Деформация тел полимеров обратимая и необратимая

При еще. более высоких температурах за время нагружения успевает произойти не только изменение формы макромолекул и отдельных их частей, но и заметное перемещение макромолекул как целого (их центров тяжести) относительно друг друга под действием внешней силы. В результате происходит развитие необратимой деформации полимера, т. е. его течение. Температура, при которой наряду с. обратимой высокоэластической становится значительной и необратимая деформация, называется температурой текучести. [c.141]

Смысл ползучести полимера состоит в следующем (рис. II. 6). Когда на полимер действует растягивающее усилие, в нем развиваются все увеличивающиеся деформации. Если в момент времени тг прекратить действие растягивающей силы, то растянутый образец начнет сокращаться при этом он не примет первоначальных размеров, так как одновременно с обратимой высокоэластической деформацией развивается необратимая деформация течения. Эта необратимая деформация будет тем больше, чем дольше действует напряжение, выше температура и меньше энергия межмолекулярного взаимодействия в полимере. [c.26]

Гораздо сильнее меняются с температурой значения вязкости ri2 и T)i. Значение определяется перемещением отдельных звеньев макромолекул (обратимый процесс), а значение tij— перемещением макромолекул в целом (необратимый процесс). Благодаря тому что перемещение макромолекул составляется из перемещений отдельных сегментов, tii всегда больше, чем rjj. Оказывается, однако, что с повышением температуры т]2 понижается значительно быстрее, чем Til, поэтому, наряду с общим значительным понижением вязкости T)i и увеличением деформации вязкого течения, с повышением температуры будет возрастать доля необратимой деформации в общей деформации образца. Вот одна из причин того, почему при достаточно высокой температуре высокоэластическая деформация может практически быть незначительной и вся деформация полимера будет необратимой. Поэтому один и тот же полимер прн низких температурах можно рассматривать как упругое тело, обнаруживающее текучесть (при достаточном значении t), а при более высоких температурах — как жидкость с известной долей упругих свойств. [c.106]

Основная особенность, присущая течению полимеров, заключается в их способности к одновременному развитию трех видов деформации упругой, высокоэластической и пластической . Первые два вида деформации носят обратимый характер, последняя является необратимой. Таким образом, для деформации сдвига элементарной призмы, вырезанной из расплава, будет справедливо следующее уравнение [c.20]

Совершенно очевидно, что большие обратимые деформации полимеров (т. е. опособность проявлять высокоэластичность) не всегда являются достоинством для конструкционных материалов, а в определенных условиях чрезвычайно вредны, например, в тех случаях, когда полимерному материалу необходимо придать определенную форму. Заданная форма изделия наилучшим образом сохранится тогда, когда деформация расплава (или раствора) полимера истинно необратима, т. е. является деформацией вязкого течения. Поэтому практически все методы переработки полимеров в изделия (начиная от автопокрышек и кончая волокнами и пленками) основаны на переводе полимера в вязкотекучее состояние и придании ему формы именно в этом состоянии, когда вся деформация полимера или ее большая часть является необратимой. [c.126]

Второй путь расчленения необратимой и обратимой деформации связан с измерением деформации полимера во времени. [c.208]

Зависимость величины деформации полимеров от температуры, выраженная в графической форме, называется термомеханической кривой. На рис. 4.4 приведена типичная термомеханическая кривая аморфного полимера. Кривая состоит из трех участков, соответствующих трем физическим состояниям. Участок I отвечает области стеклообразного состояния, для которого характерны незначительные обратимые деформации. Участок II относится к высокоэластическому состоянию полимеров, главной особенностью которого являются большие обратимые деформации. Участок III отвечает области вязкотекучего состояния полимеров, для которого характерны необратимые деформации или течение. [c.148]

Одним из замечательных свойств полимеров является их способность развивать большие деформации под действием нагрузок. Это свойство широко используется при производстве химических волокон и полимерных пленок. Способность к большим деформациям связана с особенностями структуры полимеров. Полная деформация полимеров складывается из трех составляющих упругой, высокоэластической и пластической деформаций. Доля каждой из них зависит от температуры, определенной для данного полимера. Ниже температуры стеклования полимера деформации его становятся преимущественно упругими, так как молекулы утрачивают подвижность, становятся более жесткими. С повышением температуры подвижность макромолекул увеличивается вследствие тепловых колебаний кинетических элементов цепи. Деформация при этом носит обратимый высокоэластический характер вплоть до температуры текучести, при которой перемещение макромолекул относительно друг друга становится необратимым, что характерно для пластической деформации. [c.41]

Участок термомеханической кривой вплоть до Гс (температуры стеклования) соответствует стеклообразному состоянию. В этом состоянии полимеры обладают малой деформацией, полностью обратимой. Участок термомеханической кривой от Тс до (температуры текучести) отвечает высокоэластическому состоянию, в котором полимеры обладают способностью к большим обратимым деформациям. Наконец, участок кривой от Гт и далее соответствует вязкотекучему состоянию полимера. В этом состоянии полимеры обладают способностью к большим необратимым деформациям. [c.544]

В области сравнительно низких температур, когда полимер находится в твердом состоянии, деформация его невелика и очень мало возрастает с повышением температуры. Но в определенной области температур (в этой области находится температура стеклования) деформация резко увеличивается, и если нагрузка невелика, то остается примерно постоянной. На графике (см. рис. 1.5) это выражается линией, параллельной оси температур. Плато, получившее название площадки высокоэластичности, соответствует сумме упругой и высокоэластической частей деформации. Оба эти вида деформации являются обратимыми. При дальнейшем нагревании наблюдается резкий загиб кривой, вызванный появлением пластической деформации наступает течение полимерного материала. Температура, при которой наступает быстрое развитие этой необратимой деформации, равна температуре текучести. [c.17]

В работе описан механизм деформации кристаллических полимеров, связанный с взаимным перемещением фибрилл. Эти деформации являются обратимыми и зависят от размера фибриллярных элементов структуры. Большие напряжения вызывают распад фибрилл на отдельные части, что и приводит к необратимому изменению формы полимерного тела. [c.308]

По современным представлениям деформация полимеров определяется суммой трех составляющих упругой деформации — обратимой в фазе с напряжением, высокоэластической — обратимой, но не в фазе с напряжением и остаточной — полностью необратимой. [c.24]

Высокоэластическая деформация является обратимой, а вязкая — необратимой. Поэтому последняя представляет особый интерес с точки зрения процесса формования. Однако, как показано выше, вязкое течение расплава полимера сопровождается развитием высокоэластической деформации. Макромолекулы не только перемещаются одна относительно другой, но и вытягиваются, изменяя свою форму, т. е. тело одновременно проявляет способность к обратимой и необратимой деформациям. [c.19]

Первая стадия формования волокон по мокрому способу, независимо от того, является ли полимер аморфным или кристаллизующимся, заключается, как известно, в том, что жидкая струя полимерного раствора под действием осадительной ванны коагулирует. Физическая сущность этого процесса сводится к распаду однофазного гомогенного раствора на две фазы, низко- и высококонцентрированный полимерный раствор. Высокая концентрация и большое количество концентрированной фазы — это определяется концентрацией исходного прядильного раствора — препятствуют разделению раствора на два слоя с единой поверхностью раздела. В результате возникает неравновесная двухфазная система с незавершенным фазовым расслоением остовом ее является высококонцентрированная фаза, в которую в виде отдельных ячеек включена низкоконцентрированная фаза. Такая система представляет собой типичный студень, характеризующийся большими обратимыми деформациями и отсутствием необратимых деформаций при приложении напряжений, действующих в течение непродолжительного времени и не превышающих предела прочности студня. [c.109]

Истинно упругие деформации любых материалов связаны с изменением внутренней энергии системы. Высокоэластическая деформация имеет чисто энтропийный характер, т. е. обусловлена изменением конформации макромолекул под действием внешнего силового поля и восстановлением их равновесного конформационного состояния после снятия нагрузки. Для вулканизованных каучуков характерна только обратимая деформация, если при высоких напряжениях не происходит разрыва мостичных связей и частичного необратимого перемещения макромолекул. Для несшитых полимеров (т. е. для большинства волокнообразующих полимеров) одновременно с высокоэластической деформацией развивается и необратимая (пластическая) деформация, что приводит к неустойчивости формы текстильных и технических изделий из таких волокон. Это особенно отчетливо проявляется при долговременном воздействии нагрузок. [c.292]

Характер деформации полимера до момента образования очагов разрушения зависит от физического состояния полимера и температуры. Для стеклообразных и кристаллических полимеров ниже температуры хрупкости деформации очень малы и полностью обратимы, как для всякого твердого тела. В интервале от температуры хрупкости до температуры стеклования для полимеров характерны вынужденные эластические деформации. Выше температуры стеклования вплоть до температуры текучести проявляются высокоэластические деформации, вблизи температуры текучести высокоэластические деформации сопровождаются пластическими, необратимыми, и при температуре текучести полимер под действием внешней нагрузки течет как вязкая жидкость. [c.98]

При Тс> Т > Гхр (кривая 2) в начальный период деформации полимер ведет себя так же как упругое тело, деформация полностью обратима. Далее, когда относительная деформация достигает нескольких процентов, рост напряжения деформируемого образца замедляется, и в некоторых случаях даже может наблюдаться его спад, далее деформация развивается при постоянном напряжении. Уменьшение темпа роста напряжения соответствует началу развития необратимой деформации, т. е. течения полимера. Максимальное значение напряжения, соответствующее области перехода обратимой деформации в необратимую, называется пределом текучести (y . Резкое падение напряжения на зависимости а - г, после достижения предела текучести, называется деформационным размягчением. Оно обусловлено выделением упругой энергии, запасенной при упругом деформировании полимера. [c.159]

Известно, что при деформировании полимеров в них развивается два вида деформации обратимая эластическая и необратимая вязкая. Равновесный модуль полимера слабо зависит от температуры (см. гл. 8) он пропорционален абсолютной температуре. В то же время интенсивность теплового движения с ростом температуры сильно возрастает. Это в целом приводит к тому, что с ростом температуры доля необратимой деформации в общей величине деформации полимера непрерывно увеличивается. Пусть е=еэл-1-енеобр, где е — общая деформация, а бэл и енеобр — соответственно упругая и необратимая составляющие деформации. Температура, при которой в общей деформации начинает преобладать епеобр, называется температурой текучести. Этой температуре соответствует перегиб на термомеханической кривой, который показывает, что полимер перешел в вязкотекучее состояние (см. рис. 7.6). [c.156]

Для характеристики деформационной способности,аморфных полимеров прибегают к термомеханическому методу исследования. Метод заключается в нахождении зависимости деформации полимера от температуры, т. е. в снятии термомеханических кривых. На рис. 97 для сравнения представлены кривые зависимости деформации е низкомолекулярного кристаллического (а), аморфного (б) тела и аморфного линейного высокополимера (в) от температуры при постоянном напряжении а. На рис. 97, а видно, что де юрмация низкомолекулярных кристаллов до достижения температуры плавления Т лишь немного возрастает с повышеним температуры. В этой области (/) деформации малы и обратимы, а тело остается твердым. В точке плавления свойства кристаллических тел изменяются скачком они превращаются в жидкости, а деформации становятся большими и необратимыми (//). На кривой рис. 97, б обнаруживаются уже 3 участка. В области малых температур (I) низкомолекулярное аморфное вещество ведет себя как твердое тело (до температуры стеклования Т ). Выше температуры текучести Т. (1И) оно обладает свойствами жидкости. В интервале (//) происходит постепенное размягчение твердого аморфного тела и превращение его в жидкость. Малые и об- [c.396]

На вязкое течение в-ва в B. . могут накладываться обратимые деформации. Соотношение между необратимой и обратимой составляющими деформации зависит от природы в-ва, а для конкретного материала-от т-ры и временного фактора определяющим во всех случаях является соотношение между временем релаксации материала и длительностью мех. воздействия на него. Особенности реологич. св-в полимеров, находящихся в В. с., проявляются при достижении нек-рой критич. мол. массы (ее значение зависит от гибкости макромолекул), при к-рой переплетающиеся макромолекулы могут образовывать флуктуац. сетку, что обусловливает развитие в материале высокоэластич. деформаций (см. Высокоэластическое состояние). [c.449]

Установлено, что при приложении внешнего усилия к полимеру в нем одновременно развиваются обратимые (упругая, высокоэласти. ческая) деформации и необратимая деформация вязкого течения-Общая деформация полимера определяется тремя составляющими [c.17]

Второй путь распленения необратимой и обратимой деформа-шш связан с измерением деформации полимера во аремеии. [c.177]

Р1зменение форм (конформаций) молекул при воздействии нагрузки и после снятия нагрузки есть проявление высокоэластических свойств полимера, ибо эти изменения являются полностью обратимыми. В то же время передвижение самих цепных молекул полимера друг относительно друга в условиях вязкого (пластического) течения приводит уже к необратимым удлинениям при воздействии силы, которые после ее снятия, не уменьшаются. Величина необратимой деформации полимера определяется отрезком АЕ на оси ординат рис. 113. [c.374]

В переходной области в определенном интервале времен и частот воздействия позволяет суперпозиции принцип температурно-временной (температурно-частотный), устанавливающий количественно жвивалентность влияния роста темп-ры и уменьшения времени воздействия (увеличения частоты, см. также Александрова — Ла-зуркииа частотно-температурный метод). С ростом темп-ры происходит уменьшение внутреннего трения, приводящее к уменьшению времени релаксации, и при достаточно высоких темп-рах развитие высокоэластич. деформации происходит за доли секунды. Эту область называют иногда плато высокоэластичности. Растяжение полимера в высокоэластич. состоянии носит существенно нелинейный характер и при больших деформациях сопровождается ориентацией макромолекул, к-рая может приводить к ооратимой кристаллизации. При больших деформациях проявляется существенное различие в поведении линейных и пространственных (сшитых) полимеров. Если деформация сшитых полимеров обратима, то у линейных полимеров развитие высокоэластич. деформации сопровождается также развитием необратимых деформаций. [c.116]

ПОЛЗУЧЕСТЬ полимеров, крип ( reep, Krie hen, fluage) — процесс нарастания во времени деформации материала в режиме постоянного истинного напряжения а. В узком смысле речь идет только о развитии обратимых деформаций, хотя часто не разделяют полную накопленную деформацию на обратимую п необратимую (пластическую) составляющие. П. наз. также процесс накопления деформации в режиме постоянной нагрузки, т. е. постоянного условного, а но истинного напряжения. [c.343]

Симметрия и конфигурация радикалов также влияют на спектр ЭПР радикалов в полимерах. Так, спектры ЭПР радикалов I, П, 1 (стр. 143) в полиэтилене прн одной и той же температуре отличаются друг от друга. При необратимой деформации полиэтилена высокого давления компоненты СТС спектра ЭПР радикала несколько уширяются по сравнению со спектром радикала в недефор-мированном полиэтилене 1251. Это указывает на зададление вращательных движений радикала в дефорлшрованном поли.мере. Известно 1261, что при обратимой деформации полимера понижается число колебательных степеней свободы полимерных молекул, что приводит к повышению их жесткости . Величина одновременно перемещаемых участков (сегментов) макролюлекулы возрастает, и их подвижность уменьшается. То, что при необратимой деформации полимера замедляются вращательные движения радикала, указывает на тесную связь вращательной подвижности радикала с сегментарной подвижностью макромолекул полимера. Этот чисто качественный результат показывает, что иминоксильные радикалы могут быть использованы в качестве датчика напряжений, возникающих в нагруженном полимере. [c.150]

