Механическое поведение полимеро

Принцип температурно-временной суперпозиции имеет большое практическое значение. Используя приведенные выше соотношения и методы обработки экспериментальных данных, можно получить информацию о механическом поведении полимеров при эксплуатации их в самых разнообразных условиях. [c.153]

Механические модели типа моделей Максвелла и Кельвина — Фойхта не всегда правильно передают основные особенности механического поведения полимеров. Обычно каждая модель достоверно передает лишь какую-либо одну из особенностей механических свойств эластомеров. В дальнейшем мы увидим, что некоторые модели отображают и свойства стеклообразных и кристаллических полимеров. [c.125]

Для описания механического поведения полимеров и количественной интерпретации градиентного зондирования релаксационного спектра часто прибегают к помощи различного вида феноменологических моделей . [c.181]

Уже Рейнер отмечал [9, с. 51], что при ламинарном течении вязких жидкостей каждый элемент объема не только деформируется со скоростью сдвига у, но и вращается с угловой скоростью 03=y/2- Рассматривая с этих позиций стационарное течение полимеров, можно считать, что каждый элементарный объем полимерного материала, вращающегося относительно поля напряжения с определенной частотой, подвергается периодической деформации растяжения с вдвое большей частотой [20, с. 37], поскольку за один оборот каждое сечение дважды совмещается с направлением главного растягивающего напряжения. Таким образом, установившееся ламинарное течение является своеобразным аналогом динамического режима деформации, а аномалия вязкости, наблюдающаяся при стационарном течении, аналогична частотной зависимости динамической вязкости и так же, как все остальные особенности механического поведения полимеров, является следствием релаксационного механизма деформации [14, с. 479 17, с. 153 21—36 38—40 121 122]. [c.48]

Таким образом, кинетическая теория высокоэластичности описывает принципиальные особенности механического поведения полимера, находящегося в высокоэластическом состоянии. [c.147]

На рис. 9.16 следует отметить одинаковую форму кривых зависимости е—7" при разных о) или кривых е—со при разных Т. Кривые г—Т и е—(О совершенно симметричны, что приводит к выводу об аналогии влияния температуры и частоты на механическое поведение полимеров. Это вполне естественно, поскольку, как мы видели выше, механические свойства полимера, характер его реакции на внешнее воздействие определяются критерием 0=-х11. Значение критерия может изменяться как с изменением " времени (частоты),так н с изменением времени релаксации (темпера туры). [c.137]

В табл. 6.5 показан ход расчета величины Са для представителей различных классов линейных полимеров. Приведенные данные свидетельствуют о достаточно хорошем совпадении расчетных и экспериментальных значений. Соотношение (6.96) не только позволяет прогнозировать оптико-механическое поведение полимеров, но и дает возможность провести анализ влияния отдельных групп на величину Са. [c.212]

Механические свойства полимерных материалов — это комплекс свойств, определяющих механическое поведение полимеров В данных условиях при воздействии на них внешних сил. Под действием силового поля полимерные материалы деформируются и при определенных механических напряжениях и времени воздействия разрушаются. Изменение различных механических свойств [c.34]

Из такого подхода следует, что аномалия вязкости, так же как и все остальные особенности механического поведения полимеров, является следствием релаксационного механизма деформации полимеров и что все деформационные характеристики можно рассчитать, если известна основная релаксационная характеристика полимера — его релаксационный спектр (или спектр запаздывания). [c.35]

Стало обычным рассматривать механические свойства полимерных материалов в разных температурных интервалах раздельно, так как для объяснения разных проявлений механического поведения используются различные подходы и разные математические методы. Такой обычный путь анализа будет сохраняться в настоящей книге, хотя следует подчеркнуть, что этот довольно произвольный прием изолирует отдельные аспекты механического поведения полимеров. [c.25]

Учитывая значительный радиус действия поверхностных сил, молекулярная теория большое внимание уделяет эффекту дальнодействия, следствием которого является зависимость структуры и свойств слоев и пленок полимеров от характера твердой поверхности. По сути дела молекулярное взаимодействие адгезива с субстратом в рамках молекулярной теории следует рассматривать не только как чисто поверхностное явление, но и в определенной степени как объемное. Молекулярная теория адгезии включает и вопросы адгезионной прочности. При этом учитываются современные представления о механических свойствах твердых тел вообще и высокомолекулярных соединений — в частности. Особенно большое внимание уделяется специфике механического поведения полимеров, релаксационному характеру развития деформаций. [c.7]

С ролью гидростатического давления следует связывать некоторые необычные объемные эффекты, сопровождающие пластическую деформацию полимера [41, 42]. Дело в том, что при деформации полимеров даже в условиях одноосного сжатия объем полимера может увеличиваться. Например, при нагружении поливинилформаля наблюдается заметное увеличение объема, а в процессе релаксации напряжения происходит заметное уменьшение объема. Характер влияния гидростатического давления на механическое поведение полимера и наблюдаемые объемные эффекты, сопровождающие неупругую деформацию [c.10]

Второе принципиальное отличие описанной выше большой обратимой деформации от истинной высокоэластической деформации выявляется при рассмотрении механического поведения полимеров, деформированных в ААС до высоких степеней растяжения. Как известно, каучуки сохраняют способность к обратимости деформации. вплоть до разрывных удлинений, т. е. до удлинений на многие сотни и тысячи процентов. Иная картина наблюдается при холодной вытяжке полимеров в ААС. [c.39]

Таким образом, результаты исследований физико-механических свойств и структуры полимеров, деформированных в ААС, позволяют сделать два важнейших вывода. Во-первых, холодная вытяжка полимера в адсорбционно-активной среде приводит к возникновению совершенно нового вида упругости твердого тела, не имеющего известных аналогов. Во-вторых, симбатность изменения структуры и механических свойств свидетельствует об их тесной взаимосвязи. Очевидно, что необычное механическое поведение полимеров, деформированных в ААС, следует связать со свойствами высокодисперсного материала микротрещин и структурными перестройками, происходящими внутри них. [c.43]

Подытоживая результаты рассмотренных выше исследований, можно заключить, что хотя необычное механическое поведение полимеров, содержащих микротрещины, отмечалось достаточно давно, оно не получило непротиворечивого объяснения. Как видно, гипотеза об энтропийной природе обратимости де- [c.61]

Принципиальным отличием предлагаемой модели является положение о том, что процесс усадки полимера происходит за счет изгибания фибриллярных элементов структуры микротрещин без разориентации макромолекул внутри них, поскольку полимер в этих условиях удален от температуры стеклования и, следовательно, в нем подавлена сегментальная молекулярная подвижность. В результате коагуляции фибриллярных агрегатов возникает достаточно прочная коагуляционная структура, которая обусловливает механическое поведение полимера при повторном растяжении. На первом этапе деформирования, соответствующем прямолинейному участку кривой растяжения, про- [c.63]

Действительно, адсорбция иода из раствора является конкурентным процессом и зависит от интенсивности адсорбционного взаимодействия полимер — среда. Чем лучше адсорбируется на полимере сам растворитель, тем в меньшей степени адсорбируется растворенный в нем иод, и наоборот. В связи с этим прямая пропорциональная зависимость между количеством адсорбированного иода и его усадкой в жидкой среде указывает на определяющую роль поверхностных явлений в механическом поведении полимера, что позволяет использовать параметры его механического поведения для оценки адсорбционного взаимодействия полимер — среда. [c.98]

Полученная теория качественно описывает механическое поведение полимеров при криогенных температурах в окружении газов. Однако теория, построенная исключительно на представлениях об адсорбционном действии среды, содержит ряд противоречий. Она не учитывает процесс пластической, вынужденной эластической деформации полимера при криогенном микрорастрескивании. Действительно, как было показано выше, микрорастрескивание — это не только образование новых поверхностей раздела — микропустот внутри микротрещии, но и процесс ориентации полимера внутри фибрилл. [c.110]

К третьей группе авторы отнесли среды, мало влияющие на механическое поведение полимера, но тем не менее, способные вызывать его значительное набухание. При этом очень важны химическая природа активной среды, пространственное строение и размеры ее молекул, возможность возникновения связей между молекулами среды и полимера, способность полимера и среды взаимно растворяться. Как видно, степень набухания, а следовательно, и эффективность пластифицирующего действия жидкости, не всегда сопровождается увеличением пластичности материала. [c.112]

Приведенные выще данные о влиянии жидких сред на механическое поведение полимеров получены главным образом в условиях их растяжения с постоянной скоростью. Следует отметить, что основные закономерности этого влияния, из которых главным является понижение механических характеристик полимера, сохраняются и прп других видах нагружения полимера. Например, такого рода влияние поверхностно-активных жидкостей на механическое поведение полимеров в условиях ползучести подробно рассмотрено в монографии Манина и Громова [197]. [c.113]

Влияние поверхностной активности жидкой среды на механическое поведение полимера оценивается по межфазной поверхностной энергии твердых полимеров. Сопоставляя изменение механических характеристик в различных средах с соответствующими изменениями межфазной энергии, можно выяснить, влияет ли этот фактор на механизм деформации. Однако, как было отмечено выше, прямые методы оценки межфазной энергии твердых полимеров в настоящее время отсутствуют. [c.113]

Для объяснения обнаруженного явления снижение предела текучести сопоставлялось с обратимой деформацией полимера после его растяжения в этой же среде. Как было показано выше, появление у полимера большой обратимой деформации свидетельствует о том, что она обусловливается возникновением и развитием специфических микротрещин высокодисперсной структуры. Из рис. 5.8 следует, что пока концентрация каждого из спиртов не превысит значение, при котором начинается резкое снижение механических характеристик полимера, обратимая деформация невелика и равна обратимой деформации ИПП при его растяжении на воздухе с образованием шейки. При этих концентрациях образцы деформированного полимера внешне ничем не отличаются от образцов, деформированных на воздухе, и имеют четко выраженную шейку. Однако после достижения некоторой концентрации спирта в воде, которая для каждого из спиртов приведена на рис. 5.8, механическое поведение полимера резко изменяется. В образцах не возникает шейки, а деформация осуществляется путем возникновения и роста специфических микротрещин. Это обстоятельство имеет два следствия. Во-первых, происходит заметное снижение механических характеристик полимера в соответствии с правилом Дюкло — Траубе и, во-вторых, резко возрастает обратимость деформации по причинам, подробно рассмотренным выше. [c.116]

Таким, образом, полученные данные позволяют выделить особый вклад в снижение механических свойств полимеров при их деформировании в адсорбционно-активных средах, который не учитывался ранее при изучении влияния жидких сред на механические свойства полимеров. Этот вклад связан с увеличением числа мест локализованной деформации и может быть весьма значительным, особенно при высоких скоростях растяжения. Учет этого вклада необходим для установления механизма влияния жидких сред на механическое поведение полимеров. [c.152]

Следовательно, и в процессах течения полимеров возникает та же специфическая особенность механического поведения полимеров, определяемая сегментальной подвижностью их молекул, как это было подробно рассмотрено при обсуждении поведения полимеров в высокоэластическом состоянии. Изложенное подтверждается значениями энергии активации 7 вязкого течения, определяемыми из следующего соотношения [c.151]

Последнее представляется наиболее существенным, ибо временной фактор играет важную роль в механическом поведении полимеров. Таким образом, говорим ли мы о работоспособности полимерных материалов вообще или о теплостойкости в частности, нам необходимо связать между собой температуру, напряжение и период времени, в течение которого работоспособность сохраняется. [c.404]

Для детального анализа механического поведения полимеров в условиях релаксации напряжения, как отмечено в гл. 4, необходимо определить серии релаксационных кривых во всем возможном для каждого конкретного полимера интервале температур и деформаций. Если полимер предназначен для работы в виде конструкционного пластика, верхняя температура интервала определяется температурой стеклования. Верхняя граница интервала деформаций при каждой температуре определяется величиной предельной деформации разрушения. [c.185]

Таким образом, в температурном интервале стеклообразного состояния полибензоксазола можно выделить участки, где параметры релаксационных процессов мало зависят от длительности наблюдения, и на основании кратковременных опытов можно делать прогнозирование механического поведения полимера на длительное время. Однако существует область температур внутри области стеклообразного состояния, в которой параметры релакса ционного процесса существенно зависят от длительности наблюдения. Эту область в дальнейшем будем называть переходной. [c.187]

Цепное строение макромолекул и наличие флуктуационной сетки обусловливают наиболее фундаментальную особенность механического поведения полимеров — вязкоэластичность. [c.99]

Особенностью механического поведения полимеров является ярко выраженная температурно-временная зависимость их свойств, включая прочность, а также повышенная эластичность, которая обусловлена отсутствием осевой устойчивости длинноцепных молекул. Под влиянием стохастических тепловых импульсов, а также внешнего силового поля возникает относительное перемеще- [c.9]

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]

В этой связи особое значение приобретает модификация свойств аморфных и кристаллических полимеров путем их холодной вытяжки, в результате которой полимеры приобретают характерную структуру, определенным образом влияющую на их механическое поведение. Но если механическому поведению полимеров при холодной вытяжке (обратимости деформации, повышению прочности и модуля холодновытянутых полимеров и др.) посвящено большое число исследований, то другим процессам — фибриллизации, микрорастрескиванию, которые сопровождают холодную вытяжку полимеров, уделялось значительно меньше внимания. [c.4]

Микроскопические и рентгеноструктурные исследования, проведенные в работе [114], позволили объяснить наблюдаемые явления с использованием развитых выше представлений о механизме поверхностных явлений, характерных для структурных перестроек высокодисперсного материала микротрещин. Эти представления существенно отличаются от моделей Камбура [123] и Петерлина [75] и позволяют описать с единых позиций механическое поведение полимеров, содержащих микротрещины как в жидких средах, так и на воздухе. [c.63]

Высокодиснерсные фибриллизованные полимеры являются своеобразными пористыми коллоидными системами, обладающими высокоразвитой поверхностью. С одной стороны, такие системы способны адсорбировать на своей поверхности значительные количества различных веществ как из паровой, так и Из жидкой фазы (очевидно, что адсорбция приводит к уменьшению межфазной поверхностной энергии полимера). С другой стороны, изменение межфазной поверхностной энергии ориентированного фибриллизованного полимера приводит к значительным структурным перестройкам, одним из проявлений которых является макроскопическое изменение линейных размеров полимерного образца. Зависимые от поверхностного натяжения изменения геометрических размеров наблюдаются нри постоянной температуре, в процессе отжига, в жидких средах, при их удлинении. Одним из наиболее ярких проявлений влияния поверхностной энергии на механическое поведение полимера является подробно рассмотренная выше обратимая деформация ПЭТФ (см. рис. 1.17) и ее зависимость от природы окружающей жидкой среды. [c.97]

Насколько действие жидкостей на механическое поведение полимера может быть сложным, демонстрируют результаты исследования Перцова и Ивановой [200]. Авторы проанализировали механическое поведение аморфного ПЭТФ во многих органических растворителях. Результаты этого исследования позволили им разделить жидкие среды по их действию на полимер на три группы. [c.112]

В работах Вильямса, Маршалла и др. [169, 173, 174] с помощью методов механики разрушения было показано,, что скорость роста микротрещии в стеклообразных полимерах определяется, в частности, особенностями вязкого течения жидкости через пористую структуру микротрещины к ее вершине. Посколь ку развитие деформации ПЭТФ в жидкой адсорбционно-активной среде обусловлено возникновением и ростом микротрещин, скорость проникновения жидкости к ее вершине может оказать решающее влияние на механическое поведение полимера в целом. Другими словами, механизм деформации, а следовательно, и механические свойства полимера в этих условиях определяются соотношением скоростей деформации и вязкого течения жидкости к вершине растущей микротрещины. Это соотношение [c.119]

Взаимосвязь механического поведения полимера с транспортными свойствами ААС подтверждается зависимостью величины Укр от логарифма вязкости соответствующей жидкости при температуре эксперимента для ПВ Х и МПВХ (рис. 5.11). Полученный результат свидетельствует о том, что критическая скорость деформации, при которой среда перестает влиять на Оаз полимера, определяется в основном вязкостью использованной жидкости. С этой точки зрения легко объяснить отмеченное выше необычное влияние гептана на механическое поведение исследованных материалов. Этот растворитель в меньшей степени понижает поверхностную энергию ПВХ, чем циклогексаи и и-про-панол, поэтому при малых скоростях растяжения он в меньшей степени понижает и Твэ. По мере увеличения скорости деформации более вязкие среды, несмотря на их большое сродство к ПВХ, уменьшают эффективность своего действия из-за трудного доступа их к вершине растущих микротрещии. В то же время менее вязкий гептан успевает эффективно проникать к вершинам растущих микротрещин и облегчать деформацию полимера. При достаточно высоких скоростях растяжения конечная скорость вязкого течения всех использованных адсорбционно-актив-ных сред становится слишком малой по сравнению со скоростью деформации. Это приводит к тому, что развития микротрещин, обычно наблюдаемых при деформации стеклообразных полимеров в жидких средах, не происходит, и полимер деформируется так же, как и на воздухе. При этом механические показатели полимера в адсорбционно-активной среде и на воздухе становятся одинаковыми. [c.124]

Анализ зависимостей Овэ от скорости растяжения позволяет охарактеризовать механическое поведение полимера только в области малых значений деформации. Однако ПВХ и МПВХ в исследованных ААС деформируются до весьма больших удлинений, обнаруживая в больших скоростных интервалах способность к развитию деформации при постоянной нагрузке (область плато на кривых растяжения). Поэтому исследование зависимостей напряжения, соответствующего развитию деформации при постоянной нагрузке (сгш), от скорости растяжения также может дать полезную информацию о механизме деформации исследуемых материалов в области больших значений удлинения. [c.126]

Таким образом, рассмотренные данные свидетельствуют о том, что кривая растяжения полимера в адсорбционно-активной среде содержит информацию об особенностях развития микротрещии и может быть использована для оценки скорости их роста. Найденная корреляция представляется весьма важной, поскольку, с одной стороны, позволяет установить взаимосвязь между процессом микрорастрескивания и механическим поведением полимера, с другой стороны, позволяет определить один из важнейших параметров микрорастрескивания — скорость роста микротрещии непосредственно из кривой растяжения полимера, которую обычно определяют на образцах с надрезами в условиях сложнонапряженного состояния. В работах [189, 190] были определены основные факторы, влияющие на рост мнкротрещин. В рассматриваемом случае изучение скоростей роста микротрещии, получаемых из кривой растяжения, позволяет связать процесс микрорастрескивания и механическое поведение материала в стандартных условиях — в условиях одноосного растяжения с постоянной скоростью. [c.140]

Чем выше вязкость адсорбционноактивной среды, тем больше сопротивление, которое она испытывает при миграции в зону активной деформации— в вершину микротрещины, и тем в большей степени затруднен ее рост, и наоборот. Поскольку рост мнкротрещин на первых стадиях растяжения определяет механическое поведение полимера в целом, то неудивительно, что и предел вынужденной эластичности полимера (рис. 5.24, кривая 2), как это было показано выше, также во многом определяется кинетическими эффектами. Предел вынужденной эластичности полимера закономерно возрастает с увеличением вязкости используемой адсорбционно-активной среды. Из приведенных данных выпадают результаты, относящиеся к действию предельных углеводородов (н-гексана, -декана) на механическое поведение ПЭТФ. [c.141]

Другими словами, в тех случаях, когла вязкость жидкой среды достаточно велика, кинетический фактор преобладает над равновесным и определяющим образом влияет на механическое поведение полимера. Как следует из рис. 5.24, скорость роста микротрещии в ПЭТФ при прочих равных условиях уменьщается при деформации в ряду жидких алифатических спиртов с увеличением их углеводородного радикала. В то же время известно, что при увеличении числа СН2-групп возрастает их по- [c.142]

Важным фактором, определяющим механическое поведение полимера в адсорбционно-активной среде, являются условия его деформации. Рассмотрим как влияют на скорость роста микротрещин условия нагружения полимера. В работе [220] проводили вытяжку ПЭТФ в различных средах в широком интервале скоростей растяжения. Результаты этого исследования представлены на рис. 5.27, из которого следует, что скорость роста микротрещины нелинейно возрастает с увеличением скорости растяжения. Это хорошо согласуется с результатами, полученными при определении скорости роста единичной микротрещины [189, 190]. Видно, что кинетический фактор ограничивает скорость роста мнкротрещин во всем исследованном интервале скоростей растяжения, поскольку чем меньше молекулярные размеры и вязкость среды, тем выше скорость роста микротрещины. [c.143]

Таким образом, приведенные данные свидетельствуют о глубокой и сложной взаимосвязи между механическим поведением полимера, деформируемого в ААС, и процессами возникновения и роста специфических микротрещин, а также микродефектностью и структурной неоднородностью стеклообразных полимеров. [c.148]

Развитые представления позволяют понять некоторые особенности механического поведения полимеров в жидких средах. Выше рассматривалось механическое поведение ПВХ в жидких ААС в широком интервале скоростей растяжения. На рис. 5.35 приведены зависимости Оиэ и Ош МПВХ от логарифма ркорости растяжения при его деформцровзнии на воздухе и в гептане. В то [c.151]