазоне оказываются подобными по форме, но сдвинутыми по временной (или частотной) оси, так что они м.б. обобщены в единую температурно-инвариантную характеристику вязкоупругого поведения материала. Этот вывод наз. принципом температурно-временной или температурно-частотной суперпозиции. [c.248]

Общие закономерности вязкоупругого поведения наполненных полимеров в зависимости от их химической природы и гибкости цепи проявляются при изучении его температурно-частотной зависимости. Вязкоупругие свойства обычно исследуются методом приведенных переменных [198] с использованием метода преобразования температурных и частотных шкал. При этом экспериментально получаемые величины, в частности динамический модуль, совмещаются в одну обобщенную кривую, охватывающую очень широкий диапазон частот и температур (метод ВЛФ). В ряде проведенных к настоящему времени исследований была показана применимость уравнения Вильямса — Лэндела — Ферри к наполненным системам, преимущественно к эластомерам [234— 242]. Температурная зависимость времен релаксации и запаздывания различных наполненных вулканизатов также может быть описана с помощью уравнения ВЛФ [c.136]

В гл. 7 были рассмотрены основные характеристики вязко-упругого поведения, причем особо было подчеркнуто существование температурно-временной эквивалентности и указано на общие для всех полимеров представления о зависимости протекающих процессов от скорости деформации, о свободном объеме и динамике длинноцепных молекул. Теперь следует более конкретно обсудить природу вязкоупругой релаксации на молекулярной основе, связывая ее с различными химическими группами в молекуле, и на физической основе, ставя ее в зависимость от структуры, т. е. от особенностей молекулярных движений в кристаллических и аморфных областях. [c.154]

Граница между линейным и нелинейным поведением материала условна и определяется не только природой исследуемого образца, но и чувствительностью выбранного метода измерения. При прочих равных условиях деформации, при к-рых начинают явным образом проявляться нелинейные эффекты, могут изменяться от долей процента для частично кристаллич. и высоконаполненных полимерных систем до многих десятков процентов для резин с невысокой плотностью вулканизационной сетки. Переход от линейного к нелинейному вязкоупругому поведению в твердых полимерах практически не зависит от их мол. массы, а в текучих системах в очень сильной степени зависит от мол. массы, молекулярномассового распределения полимера и его содержания в растворе. [c.172]

При выводе уравнения (4.56) предполагалось, что давление пропорционально смещению, в то время как по теории Герца давление должно быть пропорционально смещению в степени 1/2. В последнем случае повышается точность определения глубины погружения [9]. Уравнение (4.56) выведено на основании упрощенной модели вязко-упругого тела (модели Фойгта), показанной на рис. 4.19, а. Эта модель описывает природу вязкоупругости, но она, конечно, не может полностью характеризовать данный вязкоупругий материал, для более точного описания поведения которого необходима модель со сложным набором пружин и демпферов. [c.77]

Смешанная теория. Разработана теория молекулярной адгезии, основанная на вязкоупругой природе процесса трения [8]. Она учитывает как скачкообразные процессы на молекулярном уровне, так и вязкоупругое поведение материала, имитируемое механической моделью. В связи с этим теорию и назвали смешанной. [c.181]

Некоторые материалы по своей природе чувствительны к давлению (например, БСК), но в большинстве случаев для изменения их вязкоупругого поведения все же требуется наличие специальных добавок. Компоненты, используемые в смесях на основе НК, рассматриваются ниже. [c.465]

Развитие исследований вязкоупругости полимеров еще пе совсем достигло этой стадии, но оно уже пришло к такому уровню, когда становятся желательными определенные обобщения. Феноменологическая теория линейной вязкоупругости в общих чертах завершена. Полуколичественно описана молекулярная природа некоторых характерных для полимеров особенностей вязкоупругих свойств, как, например, их зависимость от температуры, молекулярного веса, концентрации и других переменных. Более того, эти полуколичественные соотношения обоснованы достаточно хорошо, чтобы позволить в значительно большей степени, чем это делалось до сих пор, грубо предсказывать поведение полимеров в практически.х условиях. Другие же особенности, как, например, влияние распределения по молекулярным весам, а также свойства [c.11]

Другие авторы [10] для описания динамического поведения материала применяли модель Максвелла, показанную на рис. 4.19, б. Впоследствии была использована модифицированная модель Максвелла, включающая дополнительно параллельно присоединенную пружину, которая позволяла описать изменяющуюся во времени восстанавливаемость материала. Хотя частные зависимости между /гист и tg б [см. уравнения (4.81) и (4.82)] и не были получены при использовании модифицированной модели Максвелла, график зависимости хач от времени релаксации % Т (рис. 4.20) четко указывает на вязкоупругую природу материала. Безразмерная величина — время релаксации — представляет собой отношение т/Г, где т = = цШ (т] — динамическая вязкость, имитируемая в моделях демпфером, Е — динамический модуль, имитируемый пружиной), Т — [c.77]

Вполне логично предположить, что линейное вязкоупругое поведение можно описать (по крайней мере, качественно), если представить, что среда имеет двойственную природу и обладает свойствами ньютоновской вязкой жидкости и твердого упругого тела Гука. Эта идея может быть выражена с помощью простой механической модели, изображенной на рис. 6.5. Если, например, в максвелловском элементе происходит релаксация напряжений (у = О при / < О, 7 = 7о при I > 0), то их зависимость от времени имеет вид (см. Задачу 6.1) [c.147]

При промежуточных температурах или частотах, обычно называемых интервалом стеклования, полимер не является ни стеклообразным, ни каучукоподобпым. Он обнаруживает промежуточные значения модулей, является вязкоупругим телом и может рассеивать значительные количества энергии нри растяжении. Стеклование проявляется многими путями, например, в изменении объемного коэффициента термического расширения, который может применяться для определения температуры стеклования Т . Явление стеклования в значительной мере является центральным при рассмотрении механического поведения полимеров по двум причинам. Во-первых, существует концепция, связывающая принцип температурно-временной эквивалентности вязкоупругого поведения с температурой стеклования Т . Во-вторых, стеклование может быть изучено на молекулярном уровне такими методами как ядерный магнитный резонанс и диэлектрическая релаксация. Таким путем можно получить представление о молекулярной природе вязкоупругости. [c.24]

Среди особеностей поведения полимеров при многократной деформации наиболее важными являются следующие релаксационная природа вязкоупругих свойств и связанные с этим значительные механические потери низкая теплопроводность сильный разогрев (что вытекает из предыдущего) большая чувствительность усталостной прочности и выносливости к температуре, повышающейся в процессе утомления. [c.254]

В вязкоупругих моделях сплошных сред, рассмотренных в данном разделе, используются теория высокоэластического состояния и принцип температурно-временной суперпозиции. При этом неявно принимается молекулярная природа вязко-упругого поведения материала, но явно не вводятся такие неконтинуальные понятия, как дискретность вещества, неравномерность структуры, упорядочение молекул, анизотропия молекулярных свойств, распределение молекулярных напряжений и накопление энергии деформации. Если отдельные акты молекулярного масштаба и неравномерность распределения напряжения или деформации незаметны или не представляют большого интереса, то вполне допустимо представление твердого тела как сплошной среды. [c.75]

Отверждение эпоксифеиольных конструкционных адгезивов включает одновременно протекающие реакции полимеризации и сшивания, приводящие к образованию трехмерной сетки химических связей [1]. Процесс отверждения полиимидных адгезивов обусловлен внутримолекулярной имидизацией, что вызывает превращение вязкоупругого материала в твердый. Несмотря на принципиальное различие молекулярной природы процессов отверждения двух сравниваемых типов смол, в их хемореологи-ческом поведении наблюдаются черты поразительного сходства. На рис. 11 сопоставляются температурные зависимости модуля [c.114]

Важное значение имеет также выявленное в работе различие поведения растворов исследованных полимеров в зависимости от природы полимера и качества растворителя, которое связывается с эффектом интенсивного струк-турообразования, доходящего до формирования ассоциатов. Результаты реологических измерений представляют собой лишь косвенный метод изучения структурообразования в растворах. Но все же последовательное сопоставление [3] всего комплекса характеристик вязкостных и вязкоупругих свойств растворов различных полимеров в растворителях разного качества действительно показывает, что привлечение структурных представлений позволяет дать объяснение наблюдаемых особенностей поведения растворов в отношении влияния природы растворителя на значения вязкости т (,, модуля высокоэластичности Од, температурных и концентрационных зависимостей Т1о и Оо- Как показано в работах [3], поведение растворов полистирола н полиметилметакрилата в растворителях различной природы, представляющих собой частные случаи в ряду возможных типов растворов полимеров оказывается во многом принципиально различным. Это связано с тем, что интенсивность структурообразования существенно зависит от качества использованного растворителя, причем этот фактор проявляется в различной степени в зависимости от природы макромолекулярной цепи. Следствием этого являются невозможность объяснения различий вязкости растворов полиметилметакрилата в разных растворителях с позиций представлений теории свободного объема, несовпадение значений модуля высокоэластичности эквиконцентрированных растворов (из-за разницы в плотности флук-туацпонной сетки зацеплений, обусловленной зависимостью интенсивности структурообразования от природы растворителя) и появление сильной температурной зависимости модуля высокоэластичности (из-за влияния температуры на распад ассоциатов). [c.246]

Экспериментальные результаты, полученные для различных полимеров — полидиметилсилокеана, полибутадиена, полистирола и др., — показывают, что в целом все они ведут себя как частично проницаемые клубки, так что при соответствующем выборе параметра взаимодействия к обеспечивается удовлетворительное соответствие теории с экспериментом, и химическая природа гибкой полимерной цепи не играет здесь никакой роли. Пример результатов сопоставления теории с экспериментальными данными, относящимися к предельно разбавленным растворам, представлен на рис. 3.10 для растворов полистирола в двух различных тета-растворителях. Согласие теории с экспериментом сохраняется и для растворов в хороших растворителях. Дальнейшие исследования показали также, что рассмотрение частотных зависимостей [( ] и [0" позволяет подтвердить существующие теоретические представления о вязкоупругих свойствах не только линейных, по и разветвленных макромолекул, поведение растворов которых может трактоваться в терминах модели Зимма при учете частичной проницаемости макромолекулярного клубка. При этом, однако, значение к для разветвленных полимеров оказывается несколько меньшим, чем для линейных макромолекул того же химического строения. [c.257]

Существует несколько попыток моделировать упругие, вязкие и вязкоупругие свойства, проявляющиеся при деформировании реальных полимеров. Одной из таких моделей является модель Б. А. Догадкина, Г. М. Бартенева и М. М. Резниковского. Она вводит зависимость времени релаксации для описываемой полимерной системы не только от температуры и химической природы полимера, но и от величины приложенного напряжения. С увеличением последнего возрастает скорость перегруппировки сегментов макромолекул по направлению растягивающего напряжения. В процессе релаксации напряжения при постоянной деформации модели установится некоторое значение напряжения, мало меняющееся в дальнейшем, так как увеличивается энергия, необходимая для обратной перегруппировки сегментов макромолехул. Такое напряжение может быть условно принято как равновесное (а<х>), а релаксационные процессы определяются разностью между напряжением в момент времени I и равновесным (а—Ооо). Эта модель удовлетворительно описывает поведение эластомеров (рис. 42). [c.97]

Вязкоупругие свойства полимеров изучали в большом числе работ. Важный шаг в понимании природы этих свойств был сделан в работах Рауза [1] и Бики [2], создавших теорию механического поведения полимерной цепи ) (в дальнейшем их теория будет обозначаться символом БР). В работах Бики и Рауза их теория была применена только по отношению к разбавленным растворам, в которых отсутствуют переплетения макромо-лекулярных цепей. Позднее в работах Вильямса, Лэндела и Ферри [3] (теория ВЛФ), а также Бики [4] было предложено обобщение ранних взглядов, позволившее распространить теорию и на концентрированные растворы и расплавы полимеров, в которых образуется структурная сетка. [c.246]

Глава 1 представляет собой детальный исторический обзор развития представлений о трении и смазке, начиная с ранних исследований до настоящих дней. В главе 2 рассмотрены основополагающие принципы трения. Глава 3 посвящена способам измерения текстуры поверхности. Главы 4, 8, 9 и 10 касаются проблем гистерезиса и адгезии и механизма износа легкодеформируемых поверхностей. Теории и экспериментальные данные указывают па вязкоупругую природу трения эластомеров. Главы 5, 6 и 7 касаются взаимодействия поверхностей в условиях смазки, делается упор на эласто-гидро-динамическое взаимодействие, имеющее место при трении эластомеров по грубым подложкам. В главе И обсуждаются некоторые методы испытаний, применяемых в различных лабораториях. Хотя весь текст представлен в систематизированном виде, главы во многом независимы и могут изучаться самостоятельно. В книге сделана попытка изложить простым языком сложные теоретические представления о поведении материалов при сухом трении и со смазкой и иллюстрировать это примерами из повседневной жизни. [c.5]

Теперь мы должны перейти к реальному линейному полимеру, состоящему из множества молекул, взаимодействующих между собой. Что же изменится в описанной абстрагированной картине Прежде всего, изменение коснется природы тепловых пружин , т. е. суммарной высокоэластической деформации. Тепловые движения взаимодействующих между собой сегментов могут совершаться не произвольно, а в зависимости от поведения своих соседей. Практически полимер будет обладать не одним значением времени запаздывания 02, а целым рядом значений (от малых до больших). С другой стороны, в полимере пластическое течение в чистом виде осуществляться не может ввиду того, что наряду с мгновенноупругими деформациями развиваются высокоэластические. Весьма интересная но физическому обобщению точка зрения на пластическое течение полимеров Г. И. Гуревича основана, например, на изучении модели вязкоупругого тела Максвелла. В данном случае происходит постепенное нарастание неупругих деформаций, обусловленное упругой деформацией, величина которой поддерживается постоянной. [c.105]