Гидродинамическое сопротивление осадительной ванны движущейся нити создает в последней напряжение, которое вызывает ее деформацию, состоящую из необратимой и обратимой частей. Необратимая часть деформации при достижении матричной фазой определенного уровня вязкости приводит к ориентации макромолекул полимера и структурных элементов остова образующегося студня вдоль оси волокна. Ниже определенного уровня вязкости такой ориентации макромолекул препятст-ствует тепловая разориептация их. Но когда вязкость, которая возрастает в связи с потерей неравновесным раствором растворителя, отделяющегося в виде низкоконцентрированной по полимеру фазы, достигает очень высоких значений, градиент продольной деформации нити под действием заданного напряжения становится очень малым и ориентация прекращается. [c.223]

При повышении температуры выше Гст полимер становится каучукоподобным, его можно растягивать (штамповать, формовать на оправках или пневмоспособом) и закреплять приданную форму охлаждением изделия. При повторном нагревании такого изделия его форма искажается вследствие обратимости деформации. Предельная температура, до которой сохраняется этот характер деформации, называется температурой текучести Гтек- Между точками Гст и Гтек деформация является высокоэластической, обратимой. При температуре около Гтек деформация полимера резко увеличивается за счет увеличения подвижности макроцепей, которые необратимо сдвигаются относительно друг друга [9, 43]. [c.82]

ТМК при прерывистом нагружеиии. Как следует из рис. П.21, начиная с 280 С и до температур примерно 300 °С деформации фактически обратимы, что свидетельствует о высокоэластическом состоянии поли-л-фениленизофталамида в этой температурной области. Начиная примерно с 300 °С, появляются необратимые деформации, которые интенсивно развиваются с температурой. Наличие необратимой части при деформации полимера говорит о появлении наряду с высо-коэластическими п вязкотекучих свойств. Возрастание высокоэластической деформации выше 350 °С, где должна протекать кристаллизация, можно объяснить тем, что возникающие кристаллические образования, а также термодеструкция приводят к сшиванию макромолекул, что подтверждает потеря растворимости, и в результате вязкотокучая деформация частично переходит в эластическую. [c.84]

Большие деформации полимеров в стеклообразном состоянии обычно объясняют явлением вынужденной эластичности. Изучение этого вида деформации было начато в работах Александрова и Лазуркина [40, 41] и продолжается до последнего времени [42—57], причем расширяются представления об этом виде деформации. Характерной особенностью процесса вынужденной высокоэластической деформации (ВВЭД) является явно выраженная локализация, вызванная неоднородностью структуры [45, 51]. Процесс ВВЭД сближается с пластической деформацией благодаря термодинамической необратимости. При развитии ВВЭД помимо затрат работы на развитие эластической деформации упругого последействия и на увеличение упругой энергии часть работы переходит в тепло. Вынужденная высокоэластическая деформация похожа на пластическую (например, металлов) таким чисто внешним признаком, как образование шейки. В то же время ВВЭД отличается геометрической обратимостью, а такой характерный признак ВВЭД, как образование шейки, — типично кинетический процесс [51]. [c.138]

Выбирая температуру переработки полимера в изделие, стремятся, разумеется, достигнуть вязкотекучего состояния,так как основой любого технологического процесса переработки полимера служат необратимые деформации течения. Однако повыщение температуры переработки выще температуры текучести ограничено температурой разложения полимера (термостойкостью). Кроме того, повышение текучести материала выше некоторого предела в таком процессе, как непрерывное выдавливание (экструзия), нежелательно, так как влечет за собой самопроизвольное деформирование изделия до его стеклования. Сама же температура текучести является условной величиной, средней для переходной области от высокоэластического к вязкотекучему состоянию. Если учесть также, что у линейных полимеров в вязкотекучем состоянии деформация течения, хотя и является основной, но сопровождается обратимой высокоэластической деформацией, тем больше, чем ниже температура, то становится очевидным значение высокоэластичиости в процессе формообразования. Особое значение проявления высокоэлас-тичности приобретают в процессе непрерывного формообразования, как это будет показано ниже. [c.48]

Деформации пластических систем или вязких жидкостей являются необратимыми напротив, упругие деформации твердых тел и эластические деформации каучуконодобных полимеров являются обратимыми. Однако они не развиваются мгновенно. В твердых телах нри наложении 1гапряжеиия мгновенно развивается основная часть деформации по уравнению (XIX,3) в результате изменений расстояний между соседними молекулами и небольших изменений валентных связей и углов, но затем в течение некоторою времени развивается меиьн ая часть деформации, также обратимой (упругое последействие). То же происходит при снятии напряжения. Мгновенная упругая деформация ио уравнению (XIX,3) характеризуется моделей который имеет высокие значения, порядка 50—200 кг/мм-, деформация этого рода существенна для полимеров в зоне стеклования. 13 эластической деформации полимеров доля упругой деформации по уравнению (XIX,3) невелика собственно эластическая деформация полимера, обусловленная изменением конфигурации цепей, также пропорциональна приложенному напряжению, но с другим модулем величина которого составляет лишь сотые доли кг/мм - (величины модулей сдвига втрое меньше лгодуля упругости, о котором говорилось на стр. 272). [c.278]

Одновременно с теоретическим и экспериментальным исследованием процессов деформирования полимеров в широком интервале температур большое внимание в конце 40-х годов было уделено изучению закономерностей развития процесса течения полимеров. Исследование этого процесса, как сейчас уже хорошо известно, осложняется тем, что процессу течения всегда сопутствуют два вида деформаций — пластическая и высокоэластическая, и для того, чтобы выявить закономерности истинного течения полимеров, необходимо разделить эти виды деформации на составные части. В. А. Каргиным и Т. И. Соголовой [54, 55] было впервые осуществлено (на примере полиизобутилена) разделение обратимой (высокоэластической) и необратимой (пластической) составляюпщх деформации полимера, развивающейся при его течении, а также была установлена простая зависимость развития необратимой части деформации от напряжения и времени. Это позволило В. А. Каргину и Т. И. Соголовой сформулировать закон вязкого течения полимеров, согласно которому е [c.324]

Более детальное исследование оольших деформаций кристаллического полипропилена в широком интервале температур показало, что возможен двойной механизм высоких деформаций полимеров и перехода их в шейку при низких температурах — без разрушения сферолитов, с образованием резко гетерогенной нюйки, т. е. без фазового перехода (деформация обратима) при высоких температурах - через разрушение структуры с возникновением внутри ее кристаллито и с образованием гомогенной шейки, т. о. через фазовое превраш,ение исходного полимера (деформация необратима). Оба механизма сосуществуют, и в зависимости от температуры и размера сферолитов преобладает тот или иной механизм. ]3 частности, для мел] осферолитно11 структуры сильнее выражен механизм фазового превращения с потерей индивидуальности сферолитов. [c.219]

В общем случае деформацию полимера можно представить суммой мгновенно упругой еу (обратимой в фазе с напряжением), мгновенно пластической епл (необратимой), высокоэластической е (обратимой, но не в фазе с напряжением) и деформации ползучести (течения) епол [c.52]

В то время как для металлов основным механизмом пластических деформаций, приводящим к поглощению энергии, является скольжение по кристаллографическим плоскостям и перемещение дислокаций, в полимерах этим механизмом может быть обусловлено лишь несколько десятков процентов начальной необратимой деформации. Дальнейшая деформация полимеров обеспечивается распадом ламелярных кристаллитов на отдельные блоки. При этом отдельные участки макромолекул могут терять свою складчатую конформацию. Эти участки связывают блоки в аксиальном направлении в микрофибриллы. Они оказываются сильно вытянутыми, что может быть достигнуто за счет конформа-ционного гош-транс-перехода. Такой переход должен сопровождаться выделением энергии. Проходные макромолекулы апределяют упругие свойства ориентировая-ных полимеров и обеспечивают геометрическую обратимость деформации полимеров при нагреве этих полимеров до области температур, близкой к температуре плавления. [c.201]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология