Механические модели релаксационных процессов

Проверка адекватности модели кинетики набухания осуществлялась на основании экспериментальных данных о положении оптической и фазовой границ. Для проверки адекватности использовался средний квадрат отклонения между экспериментальными и расчетными данными положения оптической и фазовой границ. Результаты проверки показывают, что моделирование деформации механических свойств полимера в процессе его ограниченного набухания, основанное на представлении системы сополимер — растворитель как сплошной среды с одним внутренним релаксационным процессом, вполне допустимо (погрешность не превышает +9%). Параметрами реологических уравнений являются модуль упругости среды и кинетический коэффициент ползучести, характеризующий внутреннюю подвижность макроцепей сополимера. Наряду с этим предлагаемая модель допускает (при необходимости) дальнейшее уточнение характеристик среды на основе более углубленного исследования реологических свойств системы сополимер — растворитель . [c.328]

Однако и эта модель не дает точного количественного описания релаксационных процессов в полимере. Полнее описывает свойства аморфных полимеров еще более сложная обобщенная механическая [c.98]

Механические модели. Это наиболее распространенный вид М. Массой составляющих их элементов (пружин и жидкостных демпферов) обычно пренебрегают, т. к. для релаксационных процессов в полимерных телах характерны достаточно медленные изменения деформаций и напряжений, при к-рых силы инерции пренебрежимо малы по сравнению с вязкими силами (если же требуется учет сил инерции, напр, при акустич. исследованиях, то в М. вводят дополнительные массивные элементы). [c.129]

Приведенные модели, конечно, не могут претендовать на точное количественное описание релаксационных процессов. Для этого следует использовать непрерывные спектры времен релаксации, однако модели позволяют понять основные черты механического поведения эластомеров в высокоэластическом и вязкотекучем состояниях. [c.159]

Для анализа протекающих в полимерах релаксационных процессов ввиду их сложности используют механические модели, составленные из пружин и демпферов. Пружина моделирует мгновенную упругую деформацию, а демпфер (поршень, перемещающийся в жидкости) — вязкое течение. [c.58]

Ни одно из рассмотренных выше уравнений, выведенных из механических моделей, не может количественно описать релаксационные свойства полимеров. Это объясняется использованием в уравнениях только одного времени релаксации, тогда как реальные полимеры характеризуются достаточно широким их набором. Возникает необходимость введения понятия спектра времен релаксации. При т = ц1Е и переходе от низших членов гомологического ряда к высшим приходится сталкиваться со все большими значениями времен релаксации прежде всего в связи со значительным повышением вязкости полимера. В процессе полимеризации вязкость увеличивается на 15 порядков. Поэтому, несмотря на одновременный рост модуля, период релаксации резко возрастает и может достигать нескольких лет. Вследствие перемещения молекул полимера в виде отдельных сегментов, наличия в полимерных молекулах участков различной гибкости и полярности, разного уровня внутри- и межмолекулярных взаимодействий, разной плотности упаковки, объединения молекул в различные надмолекулярные образования вплоть до кристаллов набор времен релаксации еще больше расширяется. [c.97]

Прочность полимерных материалов приобретает все более актуальное значение. До появления кинетической точки зрения на разрушение полимеров придерживались представлений о разрушении исключительно с позиций механики упругих твердых тел, имеющих дефекты. Однако экспериментальные факты [33—36] доказывают существенную роль вязкоупругих релаксационных явлений при разрушении полимеров. В этой связи построение математической модели кинетики набухания, учитывающей релаксационные явления в полимере, актуально для нахождения благоприятных условий проведения процесса с целью уменьшения брака при производстве ионообменных материалов аналитического назначения (хроматографического и ядерного класса). При этом описание релаксационных явлений в полимерных материалах связывается с рассмотрением их как сплошных сред, которые по своим механическим свойствам занимают промежуточное положение между упругими твердыми телами и вязкими жидкостями (что приводит к возникновению явлений вязкоупругости). [c.300]

Таким образом, основу процесса отмывки ионита составляет изменение физико-механических свойств его под воздействием проникновения растворителя в ионит, электростатических явлений (доннановского потенциала), явлений сольватации (гидратация) и тепловых эффектов. Существующие подходы к составлению математических модулей процесса имеют определенные недостатки (в моделях не отражена взаимосвязь релаксационных, диффузионных, тепловых, химических и др. явлений модели не охватывают весь интервал разбавления растворов и степени сшитости ионитов). [c.376]

Механизм разрушения армированных полимеров представляет собой сложный физико-механический процесс, при изучении которого необходимо учитывать не только характер нагружения, но и совокупное влияние таких факторов, как прочностные и упругие характеристики компонентов, их дисперсия, относительное объемное содержание полимера и армирующего волокна, релаксационные явления в них, прочность адгезионной связи полимера с волокном, технология создания композита (остаточные напряжения и т. п. [18, 28, 224, 225]). Естественно, что для изучения столь сложного явления разрабатывают и применяют различные модели, позволяющие наблюдать или объяснять тот или иной эффект. [c.178]

Наиболее простой отправной точкой при обсуждении вязко-упругих релаксационных процессов в кристаллических полимерах может служить двухфазная модель бахромчатой мицеллы (см. раздел 1.2.2). С помощью этой модели можно попытаться идентифицировать некоторые переходы в кристаллических и аморфных областях кристаллизующихся полимеров. Справедливость такого подхода подтверждается существованием эмпирической корреляции между механическими потерями в кристаллических полимерах и степенью кристалличности, определенной рентгенографическим методом или по плотности. В качестве примеров рассмотрим результаты исследования политетрафторэтилена (ПТФЭ), проведенного Мак-Крамом [22], и данные Иллерса и Бойера [9] о переходах в полиэтилентерефталате (ПЭТФ). При этом предположим, что величина tg б может быть использована как мера интенсивности релаксации. Такое предположение возможно в качестве предварительного (см. раздел 5.5) и необходимо на стадии гипотез, однако полное обоснование применения [c.163]

Существенным результатом работ В. А. Каргина с сотрудниками по изучению релаксационных процессов в полимерах явилось построение качественных представлений о молекулярном механизлю этих процессов, которые дополнили подобные же работы ленинградских исследователей (Я. И. Френкель, II. П. Кобеко, А. П. Александров, Ю. С. Лазуркин, С. Н. Жур-ков, Е. В. Кувшинский, Г. И. Гуревич) и хорошо согласовывались с количественной теорией Больцмана—Вольтера, примененной Г. Л. Слонимским для описания релаксационных механических процессов в полимерных телах. Необходимо отметить, что в результате указанных исследований В. А. Каргину и Г. Л. Слонимскому удалось впервые творчески использовать в применении к полимерным телам наследие физиков XIX столетия (Максвелла, Больцмана, Вольтера и др.), последовательно разработавших феноменологическую релаксационную теорию деформирования твердых тел. В. А. Каргину и Г. Л. Слонимскому удалось выяснить физическую сущность механических релаксационных процессов в полимерах и сделать доступными для экспериментальной проверки и для практического использования упомянутые феноменологические теории, а также построить первую физически обоснованную механическую модель линейного аморфного полимера. [c.11]

Таким образом, приведенная расчетная схема для определения коэффициента оптической чувствительности дает возможность оценить ожидаемую оптическую чувствительность полимера и имеет определенное значение для синтеза полимеров с заранее заданными свойствами. Следует также отметить, что высокая оптическая чувствительность теплостойких полимеров может иметь большое практическое значение при использовании их в качестве моделей в поляризационно-оптическом методе исследования напряжений. Недостатки обычных полимерных материалов заключаются, с одной стороны, в отчетливо выраженных релаксационных процессах при механическом нагружении и, с другой стороны, в малой оптической чувствительности. Чтобы получить отчетливую картину распределения напряжений в конструкции, необходимо прикладывать достаточно большие напряжения, которые, однако, нежелательны вследствие интенсивно развивающихся релаксационных процессов (ползучесть и релаксация напряжения). Наличие материалов, обладающих чрезвычайно высоким коэффициентом оптической чувствительности, позволяет применять их при сравнительно малых нагрузках, при которых релаксационные процессы слабо выражены и практически выполняется закон Гука. [c.265]

Релаксационные явления в реофизически сложных средах связаны с медленным развитием процессов перегруппировки структурных единиц различного масштаба. (Так, в случае полимеров таковыми являются гибкие молекулы, их отдельные сегменты или же пачки, образованные этими молекулами). Эти процессы приводят к запаздыванию изменений деформации от изменения напряжения (гистерезис, упругое последействие, релаксация напряжения и т.д.) и могут быть описаны с помощью моделей упругих тел с внутренним трением и вязких тел, обладающих упругостью (раздел 3.2.6). Механические модели вязкоупругих тел полезны для понимания качественных особенностей явлений релаксации, но их применение к количественному описанию реальных материалов требует построения очень сложных систем, состоящих из большого числа различных пружин и вязких элементов (что связано с наличием иерархии структурных единиц различного масштаба, приводящей к иерархии широко распределенных времен релаксации). [c.122]

Такое представление свойств линейной вязкоупругой среды не является единственным, однако имеет перед другими моделями преимущество, которое заключается в незначительном числе физических констант, позволяющих описать поведение материала в широком температурном интервале, а также в наличии доступных экспериментов для определения этих констант. Описание реологических свойств с использованием ядер разностного типа (ядра ползучести и релаксации) позволяет применить для решения задач механики большое число хорошо разработанных математических приемов. Однако при описании механического поведения материала в процессе его получения необходимо вводить зависимость параметров ядер ползучести и релаксации от температуры и степени превращения. Это связано с тем, что релаксационные свойства материала изменяются на протяжении всего процесса структурирования, причем релаксационный спектр максимально расширяется в гёль-точке с последующим сжатием и перемещением по временной оси [138]. Вследствие этого при использовании интегральных соотношений приходится переходить к ядрам неразностного типа [136], а при использовании дифференциальных моделей (в форме обобщенного уравнения Максвелла) [139] необходимо учитывать изменения спектра времен релаксации. Эти обстоятельства во многом усложняют решения задач, которые к тому же становятся трудно обеспечиваемыми экспериментом. [c.83]

Экспериментальными методами широко исследованы механические, реологические, тепловые, электрические и другие свойства многих полимерных систем [1—И]. С помощью методов статистической физики решен ряд вопросов о равновесных свойствах полимерных цепей [12, 13]. Многие из экспериментально наблюдаемых закономерностей были достаточно хорошо описаны и частично объяснены теорией с использованием феноменологических и полу-феноменологических моделей и методов (модельная теория вязкоупругих свойств, кинетическая теория высокоэластичности, теория строения сеток, теория релаксационных явлений [1, 4, 15, 16—26] и др.). Ряд задач о неравновесных свойствах полимеров решен методами микротеории 27—36]. Эти исследования с использованием кинетических уравнений на основе упрощенных динамических моделей полимерных цепей касались, как правило, тех физических свойств полимеров, которые обусловлены свойствами макромолекулы и мало зависят от взаимодействия макромолекул между собой. Учет взаимодействия макромолекул путем введения макроскопических параметров упрош,ает рассмотрение, но снижает ценность теории. Поэтому в физике полимеров важно расширение арсенала и сферы приложения экспериментальных методов и построение последовательной и достаточно полной микротеории структуры и физических свойств основных классов полимерных систем. Одним из направлений построения такой теории является исследование физических процессов в полимерах методами кинетических уравнений и теории флюктуаций. [c.351]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология