Г л а в а III I Кинетика высокоэластической деформации

Этот вопрос впервые был рассмотрен Слонимским [561. Так, для описания кинетики высокоэластической деформации Каргиным и Слонимским [57—591 была предложена (рис. 4.14) модель макромолекулы (одномерный случай), находящейся в среде (в растворе или в блоке). В основу общей модели (рис. 4.14, а) и ее упрощенной формы (рис. 4.14, б) было положено представление о сегментальном строении цепных макромолекул и соответствующих особенностях их теплового движения. Модель Слонимского содержит элементы, ответственные за упругость, высоко- [c.127]

Рис. 74. Кинетика развития упругого последействия быстрой и медленной высокоэластических деформаций в коагуляционных структурах с жесткими частичками после приложения напряжения сдвига Р < (в области фактически неразрушенных структур).

КИНЕТИКА ВЫСОКОЭЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ [c.80]

Модельный метод изучения кинетики высокоэластической деформации [c.99]

Испытание на поперечный удар по резиновой полоске при заданной энергии удара измеряемой деформации. Необходимо учитывать закономерности кинетики высокоэластической деформации, сформулированные в гл. III, а также возможное немонотонное изменение этой характеристики в зависимости от скорости деформации и температуры [c.305]

Высокоэластичность коагуляционных структур, образованных переплетением волокнистых частиц, а также цепных макромолекул, связана прежде всего с деформируемостью самих волокон и макромолекул. Как известно, уравнения, основанные на простых механических моделях Максвелла (последовательно соединенные упругий и вязкий элементы) и Кельвина—Фойгта (параллельно соединенные упругий и вязкий элементы), не позволяют количественно описать поведение высокоэластичных систем. В современной литературе получило широкое распространение описание кинетики эластической деформации и релаксации напряжений в таких системах с помощью представления о спектре периодов релаксации, соответствующем сочетанию множества упругих и вязких элементов [35]. Вместе с тем, как показала Л. В. Иванова-Чумакова [36], кинетика развития и спада высокоэластической деформации ряда высокомолекулярных структурированных систем может быть описана простыми уравнениями следующего вида [c.20]

Рис. 51. Кинетика развития упругого последействия быстрой и медленной высокоэластических деформаций в коагуляционных структурах с жесткими частицами

Для понимания процессов, происходящих в присутствии наполнителей, существенно разделить эффекты деформации, связанные с высокоэластической и пластической деформациями. Такое исследование проведено термомеханическим методом для наполненного стеклянным волокном полистирола [276]. Была изучена кинетика нарастания деформации при различных температурах в течение 400 мин. Типичные кривые приведены на рис. IV. 4. После нагружения образцы разгружали, и при повышенной температуре происходило упругое восстановление. Оставшаяся после этого часть первоначально развившейся деформации рассматривалась как необратимая, а разность между общей величиной деформации и ее [c.153]

Теория механических (деформационных) свойств полимеров развивалась по пути установления молекулярной природы того или иного вида деформации, и лишь затем привлекались кинетические представления. Так случилось с учением о высокоэластической деформации, а впоследствии и с учением о вынужденно-эластической деформации. Понять существо процесса без привлечения кинетики его развития невозможно. [c.137]

Сёр [39] при исследовании ползучести эластомеров установил, что кинетика развития высокоэластической деформации хорошо описывается, если предположить существование двух участков спектра времен запаздывания (ползучести), что соответствует двум механизмам релаксации. Соответственно температурная зависимость деформации может быть охарактеризована двумя энергиями активации одна соответствует температурной зависимости вязкости жидкостей, другая — температурной зависимости вязкости полимера. Согласно этому вводятся два времени релаксации Тд = ( о/Еа и = Цх/Е . Для эластомеров Hi > По и Ti > То, — модуль упругости, определяемый интегральным изменением соседних расстояний между атомами и цепями за счет растяжения межатомных связей, деформации валентных углов и изменения межмолекуляр-ных расстояний, Ei — высокоэластический модуль, характеризующий упругость сетки, образованной физическими узлами, foo— так называемый равновесный модуль, характеризующий упругость сетки, образованной химическими узлами. [c.120]

Природа и кинетика развития высокоэластической деформации [c.185]

Кинетику развития высокоэластической деформации, в частности быстрой составляющей, детально исследовал [c.124]

В первых работах авторы изучили кинетику развития деформации в переходной области при периодическом (синусоидальном) воздействии силы. Оказалось, что поведение полимерных материалов при таком воздействии резко отличается от поведения низкомолекулярных тел. Температура перехода полимерного тела из твердого (стеклообразного) состояния в высокоэластическое (т. е. температура размягчения) сильно зависит не только от природы полимера, но и от частоты воздействия силы. Если прикладывать нагрузку к полимерному материалу с большой скоростью, температура размягчения повышается. Таким образом, чем больше время воздействия силы, тем при более низкой температуре наступает размягчение полимера, и наоборот. Это значит, что при разной температуре можно получить одну и ту же деформацию полимерного образца, изменяя время действия постоянной силы. Время воздействия и температура компенсируют друг друга. Этот вывод совершенно необходимо учитывать в условиях практического использования полимерных материалов, если мы хотим избежать грубых ошибок в оценке их работоспособности. [c.19]

Рис. 111.3. Кинетика развития высокоэластической деформации резины в широком интервале температур. Числа у кривых — температура опыта в °С.

В дальнейшем, когда мы будем рассматривать кинетику развития высокоэластической деформации, можно будет не раз убедиться в том, что в области перехода также вполне можно обойтись одним временем релаксации (вернее, одной температурной зависимостью времени релаксации). Однако все это справедливо для весьма узкого интервала температур. Следует еще раз подчеркнуть, что в широком интервале температур и длительностей наблюдения за релаксационным процессом простейшие модели с одним временем релаксации Тр или запаздывания 0 не могут привести к правильному описанию всех видов упругого последействия. Но дело здесь не только в привлечении спектра времен запаздывания или релаксации. [c.94]

Наряду с исследованием природы равновесной высокоэластической деформации большое значение имеет изучение кинетики ее развития. Термодинамика явления высокоэластичности и молекулярная природа равновесной высокоэластичности уже получили теоретическое обоснование, когда появились первые фундаментальные исследования по кинетике. Эти исследования позволили вскрыть релаксационный механизм высокоэластической деформации, скорость развития которой во многом зависит от температуры. Первый шаг в выяснении основных закономерностей кинетики был сделан П. П. Кобеко, Е. В. Кувшинским и Г. И. Гуревичем , изучившими температурные зависимости модуля упругости (эластичности) резины и эбонита. [c.191]

Заканчивая краткое описание природы высокоэластической деформации и кинетики ее развития, остановимся еще на одном важном факторе — межмолекулярном взаимодействии. [c.193]

Из уравнения (46) видно, что температура стеклования линейно снижается с увеличением напряжения. Это наблюдалось А. П. Александровым и Ю. С. Лазуркиным еще в первых работах, посвященных исследованию кинетики развития высокоэластической деформации 2 9 , а затем неоднократно наблюдалось и другими авторами касается длительности воздействия напряжений, то из соотношения (46) легко получить логарифмическую зависимость между температурой стеклования и временем воздействия напряжений . [c.95]

Высокоэластическое состояние. Термодинамика и молекулярный механизм высокоэластических деформаций. Связь между равновесной упругой силой и удлинением. Нижний предел молекулярных масс, необходимых для проявления высокоэластичности. Релаксационные явления в полимерах и кинетика структурных перестроек. Механические и диэлектрические потери. Переход в стеклообразное состояние. Релаксационная природа перехода. Принцип температурно-временной суперпозиции. [c.382]

Теоретические представления о разрушении тел значительно отстают от теории упругой, пластической и высокоэластической деформации так как разрушение является процессом неравновесным и в большинстве случаев нестационарным. Теория процесса разрушения относится к области физической кинетики, которая разработана значительно слабее, чем физика равновесных процессов. Развивающаяся в последнее время термодинамика необратимых процессов по всей вероятности, даст в руки исследователей ключ к пониманию многих явлений, сопровождающих необратимый процесс разрушения твердых тел и эластомеров. [c.8]

В. Влияние температуры на механические свойства. Влияние температуры характеризуется величинами модуля упругости и разрушающего напряжения при растяжении, определяемыми по крайней мере при трех температурах —50 С, +20° С и 100° С и, по возможности, при 200° С. Получаемые значения модуля отображают в большой мере кинетику, а не термодинамику высокоэластической деформации, поэтому при большом расхождении между временем воздействия деформирующей силы при эксплуатации и при испытаниях следует рассмотреть возможность определения значений равновесного модуля высокоэластической деформации. [c.304]

Ползучесть. Характеристика кинетики общей деформации материала, слагающейся из упругой высокоэластической и пластической деформации, или деформации вязкого течения. Получают кривую деформации при растяжении материала под постоянной нагрузкой в течение времени до 100 ч начальное напряжение составляет 0,8 от прочности при статическом кратковременном нагружении. [c.310]

Пунктирная кривая на рис. 3 иллюстрирует сказанное. Время 0, необходимое для установления стационарного течения, определяется кинетикой развития высокоэластической составляющей деформации. Оно бывает иногда весьма велико, так что в реальных условиях нагружений, применяемых при лабораторных испытаниях, эта стационарность часто вообще не достигается. Последнее обстоятельство является причиной многих ошибок и недоразумений, возникающих при истолковании результатов лабораторных испытаний каучуков. Релаксационный характер высокоэластической деформации приближенно может быть учтен некоторым усложнением модели, представленной на рис. 2,а. Усложнение сводится к введению еще одного вязкого элемента для демпфирования пружины, моделирующей способность к высокоэластической деформируемости. Такого рода модель представлена на рис. 2,6. [c.31]

Теория высокоэластической деформации коагуляционных структур представляет собой интересный пример успешного применения микрореологического подхода к изучению кинетики развития деформации в сочетании с модельным анализом. Вместе с тем эта теория хорошо описывает деформацию лишь в области практически неразрушенной структуры. [c.70]

Влияние межмолекулярного взаимодействия на кинетику высокоэластической деформации и равновесную высокоэластичность проявляется не только в процессе нагружения, но и в процессе разгру-жения . [c.194]

В 1939 г. А. П. Александровым и Ю. С. Лазуркипым была разработана мето Дика исследования высокоэластической деформации на периодическом режиме в широком интервале частот и температур [5]. Благодаря этому ими были открыты основные закономерности кинетики высокоэластической деформации, изучено влияние частоты воздействия на экспериментально наблюдаемую температуру затвердевания и сформулиро<вано ныне обш,епринятое представление о природе стеклования полимеров [6]. Результаты этих работ вошли в ряд монографий и учебников. Был вьшвлен единый механизм процесса деформирования таких разных полимеров, как каучуки, пластмассы и т. д., и показано, что свойства полимеров существенно зависят от температуры и скорости воздействия, т. е. в них чрезвычайно ярко выражены релаксационные процессы. [c.317]

К концу 40-х годов относятся также первые работы Б. А. Догад-кина, Г. М. Бартенева и М. М. Резниковского по исследованию релаксационных свойств высокоэластических полимеров [60, 61]. Были проведены исследования термодинамических свойств резин и впервые введено понятие о равновесном модуле, а также предложен метод определения числа поперечных химических связей в резинах по равновесному модулю была исследована и кинетика высокоэластической деформации. В результате этих исследований Б. А. Догадкиным, [c.325]

I При дальнейшем уменьшении б до атомных размеров Gm растет, приближаясь к модулю истинной упругости Gm- Gg 10 ), рассчитанному по аддитивной зависимости для заданной пористости структуры. Кинетика развития и спада высокоэластической деформации не описывается экспоненциальными уравнениями, выводимыми из механических моделей, а следует уравнениям с одной характеристической константой, выводимыми из самых простых представлений, Р = onst [c.190]

Благодаря созданию новых реологических приборов И. Г. Гран-ковскому удалось получить полную кривую кинетики структурообразования цементных дисперсий и установить четыре качественно отличающиеся стадии в этом процессе (рис. 21). При рассмотрении наиболее характерной ки/гетики структурообразования тампонаж-ной цементной дисперсии в аспекте деформационных процессов отмечено, что кривые в координатах е = / (т), полученные при постоянном напряжении сдвига, в первой и второй стадиях характеризуются развитием высокоэластических деформаций с большим периодом ретардации (до 10—15 мин). Модули быстрой эластической деформации в этих стадиях имеют порядок 10 —10 дин см , что характерно для коагуляционных структур. К концу второй стадии начинают преобладать кристаллизационные процессы, которые наиболее интенсивно развиваются в третьей стадии, что отражается на кривой увеличением модуля упругости, достигающего к концу третьей стадии 10 дин1см . [c.105]

Влияние напряжения (или деформации) на кинетику кристаллизации четко проявляется, когда процессы деформирования и релаксации отделены от кристаллизации во времени. Образец деформируют при температуре выше температуры плавления в условиях возможно более полного развития высокоэластической деформации. После установления квазиравиовесного напряжения Од образец охлаждают до температуры кристаллизации Т, в отсутствие кристаллизации при этом наблюдается уменьшение напряжения, связанное с линейной зависимостью Со от абсолютной температуры для полимеров в высокоэластическом состоянии. [c.91]

Ядро ползучести (4.38) удовлетворяет этим условиям, однако не вполяе точно описывает кривые ползучести на всех участках. Вопрос выбора ядер для решения различных задач теории ползу-чесш достаточно сложен, его изучали Ю. Н. Работнов [50, 53], М. А. Колтунов [54], А. Р. Ржаницын [55] и другие исследователи. Учитывая, что ползучесть ориентироваиных стеклопластиков в направлениях армирования невелика, можно пользоваться упрощенными формулами (4.26) или (4.30), где ядро принято в виде (4.38). Эти выражения применимы в том случае, когда равновесное состояние материала еще не установилось и в расчете необходимо учесть кинетику развития высокоэластической деформации. Если равновесное состояние установилось, целесообразно применять значения длительных модулей упругости в виде [c.210]

Первые же экспериментальные исследования кинетики развития высокоэластической деформации позволили сформулировать принцип температурно-временной суперпозиции, согласно которому влияние температуры и времени воздействия на величину деформации эквивалентно. Принцип температурно-временной суперпозиции был впервые сформулирован А. П. Александровым и Ю. С. Лазуркиным 5, а затем Г. Лидерманом трактовка которого считается наилучшей. Практически благодаря действию этого прин- [c.192]

Более точная зависимость была предложена в работах академика Ребиндера с сотрудниками по кинетике развития высокоэластическай деформации сдвига в эластомерах [35, 36]. Было показано, что коэффициент а = о г[г, где ц — константа процесса, имеющая смысл предельной вязкости, а а — напряжение сдвига. При этом уравнение (4.48) должно быть заменено следующим уравнением [c.115]

Тля исследования кинетики релаксации высокоэластической Ьормации необходимо получить однородные ориентированные уктуры. С этой целью приходится повышать концентрацию ДНП, из которого образуется нить. Независимость кинетики сокращения уже полученных нуклеопротеидных структур от облучения, вплоть до доз порядка 10 (рис. 6), может быть связана именно с применением высокой концентрации нуклеопротеида, когда возможна частичная репарация повреждений. С другой стороны, в этом случае увеличивается вероятность межмолеку-лярного связывания, и число возникших межмолекулярных сшивок оказывается, по-видимому, достаточным для возникновения структуры сетки, обеспечивающей не отличающиеся от нормы процессы релаксации высокоэластической деформации. Таким образом, если в этих структурах и возникают определенные нарушения, то они не проявляются в высокоэластических свойствах таких образований и носят как бы потенциальный характер. Для проявления возможных нарушений, вероятно, необходим другой дополнительный фактор, связанный с воздействием непосредственно на молекулярные сшивки. Мы считали целесообразным в качестве такого фактора избрать действие повышенных температур, приводящих к течению образца. Последний процесс, [c.17]

Основным преимуществом моделей является их наглядность. Простые модели с постоянными значениями констант очень редко количественно применимы к высокополимерам (так же, как и к другим системам з, 54,59) Примером количественного применения модели могут быть данные Г. М. Бартенева по деформации сжатия полибутадиена. Пластическое течение в этом случае развивается при 7]пл=соп51 (рис. 213), высокоэластическая деформация развивается также при Г уп=соп51. На рис. 214 показана кинетика деформации сжатия полибутадиена при постоянном напряжении. Автор определил, что для полибутадиена с молекулярным весом 88 000 при 45° 1,13-10 пуаз, а Т(уп= 1,93-10 пуаз [c.268]

Первый шаг на этом пути был сделан П. П. Кобеко, Е. В. Кувшин-ским и Г. И. Гуревичем [4], изучавшими температурные зависимости модуля упругости резины и эбонита. Было показано, что этот модуль в упругой области меняется сравнительно мало, но в области перехода от упругой деформации к высокоэластической наблюдается резкое уменьшение модуля упругости. Такое поведение полимерных тел при повышении температуры авторы объяснили тем, что время релаксации в переходной области соизмеримо со временем наблюдения, а сам при-Ц0СС деформации является неустановившимся. Здесь необходимо отметить, что в то время, как термодинамика явления высокой эластичности полимеров и молекулярная природа равновесной высокоэластической деформации благодаря работам Марка, Куна и других зарубежных ученых ко времени выхода цитируемой работы получили теоретическое обоснование и могли считаться, в основных чертах, выясненными, оставались совершенно не изученными кинетика высокой эластичности и природа затвердевания полимеров. Таким образом, работа П. П. Кобеко, Е. В. Кувшинского и Г. И. Гуревича [4] может считаться первым важным исследованием в этом направлении. [c.317]

С помощью метода изотермического нагрева (МИН) можно выявить отличия в поведении ориентированных стекол различного химического состава в широком интервале скоростей вытяжки. Кинетика нарастания йапряжений при нагреве стекол определяется особенностями их получения. При некоторых температурах 7 мако соответствующих максимуму или плато на кривых МИН, в материале происходят интенсивные релаксационные процессы, обусловливающие усадочные явления, которые связаны с размораживанием высокоэластических деформаций.. С повышением степени вытяжки максимальные напряжения амакс равные напряжениям вытяжки, возрастают, а значения Тмакс несколько сдвигаются в область меньших температур. При возрастании, температуры рриентационной вытяжки (или при уменьшении ее скорости) материал более стабилен (повышение Гмакс, некоторое снижение Омакс), что обусловлено более полной релаксацией напряжений в. процессе вытяжки. До температур на 40 °С ниже Гс ориентированное органическое стекло является термически устойчивым и может эксплуатироваться длительное время без с гециальных мер по предотвращению усадки. [c.131]

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]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология