Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English

Гистерезис механический полимерах

Рис. 83. Механический гистерезис у полимеров Рис. 83. Механический гистерезис у полимеров

Рис. 114. Схематическое изображение петли механического гистерезиса в полимерах Рис. 114. <a href="/info/376711">Схематическое изображение</a> петли механического гистерезиса в полимерах
    Усталостная характеристика износа резин, связанная с потерями на гистерезис, была впервые введена Крагельским [13.5], что особенно важно при трении резин по шероховатым поверхностям. Кроме износа, связанного с механическими свойствами поверхностей полимера и металла, им был рассмотрен износ, приводящий к механохимической деструкции контактирующих поверхностей. [c.380]

    Цель работы. Получение зависимости напряжение — деформация для высокоэластичных полимеров в режиме нагрузка — разгрузка (петли гистерезиса), расчет коэффициента механических потерь. [c.166]

    ГИСТЕРЕЗИС МЕХАНИЧЕСКИЙ, (в полимерах) — отставание дефор.мации по фазе (т. е. во времени) от напряжения при циклич. деформациях, [c.474]

    Релаксационные явления имеют место при воздействии на полимер механических и электрических полей, при растворении, набухании и кристаллизации. Особенно большое значение имеют механические релаксационные процессы, в частности ползучесть и упругий гистерезис. [c.26]

    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]

    РЕЛАКСАЦИЯ механическая в полимерах — изменение напряженного состояния полимера при переходе от неравновесного расположения элементов его структуры (цепных макромолекул, пачек макромолекул, микрокристаллов и т. д.) к равновесному. Р. вызывается механич. воздействиями и, в зависимости от их режима, развивается по тому или иному пути. Простейшие формы Р. в полимерах Р. напряжения — убывание напряжения со временем при поддержании постоянной величины деформации (например, сдвига, одноосного растяжения или сжатия), Р. деформации (ползучесть, упругое последействие) — возрастание деформации при непрерывном и постоянном по (Величине механич. напряжении или убывание ранее развившейся деформации после снятия внешнего напряжения гистерезис механический. Скорость Р., определяемая, в конечном счете, скоростью молекулярных перегруппировок, резко зависит от темп-ры. Мерой скорости Р. является время, в течение к-рого отклонение от равновесия уменьшается в е раз но сравнению с начальным значением. Р. механическая в полимерах — сложный процесс, к-рый условно можно расчленить на ряд простых процессов, вследствие чего приходится иметь дело не с одним временем Р., а с широким набором (спектром) времен. Если известен набор времен Р. напряжения, то при небольших деформациях и напряжениях, в принципе, могут быть рассчитаны как времена Р. деформации, наз. временами запаздывания, так и скорости релаксационных процессов для любых других режимов деформации. [c.319]


    Рассмотрим в качестве примера еще одну характеристику механического поведения полимерных веществ, целиком определяемую протеканием релаксационных процессов и представляющую собой явление механического гистерезиса в полимерах. [c.137]

    Таким образом, прн растяжении полимера в неравновесных условиях наблюда тся явление механического гистерезиса, проявляющегося в отставании деформации от напряжения. [c.291]

    Силикагели претерпевают постепенное изменение не только во время процесса своего образования (на что указывает увеличение механической прочности), но также и во время сушки, о чем свидетельствует усадка, хотя и небольшая, но постепенно возрастающая. В первых стадиях сушки влага, потерянная при испарении, не может быть возвращена в тех же условиях температуры и парциальной упругости водяных паров, т. е. в этой стадии высушивания геля имеет место явление гистерезиса. Продукт, высушенный в нормальных условиях, еше не является чистым кремнеземом, но удерживает некоторое количество воды, которая может быть, удалена только при повышенной температуре. Гель обладает высокой адсорбционной способностью, особенно в отношении паров воды и других полярных веществ, что, очевидно, является следствием его малой плотности и пористой структуры (см. стр. 87). Механизм застудневания не вполне ясен, но, несомненно, он связан с возникновением связей первичной валентности, а именно кислородных мостиков между атомами кремния, о чем подробнее см. на стр. 290—293. Ясно, что остальные гидроксилы могут подвергаться дальнейшей неограниченной конденсации не только линейного типа, но и трехмерной. Поэтому неудивительно, что силикагель обладает многими свойствами, характерными для трехмерных полимеров. Если принять во внимание разведение кремневой кислоты в водной среде во время застудневания, то станет ясно, [c.249]

    Для проверки этого были изготовлены модельные образцы со специально созданным микрорельефом, который изучали с помощью сканирующего электронного микроскопа [103]. Удалось обнаружить, что гистерезис угла смачивания Аф, оцениваемый по разности углов смачивания при натекании ф и оттекании ф , возрастает на 15—25° нри растяжении пленки тефлона, в то время как с учетом микрорельефа эта величина должна была бы составить всего 6—10°. На этом основании был сделан вывод о том, что анизотропия шероховатости не может быть причиной наблюдаемого эффекта [112]. Очевидно, анизотропию смачивания деформированных полимеров следует объяснять [111] зависимостью поверхностной энергии твердого тела от деформации. Поскольку поверхностная энергия тензорная величина, это объяснение вполне убедительно. Согласно [112], анизотропия смачивания может быть вызвана анизотропией механических свойств деформированной подложки и, следовательно, анизотропией нормальной компоненты поверхностной энергии, а также анизотропией силового поля вокруг ориентированных макромолекул. Обнаруженная зависимость смачивания от деформации представляет несомненный теоретический и практический интерес. [c.121]

    Следовательно, увеличение времени действия силы на полимер эквивалентно повышению температуры испытания, и наоборот. Иными словами, один и тот же эффект при механическом воздействии на полимер может быть достигнут медленно действующей силой при низкой температуре или быстродействующей силой при высокой температуре. На этом основан так называемый принцип температурно-временной суперпозиции, связывающий математической зависимостью время действия силы на полимер с температурой. Для появления петли гистерезиса решающее значение имеет соотношение времени действия силы и времени перегруппировок структурных элементов макромолекул (сегментов). На это соотношение можно влиять как изменением времени действия силы, так и изменением температуры, так как релаксационные и гистерезисные явления обусловлены структурными перегруппировками макромолекул. Зависимость проявления релаксационных свойств и гистерезиса от времени действия силы имеет большое значение при работе полимерных изделий или испытании образцов в условиях действия циклических многократно повторяющихся деформаций. Большие гистерезисные потери в первом цикле деформации полимера быстро уменьшаются при проведении второго, третьего и т. д. циклов деформации (рис. 47), После первого цикла деформации структура полимера перестраивается и как бы приспосабливается к новым условиям (величина и время нагружения). Во втором цикле после разгрузки в первом цикле структура полимера не успевает вернуться в исходное состояние, и последующие циклы деформации проходят с уже ориентированным в направлении деформирования полимером, В результате площадь петли гистерезиса уменьшается и механические потери снижаются. Естественно, что такая перестройка характерна для данного вида циклической деформации и при его изменении вновь возрастут гистерезисные потери. [c.102]


    Рассмотрим некоторые характеристики механических свойств аморфных полимеров, определяемые протеканием релаксационных процессов. К ним прежде всего следует отнести явление упругого последействия (ползучести) и упругого гистерезиса полимеров. [c.373]

    С релаксацией полимеров связана их способность к механическому гистерезису, которая заключается в следующем. Если постепенно увеличивать, а затем также постепенно уменьшать усилие, действующее на образец, то кривая, показывающая изменение [c.28]

    Таким образом, сумма двух интегралов дает разность плотностей затраченной и возвращенной энергий. Чем больше площадь петли, тем больше энергии останется (после окончания цикла) в деформированном образце. Эта невозвращенная энергия может превратиться только в тепло. Следовательно, явление упругого гистерезиса, как всякий механический релаксационный процесс, сопровождается потерями механической энергии, превращающейся в тепловую. Естественно, что при этом происходит нагревание деформированного образца полимера. Поэтому зависимость площади петли гистерезиса от скорости приложения нагрузки и от температуры позволяет судить о процессах теплообразования и о потерях механической энергии при деформации полимера в различных температурных и динамических условиях. [c.241]

    Потери на упругий гистерезис. Наряду с сопротивлением, которое возникает при скольжении в результате адгезии и процарапывания более мягкого материала, имеется другой источник трения, вызываемый потерями на гистерезис при упругой деформации. Эти потери возникают вследствие различия. между энергией, требующейся для упругой деформации, и энергией, сохраняющейся в упруго-деформированном объеме. Потери на гистерезис такого типа ничтожно малы при трении металлов, но могут быть довольно значительными при трении пластмасс. Этот тип сопротивления наилучшим образом продемонстрирован в работах Тейбора который показал, что трение качения оезины возникает в первую очередь в результате потерь на упругий гистерезис. Для полимеров трение качения гораздо больше, чем для металлов, что обусловлено более высокими потерями на гистерезис при упругой деформации полимеров. Так, Флом показал, что трение качения стали по стали значительно меньше, чем трение качения политетрафторэтилена по стали. Он сравнил также коэффициент трения качения стали на ряде полимеров с механическими потерями этих полимеров в зависимости от температуры. Было установлено хорошее согласие между трением качения и потерями на упругий гистерезис для полиметилметакрилата, политетрафторэтилена, полиэтилена, найлона, поливинилхлорида, поливинилацетата и полистирола. [c.318]

    Вязкость концентрированных растворов полимеров. Для этих растворов, как структурированных жидкостей, характерна, прежде всего, весьма большая величина вязкости и ее способность быстро возрастать даже при небольших увеличениях концентрации. Вязкость этих растворов обнаруживает ряд других аномалий, из которых важнейшими являются 1) неподчинение законам Ньютона и Пуазейля 2) изменение во времени и зависимость, в частности, от предшествующей истории раствора 3) аномальное поведение с изменением температуры (явление гистерезиса) 4) изменение от механических воздействий (явление тиксотропии). [c.216]

    Все сказанное выше относится к состояниям полимера, отвечающим равновесному состоянию. Следует заметить, что V полимеров мы встречаемся с двумя типами неравновесных состояний. Один из них связан с процессами перехода нз одной термодинамической фазы в другую, т. е. из аморфной фазы в кристаллическую и обратно. Другой же тип неравновесных состояний возникает вследствие задержки процессов перегруппировки цепных молекул (или их частей) в пределах одного и того же фазового состояния. В то время как второй тип неравновесных состояний ответственен за. возникновение стеклообразного и высокоэластического состояний (в случае линейных аморфных полимеров) и обусловливает весь комплекс механических релаксационных явлений в аморфных полимерах, первый тип неравновесных состояний связан с сохранением аморфной фазы со всеми ее свойствами ниже температуры кристаллизации, т. е. с переохлаждением полимера, и является причиной температурного гистерезиса, т. е. различия свойств между охлаждаемым и нагреваемым полимером. [c.101]

    Одна из главных особенностей механических свойств полимеров— ярко выраженный комплекс релаксационных процессов, проявляющийся в зависимости механических характеристик от механической предыстории. Упругий гистерезис, релаксация напряжения, упругое последействие представляют собой наиболее известные и простые формы релаксационных процессов. [c.41]

    Опыты Истомина и Курицыной относятся к условиям, при которых дорожка трения образуется в результате развития медленной вынужденноэластической деформации. В этой области достаточно большие механические потери. Эти потери на гистерезис при упругой деформации являются отличительной особенностью трения полимеров в стеклообразном состоянии. У металлов потери такого рода пренебрежимо малы. При трении гладких поверхностей деформационные потери незначительны по сравнению с потерями на разрушение адгезионных связей. [c.62]

    При рассмотрении явлений механического гистерезиса, связанного с деформацией эластомеров, обращалось внимание на то, что при любой температуре, меняя время действия силы (величина силы не меняется), можно получить интересные данные о релаксационных процессах в образце. Если время воздействия очень мало по сравнению с временем релаксации, гистерезис отсутствует, и мы имеем дело лишь с упругой составляющей деформации полимера. Если время действия нагрузки очень велико, релаксационные процессы полностью завершаются, и тогда деформация также является равновесной, однако в этом случае она состоит не только из упругой, ной из высокоэластической, а иногда и из обратимой деформации. Таким образом, обнаружить релаксационные явления можно только при условии если при данной температуре и величине силы (а значит, при постоянном времени релаксации) менять в широких пределах время действия силы, отмечая момент его наиболее полного совпадения с временем релаксации. [c.97]

    При рассмотрении явлений механического гистерезиса, связанного с деформацией эластомеров, обращалось внимание на то, что при любой температуре, меняя время действия силы (величина силы не меняется), можно получить интересные данные о релаксационных процессах в образце. Если время воздействия очень мало по сравнению с временем релаксации, гистерезис отсутствует, и мы имеем дело лишь с упругой составляющей деформации полимера. Если время действия нагрузки очень велико, релаксационные процессы полностью завершаются, и тогда деформация также [c.107]

    При многократной деформации каждый цикл работы полимера сопровождается определенной величиной гистерезисных потерь в результате которых происходит разогревание образца. При этом возрастают потери тепла в окружающую среду и снижается время релаксации полимера. Поэтому при повторных циклах гистерезис-ные потери уменьшаются, стремясь достигнуть определенного равновесного значения. Возрастание температуры при многократных деформациях способствует протеканию в полимере различных химических процессов, например окисления макромолекул. Следовательно, на утомление полимерного материала влияет не только-простое накопление механических дефектов, но и сложные химические превращения макромолекул, происходящие при совокупном действии на полимер механических усилий, высоких температур атмосферных факторов (кислород, озон, ультрафиолетовые и инфракрасные лучи и т. д.). [c.89]

    Если на полимер действует переменное напряжение, т. е. сначала оно возрастает, а затем падает, то изменения деформации будут отставать от изменения напряжения как при его возрастании, так и ири уменьшении. Это приводит к хорошо известному явлению механического гистерезиса в полимерах, гра- фически изображенному на рис. 83. Чем больше разница в скоростях релаксационных процессов при возрастании и уменьшении напряжения, тем больше площадь петли гистерезиса. Площадь петли характеризует энергию, рассеиваемую в полимере при циклическом нагружеиш и приводящую к его нагреву. [c.251]

    Деформация конденсированных полимерных систем, находящихся в вязкотекучем состоянии, может сопровождаться изменением состояния их надмолекулярных структур. Это явление наблюдается при переходе через предел сдвиговой прочности. Ему должна сопутствовать тиксотропия свойств вещества. Однако для конденсированных полимерных систем неизвестно, в каких масгптабах времени могут фиксироваться протекающие в них тиксо-тропные изменения. Переход через предел сдвиговой прочности, сопровождаемый разрушением структуры вещества, ранее был наиболее широко изучен на примере двухфазных конденсированных систем [1, 2]. Однако по отношению к конденсированным полимерным системам в вязкотекучем состоянии явление тиксотропии и гистерезис механических свойств не наблюдали даже в тех случаях, когда замечались интенсивные необратимые изменения [3]. Лишь Кепе [4] указывал на возможность существования у полимеров тиксотропии. [c.323]

    Рассуждения о постепенном уменьшении во времени гистерезиса температур застудневания и плавления студней и гистерезиса механических свойств (в частно-си, модуля упругости) справедливы при условии, что застудневание ие сопровождается какими-либо другими процессами, например фазовыми превращениями полимера (кристаллизацией) или изменением его химического состава. Если для ацетата целлюлозы в бензиловом спирте эти вторичные процессы вряд ли протекают в существенной степени, то для других полимеров они могут исказить картину и вызвать действительный гистерезис. Так обстоит дело, например, с некоторыми белками и углеводами, а также с отдельными синтетическими полимерами. Что касается химических изменений, то они происходят, например, в растворах ксантогената целлюлозы. Эти вопросы следует рассмотреть отдельно в соответствующих главах книги. [c.118]

    В случае гладкой поверхности появление волн отделения приводит к износу полимера посредством скатывания его поверхностного слоя, тогда как в случае шероховатой поверхности имеет место преимущественно абразивный износ [13.5]. В случае гистере-зисного механизма внешнего трения (т. е. при наличии механических потерь) при деформации шероховатостей наблюдается усталостный износ полимеров. Следует отметить, что последний вид износа не является интенсивным как абразивный и изделие из полимера сохраняет работоспособность в течение длительного времени. Абразивный износ является весьма интенсивным, и полимер быстро теряет свою работоспособность. Когда полимер перемещается по грубой шероховатой поверхности, то адгезия и гистерезис приводят соответственно к абразивному и усталостному износу. Для эластомеров с повышенными твердостью и сопротивлением раздиру волны отделения и износ посредством скатывания не имеют места. На температурных и временных зависимостях максимумы силы трения соответствуют минимумам износа (или истирания) полимеров. [c.362]

    Плавление сопровождается значительными изменениями различных свойств полимера. Измеряя эти свойства при разных температурах, можно определять температуру плавления. Эдгар с сотрудниками применяли пенетрометр для определения температур плавления полиэтилентерефталата, полиэтилепсебацината и поли-этиленадипата. Для этой цели можно использовать измерение других физико-механических свойств, например модуля Юнга и вязкости. Скотт определял температуру плавления полиэтилентерефталата методом дифференциального термического анализа. Типичные результаты представлены на рис. 3. Для этой цели использовали так-,же и оптические методы , поскольку при плавлении исчезает двойное лучепреломление . Другой метод состоит в построении кривых нагревания и охлаждения, т. е. в определении зависимости температуры образца от времени . Когда расплав полимера медленно охлаждается, то экзотермический тепловой эффект фазового перехода вызывает задержку охлаждения. Таким образом, кривые охлаждения показывают точку плавления, тогда как при нагревании фиксируется интервал температур плавления. Гистерезис этих кривых обусловлен тем, что температуры плавления и кристаллизации у большин- [c.13]

    Аналогичная картина наблюдается и в случае изменения скоростей возрастания или уменьшения напряжения, т. е. скоростей приложения деформирующих усили11 и освобождения тела от нагрузки. При малых скоростях воздействия нагрузки релаксационные процессы будут близко следовать по временам их протекания за воздействием деформирующего напряжения и ветви петли гистерезиса расположатся близко друг от друга — площадь петли будет мала. При очень больших скоростях воздействия нагрузки высокоэластические деформации вообще не будут реализоваться и в полимере, как в упругом теле, не будет обнаруживаться явление механического гистерезиса. [c.138]

    В работе применен метод механического кондиционирования . Перед началом эксперимента образцы подвергались периодической деформации в том же режиме, что и в последующем основном испытании. Так, когда изучались петли гистерезиса (как в рассматриваемом случае), образец полимера периодически де< юрмировался и сокращался до тех пор, пока его свойства не становились стабильными. [c.219]

    Деформация полимеров зависит также от направления процесса деформирования — увеличения или уменьшения напряжения. Различие в деформации полимеров при росте напряжения и обратном процессе — уменьшения величины напряжения, известно под наименованием механического гистерезиса. Графически это явление изо-,бражено на рис. 16. Из приведенного рисунка следует, что при одинаковых значениях напряжения деформация, развивающаяся при возрастании напряжения, всегда меньше, чем при его убывании. [c.60]

Смотреть страницы где упоминается термин Гистерезис механический полимерах: [c.27]    [c.27]    [c.291]    [c.293]    [c.300]    [c.427]    [c.317]    [c.318]    [c.102]    [c.314]    [c.315]    [c.182]    [c.28]    [c.379]    [c.71]   
Краткая химическая энциклопедия Том 1 (1961) -- [ c.0 ]

Краткая химическая энциклопедия Том 1 (1961) -- [ c.0 ]



ПОИСК





Смотрите так же термины и статьи:

Гистерезис

Гистерезис механический



© 2025 chem21.info Реклама на сайте