Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English

Релаксация напряжения и ползучесть в полимерах

    Чтобы учесть релаксационные свойства полимеров, необходимо найти связь между скоростью движения диффундирующей частицы V в уравнении (7.6) и параметрами модели, позволяющей описать термодинамические свойства полимеров и их реакцию на внешнее воздействие (динамическое и статическое). В качестве такой модели рассмотрим частный случай модели, представленной на рис. 5.2. Эта упрощенная модель представляет собой параллельное соединение двух элементов Александрова— Лазуркина, изображенное на рис. 7.1. Выбор такой модели диктуется тем, что она позволяет описать два перехода (а- и у-переходы), которые имеют место во всех полимерах при динамических испытаниях, основные особенности кривых релаксации напряжения (ползучести) и термодинамические свойства. [c.217]


    Процессы химической релаксации напряжения в полимерах детально исследовались Тобольским с сотр. 19], Догадкиным и Тарасовой [10], Кузьминским с сотр. [И, 12]. Подробно исследовалось и явление накопления необратимой остаточной деформации, или ползучести (один из видов химического течения) [13—16]. Подавляющая часть этих исследований проводилась при повышенных температурах, при которых химические релаксационные процессы протекают с достаточно высокой скоростью. Теория процессов химической релаксации в различных системах рассмотрена в книге [17]. [c.193]

    Попытки описать механические свойства полимеров с помощью простейших моделей обычно не приводят к успеху. Особенно большие расхождения наблюдаются в опытах по исследованию упругого последействия в изотермических условиях. При длительном наблюдении за процессами релаксации напряжения, ползучести или отдыха всегда можно зафиксировать отклонение хода кривых от графиков простых экспоненциальных функций, соответствующих уравнениям (1.42) или (1.48). [c.89]

    Эффекты увеличения скорости ползучести и скорости релаксации напряжений в полимерах под действием УФ облучения объясняют тем, что УФ облучение вызывает в полимерах разрывы химических связей. Однако при испытаниях на воздухе механизм воздействия УФ облучения на полимеры может быть различным. Кванты УФ света могут вызывать разрывы химических связей непосредственно или вследствие промежуточных реакций, связанных с наличием в окружающей среде кислорода, паров воды и других веществ. Для того чтобы выяснить, какой из механизмов является решающим в эффекте снижения долговечности, в работе [37] исследована долговечность (г) некоторых полимеров под нагрузкой при УФ облучении и без облучения в вакууме и на воздухе. Облучение проводилось лампой ПРК-4, интенсивность излучения 0,2 кал см -мин. Испытания на долговечность в вакууме проводились при давлении от 5-Ю в до 5-Ю тор. [c.293]

    Выражением релаксационного характера механических свойств полимеров являются гакие широко известные факты как трудность достижения равновесного значения высокоэластической деформации, медленное увеличение деформации при постоянной нагрузке (ползучесть), убывание напряжения со временем в деформированном образце (релаксация напряжения), различие в напряжении при одной и той же величине деформации в случае нагружения и в случае разгружения (механический гистерезис и связанные с ним тепловые потери), отставание при периодическом деформировании деформации от напряжения и, как следствие этого, существование так называемого тангенса угла механических потерь. [c.41]


    Дискретные или непрерывные спектры гибкоцепных несшитых полимеров определяются ио уравнениям (6.4-5) и (6.4-6) или (6.4-7) и (6.4-8) соответственно из экспериментов ио релаксации и ползучести при малых напряжениях и деформациях. Для расчетов используют графические и приближенные методы [26]. [c.149]

    Работа 45. Изучение релаксации напряжений в линейном полимере Работа 46. Изучение ползучести линейных и сетчатых полимеров Литература. ............ [c.4]

    Третья группа работ охватывает новейшие физико-химические методы исследования полимеров ИК- и УФ-спектроскопию, ЯМР, дифференциальный термический анализ, полярографию и хроматографию. Она содержит описание методик конкретных лабораторных задач по исследованию свойств полимеров и, что особенно важно, носит методический характер, т. е. позволяет человеку, не имеющему специального опыта, поставить эксперимент по снятию термомеханических кривых, определению температур физических переходов, изучению релаксации напряжения и ползучести и т. д. [c.7]

    С помощью принципа температурно-временной эквивалентности удается построить обобщенные кривые, простирающиеся на многие десятичные порядки по времени, что позволит прогнозировать вязкоупругие характеристики полимеров на длительное время их эксплуатации. Применение этого принципа по релаксации напряжений для полиизобутилена и ползучести для отвержденной эпоксидной смолы показано на рис. 8.5 и 8.6. Справа вверху рис. [c.129]

    Закономерности ползучести в кристаллических полимерах также в целом напоминают таковые для стеклообразных полимеров. Как и при релаксации напряжения, основное отличие состоит в том, что в кристаллических полимерах предельная деформация при ползучести много больше, чем в стеклообразных, благодаря значительному содержанию аморфной части. В кристаллических полимерах ползучесть также может быть затухающей, когда деформация, достигнув при нагружении некоторого предела, далее больше не развивается. В таких условиях должен работать кристаллический полимер в нагруженных конструкциях и деталях. При превышении некоторого предела напряжения ползучесть становится незатухающей деформация нарастает постепенно вплоть до разрушения. Этот процесс соответствует растяжению без образования шейки. [c.190]

    Для высокоэластических макромолекулярных веществ свойственно явление релаксации напряжения (рис. 5.9). Вследствие деформации в теле детали возникает напряжение, которое в случае высокоэластических материалов со временем постепенно уменьшается, если величина деформации остается постоянной. Хотя подобный случай практически почти не. встречается, изучение релаксационных свойств полимеров имеет важное значение, так как между релаксацией и ползучестью существует тесная взаимосвязь. [c.105]

    Считается, что ползучесть и релаксация напряжения в кристаллических полимерах связаны с движением сегментов аморфных участков цепей, прн помощи которого материал стремится снизить напряжение, возникшее под действием внешних сил. Предполагается, что кристаллические образования, связанные гораздо более прочными силами, участвуют в этой перегруппировке лишь в местах перехода их в аморфные области. Отсюда можно сделать вывод, что для полимеров, обладающих более высокой степенью кристалличности, характерна меньшая склонность к ползучести. [c.106]

    Динамические характеристики оптико-механических свойств полимеров в значительной мере мог т отличаться от статических из-за влияния временного фактора. Так, при действии кратковременных имульсных нагрузок процессы, связанные с регистрацией в модели оптической картины полос, длятся от нескольких микросекунд до сотен микросекунд. В этом случае обычные квазистатические испытания на ползучесть и релаксацию напряжения не могут отражать сути происходящих при динамическом воздействии явлений, протекающих в полимерном материале. [c.254]

    Для статических режимов характерны изменения во времени токов поляризации, аналогичные явления ползучести и релаксации напряжения при механических воздействиях. Для нх исследования применяют метод термостимулированной деполяризации, аналогичный методу термостимулированного сокращения предварительно деформированного полимера. При воздействии переменного электрического поля в полимерах возникает несколько типов релаксационных процессов низкотемпературные р- и у-переход и а-переход в области стеклования. Первые два относятся к так называемым дипольно-групповым, где кинетическими единицами являются боковые привески (V-переходы) или мелкомасштабные участки (звенья) главной цепи (р-переход). Процесс а-релаксации в электрических полях называют дипольно-сегментальными, так как кинетическими единицами этого процесса являются сегменты. [c.249]

    Кроме того, для полимеров больше, чем для металлов, имеет значение длительность действия нагрузки. Если к полимерному материалу прикладывают постоянное усилие, то материал обнаруживает деформацию е уже в момент нагружения, причем деформация возрастает во времени. Этот процесс называется ползучестью. Если же образец растягивают на постоянную величину, то возникает начальное напряжение а, которое постепенно убывает во времени. Этот процесс называется релаксацией напряжения. Так как а и 8 являются функциями времени, небезразлично, при каких условиях определяется модуль упругости. [c.99]


    Если в настоящее время можно считать, что строгая статистическая теория полимерных растворов уже создана, то теория полимеров в твердом состоянии до сих пор находится на уровне феноменологических моделей и общих термодинамических соображений. Это относится и к методам теоретической обработки данных по релаксации напряжения и ползучести. Использование большого количества моделей для интерпретации результатов экспериментов сводит на нет теоретические попытки построения модели полимерного тела. Единый подход к объяснению всей совокупности изучаемых явлений в полимерах труден, часто приводит к неувязкам. Но, с нашей точки зрения, это единственно правильный подход, так как он позволяет путем выявления противоречий при объяснении отдельных явлений уточнить модель полимерного тела (на уровне гамильтонианов), избавиться от некоторых заблуждений. [c.5]

    Ранее, в гл. 3, было показано, что термодинамические параметры полимеров хорошо описываются методом инкрементов. Рассмотрим теперь, как, исходя из метода инкрементов и полученных в гл. 3 значений энергий химической связи, ван-дер-ваальсового взаимодействия, можно определить упругие и неравновесные свойства полимеров. При описании механических свойств полимеров будет использована модель [44], состоящая из двух элементов Александрова — Лазуркина [45], соединенных под углом. Эта модель дает возможность хорошо описать экспериментальные данные как при больших, так и при малых деформациях. Найденный с помощью данной модели спектр времен релаксации позволяет установить связь между временами релаксации (или переходами), определяемыми из акустических экспериментов, и временами, определяемыми из экспериментов по статической релаксации напряжения или ползучести. Кроме того, будет установлена зависимость между энергиями химической и межмолекулярной связи и упругими параметрами модели. Полученные соотношения имеют простой физический смысл и дают возможность рассчитать упругие свойства полимеров по химическому строению повторяющегося звена. [c.151]

    Как уже отмечалось, пологий характер релаксационных кривых, присущий, например, полиэтилену, указывает на вероятность релаксационного разрушения. Высокий уровень остаточных напряжений связан с эффектом зацепления, наблюдаемым у линейных полимеров с большой молекулярной массой [196]. В их структуре возникают стерические барьеры, препятствующие относительному перемещению цепных молекул. Внешне механизм зацепления проявляется в резком снижении скорости ползучести или релаксации напряжения. На кривых появляется обширный плоский участок (зона плато), причем создается впечатление, что график приближается к некоторой асимптоте. В действительности зона [c.214]

    Под ползучестью понимают развивающуюся во времени деформацию при постоянном напряжении. Пол-ная деформация включает упругую, высокоэластическую и деформацию вязкого течения. Упругая деформация развивается очень быстро, высокоэластическая развивается во времени с убывающей скоростью и стремится к достижению равновесного значения. Деформация вязкого течения наблюдается главным образом в полимерах линейного строения. В условиях релаксации макромолекулы стремятся перейти в равновесное состояние путем превращения вытянутой конформации в свернутую, а при ползучести, наоборот, свернутой в выпрямленную, причем это происходит с некоторым временем запаздывания. Следовательно, для полимерных материалов и релаксация напряжений и ползучесть определяются их структурой (линейная, сетчатая), длиной, ориентацией и конформацией макромолекул. На рис. 1П.З представлены кривые релаксации напряжений и ползучести, характерные для термопластичных и термореактивных полимеров. Кривую ползучести термопластов характеризуют три области / — неустановившейся ползучести, /У —постоянной скорости ползучести и 111—быстрого нарастания деформации вплоть до разрущения. Данные для конкретных термопластов (кривые их ползучести и релаксации напряжений) приведены в работах, [19, с. 53, 20, с. 43 50 231. [c.39]

    Нагревание. Мы уже отмечали, что действие температуры вызывает в полимерах более активное движение молекулярных групп и это повышает текучесть материала. Проведение испытаний при повышенных температурах позволило нам предсказать поведение материала (ползучесть и релаксацию напряжений) в условиях долговременных испытаний при пониженных температурах. Однако повышать температуру следует осторожно, поскольку длительное нагревание может ускорить, старение полимера, т. е. вызвать иные эффекты, нежели те,. [c.189]

    Поэтому модели Максвелла и Кельвина — Фойхта не пригодны для описания динамических свойств полимеров, так как они не дают правильного представления ни о ползучести, ни о релаксации напряжения. Более точное описание можно получить, используя трехпараметрическую модель, например стандартное линейное тело, причем можно показать, что эта модель дает более реалистическое представление об изменении 0 , я Ь с частотой. Целесообразнее однако прямо перейти к выводу общего выражения, используя спектр времен релаксации. [c.98]

    Нестационарные методы измерения вязкоупругих характеристик материала, а именно ползучесть и релаксация напряжения, охватывают диапазон от 1 Гц до очень низких частот. Эти методы также очень эффективны при выявлении действительной природы нелинейной вязкоупругости, которая характерна для большинства полимеров в области даже небольших деформаций. [c.107]

    Уже давно было известно, что изотермическая релаксация механических напряжений а при постоянной деформации, а также изотермическое развитие деформации е под действием постоянного напряжения (ползучесть) в случае аморфных полимеров могут быть представлены как результат наложения друг на друга множества различных одновременно протекающих релаксационных процессов, каждый из которых характеризуется либо своим временем релаксации Т/ (процесс релаксации напряжения)  [c.315]

    После снятия нагрузки исчезает лишь мгновенная упругая деформация, а деформация развившаяся за счет ползучести, остается. Поскольку времена релаксации ненагруженного стеклообразного полимера велики, то эта деформация может существовать в образце сколь угодно долго, но при нагревании выше температуры стеклования она исчезает. Тем самым демонстрируется релаксационная природа этой части деформации полимерного стекла. При длительном действии растягивающего напряжения в температурном интервале вынужденной эластичности развивается собственно вынужденноэластическая деформация, которая, как уже говорилось, может составлять десятки и сотни процентов. [c.114]

    Релаксационный характер Ф. полимеров, особенно проявляющийся в области перехода из стеклообразного состояния в высокоэластическое, позволяет изучать на моделях явления ползучести, релаксации напряжения и т. п. [c.384]

    Выше температуры стеклования характеристики скорости релаксации напряжений и ползучести аморфны х полимеров подчиняются принципу температурно-временной суперпозиции, или эквивалентности. [c.169]

    Оценка способности рабочих сред проникать через зазоры герметизирующих соединений представляет собой сложную проблему [110]. Инженерные методы пересчета степени герметичности соединений по отношению к средам, характеризующимся различной проникающей способностью, в настоящее время не разработаны. Среды интенсифицируют старение герметизаторов, снижая их долговременную прочность и деформативность. Другой критерий работоспособности — ресурс герметизирующих устройств — представляет собой временной интервал или число рабочих циклов агрегата, в течение которых сохраняется требуемая степень герметичности. Для металлополимерных уплотнений, которые особенно чувствительны к колебаниям температуры вследствие разницы в термических коэффициентах расширения компонентов, важным критерием является температурный диапазон эксплуатации. В ряде случаев он бывает шире, чем интервал между температурами стеклования и плавления, в котором наблюдается наибольшее изменение механических характеристик полимеров. Ослабление контактного давления и деформирование герметизаторов, происходящее вследствие ползучести и релаксации напряжений в полимерных материалах, может привести к разгерметизации, а в подвижных соединениях — к заклиниванию пары трения. Эти явления интенсифицируются с повышением температуры. Поэтому верх- [c.227]

    Реакция полимера на механическое воздействие зависит от температуры, продолжительности воздействия, молекулярного строения, морфологии и состава. В этом разделе рассмотрены различные факторы, в том числе молекулярная (и сегментальная) подвижность, определяющие те состояния, в которых могут существовать полимеры. Коротко обсуждены исследования вязкоупругих свойств при малых деформациях методами динамической механической спектроскопии, релаксации напряжения и испытаний на ползучесть. Для сопоставления большого числа экспериментальных данных и предсказания свойств полимеров при различных временах механического воздействия и температурах используется принцип температурно-временной суперпозиции. Более подробное изложение затронутых вопросов можно найти в оригинальных работах, в которых, кроме того, описаны и другие методы исследования полимеров, например, дилатометрия, ЯМР, метод диэлектрической релаксации. [c.32]

    Хотя спектры реальных полимеров более сложные, использование дробно-экспоненциальных функций позволяет получать кривые релаксации напряжений, ползучести и внутреннего трения, достаточно, хорошо согласуюшиеся с экспериментальными данными. Причиной этого является слабая чувствительность функций ползучести и релаксации напряжений к изменению формы релаксационного спектра [55]. Введение дополнительного параметра в реологическое уравнение (усложнение реологической модели) приводит к худшим результатам, чем учет размытия спектра при помощи параметра дробности. [c.340]

    Характерным примером процесса деградации полимера под напряжением является деградация ненасыщенных каучуков в атмосфере озона. Скорости возникновения трещин, их роста, образования свободных радикалов, релаксации напряжения и ползучести увеличиваются в атмосфере озона в тысячу раз и более [196, 197, 199, 201, 204—206]. Данная химическая реакция выяснена не полностью. Обычно предполагается, что первые этапы деградации ненасыщенных полимеров в атмосфере озона соответствуют механизму Криги . [c.314]

    Воздействие тепла и кислорода иа напряженные полимеры приводит к деструкции полимерных молекул, следствием которой являются химическая ползучесть, химическая релаксация и уменьшение долговечности. Имеются стандартные методы испытаний на определение ползучести растянутых образцов резины при старении (Р = onst), релаксации напряжения и остаточной деформации в сжатых образцах (е = onst). [c.130]

    Релаксация деформации (ползучесть). Если к полимеру т1риложить оиределеииое напряжение и поддерживать его постоянным, то деформация во времени будет увеличиваться. [c.250]

    Многие полимеры эксплуатируются в кристаллическом состоянии, поэтому устойчивость исходной кристаллической структуры под действием напряже11ия (т. е. высокое значение ог) является необходимым условием. В процессе эксплуатации в напряженном состоянии может иметь место рела ксация напряжения или деформация (ползучесть) аморфной части полимера Степень релаксации в кристаллических полимерах вьпне, чем у полимеров в стеклообразном состоянии. [c.315]

    Информация о ММР позволяет выяснить свойства полимеров, определяющие их пригодность для производства изделий определенного назначения. Найдены [61, 62] зависимости между молекулярной массой (ММР) и такими механическими свойствами полимеров, как соотношение напряжение - деформация (условная прочность при растяжении, относигельное удлинение, предел вынужденной эластичности, хрупкость и модули упругости), ударопрочность, растрескивание и образование микротрещин, усталостные свойства, ползучесть и релаксация напряжения и др. Установлена [63] взаимосвязь между основными характеристиками полимеров - молекулярной массой М, нолидисперсностью Д, степенью разветвленности Р - и свойствами полимеров С - условной прочностью при растяжении, вязкостью концентрированных растворов, начальной вязкостью расплава  [c.113]

    Многочисленные эксперименты по релаксации напряжения и ползучести полимеров свидетельствуют о том, что кривая релаксации (ползучести) состоит из двух отчетливо выраженных участков — участка быстрого спада напряжения (быстрого развития деформации) и участка медленного спада напряжения (медленного развития деформации). Схематически это изображено на рис. 5.1. Однако попытки описать эти кривые с помощью только двух времен релаксации (илн запаздывания), как правило, оканчиваются неудачей, поскольку привлечение только двух этих параметров не позволяет с достаточной точностью описать промежуточный участок релаксационных кривых. Для более точного описания этих кривых используют спектр времен релаксации (или запаздывания), например дискретный спектр, определяемый по Тобольскому — Мураками [48] и Бартеневу — Брюханову [49]. Следует заметить, что появление спектра времен релаксации было обосновано Каргиным и Слонимским при анализе предлогженной ими мпогоэлементной модели полимер-яого тела [50—52]. [c.152]

    В деформировании реального полимера существенную роль наряду со смещением структурных элементов играют повороты этих элементов относительно, друг друга это обстоятельство должно быть учтено при рассмютрении механической модели полимерного тела. Так как учет поворотов структурных элементов, особенно при больших деформациях, приводит к нелинейным явлениям, то ясно, что даже рассматривая модель в виде двух простых элементов, соединенных под определенным углом друг к другу, мы получаем систему нелинейных дифференциальных уравнений, решение которой приведет к спектру времен релаксации. При этом в спектре будут присутствовать как времена релаксации, присущие элементам модели, так и времена, которые появляются из-за нелинейности уравнений и которые будут зависеть либо от деформации (если рассматривается релаксация напряжения), либо от напряжения (если рассматривается ползучесть). [c.153]

    Уравнение (7.20) описывает ползучесть полимеров при условии =сопзт. ь случае релаксации напряжения, учитывая параллельное соединение элементов Александрова — Лазуркина, необходимо записать [78]  [c.220]

    При испытании малогабаритных образцов полимеров к прибору предъявляются повышенные требования в отношении жесткости силоизмерительной системы, параллельности рабочих цилиндров (при испытании на сжатие), чувствительности измерительной системы и т. д. Таким требованиям отвечает прибор для микро-механических испытаний [8], который весьма удобен для работы с - микрообразцами. Прибор позволяет проводить цспытания в условиях сжатия и растяжения, релаксации напряжения, а при наличии специального приспособления—определять кривые ползучеста. [c.29]

    Поскольку выше мы уже рассмотрели качественную картину ползучести и релаксации напряжения в аморфных полимерах в вы-сокоэластическом состоянии (стр. 88—93), рассмотрим для них зависимость нагрузка — удлинение. Релаксационный характер деформации проявляется в том, что кривые нагружения и разгруже-ния, как правило, не совпадают (рис. 46). [c.99]


Смотреть страницы где упоминается термин Релаксация напряжения и ползучесть в полимерах: [c.152]    [c.59]    [c.107]    [c.107]    [c.77]    [c.194]    [c.17]    [c.24]    [c.65]   
Смотреть главы в:

Структура и механические свойства полимеров -> Релаксация напряжения и ползучесть в полимерах




ПОИСК





Смотрите так же термины и статьи:

Ползучесть

Релаксация напряжения



© 2025 chem21.info Реклама на сайте