Вязкоупругость и температура

Название данного раздела соответствует очень эффективной модели простой поверхности ослабления , предложенной Смитом [41]. Эта модель опирается на рассмотрение вязкоупругого поведения сплошных полимерных тел, т. е. на представление, которое должно сводиться согласно принципу температурно-временной суперпозиции внешних параметров нагружения-напряжения, скорости деформации и температуры к соответствующим молекулярным состояниям. Если критерий разрушения действительно имеет единые пределы молекулярной работоспособности, то построенные кривые приведенного напряжения Б зависимости от деформации при разрушении в различных экспериментальных условиях должны ложиться на одну обобщающую кривую (рис. 3.6). Эта концепция справедлива применительно к большому числу натуральных и синтетических каучуков и вулканизатов при однотипных механических йены- [c.73]

Подавляющее большинство операций формования и элементарных стадий процессов переработки полимеров включает либо изотермическое, либо (чаще) неизотермическое течение расплавов полимеров в каналах сложной геометрии. Поэтому перед тем как рассматривать реальный технологический процесс, целесообразно отдельно изучить реологическое поведение полимерных расплавов в простых условиях течения и в отсутствие градиентов температуры. В этой главе поставлена задача пояснить физический смысл таких понятий, как неньютоновское поведение , вязкоупругость , начальный коэффициент нормальных напряжений и функция вязкости . Здесь же будут рассмотрены определяющие уравнения, количественно [c.133]

Релаксационная спектрометрия полимеров в настоящее время находится в начальной стадии развития, но ей принадлежит, по-видимому, большое будущее. Важны развитие и разработка новейших методов получения непрерывных и дискретных спектров и применение их для расчетов и прогнозирования вязкоупругих свойств полимерных материалов. Очевидно, что разработка современных методов расчета и прогнозирования невозможна без знания всех релаксационных механизмов и их кинетических характеристик для различных полимерных материалов и особенно для тех, которые находятся в условиях длительной эксплуатации. В настоящее время можно считать установленными основные релаксационные пере ходы в полимерах, которые необходимо учитывать при прогнозировании их свойств. В частности, это относится к новым данным по релаксационным переходам (а -, Хг, кз- и ф-переходы), находящимся по шкале времен релаксации между а-процессом (стеклованием) и б-процессом (химической релаксацией). Для прогнозирования эксплуатационных вязкоупругих свойств эластомеров при относительно низких температурах наиболее важную роль играют медленные физические процессы релаксации ( - и ф-процессы), так как в течение длительного промежутка времени (до 50 лет) химической релаксации практически не наблюдается. Однако при высоких температурах для длительного прогнозирования основную роль начинает играть химическая релаксация. [c.144]

Поскольку переход в стеклообразное состояние связан с фундаментальным изменением характера теплового движения в полимере, то этот переход носит качественный характер, а его температура Тс, называемая температурой стеклования, является важнейшей физической характеристикой полимера. Напротив, общность молекулярного механизма теплового движения в высокоэластическом и вязкотекучем состояниях делает границу между ними чрезвычайно условной Гт оказывается столь чувствительной к молекулярной массе, ММР полимера, а также к условиям деформирования, что не всегда может быть зарегистрирована как особая температура. Следовательно, при температурах, больших Тс, свойства полимера должны рассматриваться в рамках единых представлений о полимере как о своеобразной вязкоупругой жидкости. [c.40]

Полимерные материалы являются вязкоупругими твердыми телами. Склонность последних к неупругому и пластическому деформированию убывает, когда они испытываются при высоких скоростях нагружения и (или) при низких температурах. Более низкая деформируемость вызывает у прежде вязкого или высокоэластичного полимера хрупкое разрушение. Убедительным доказательством этого факта служит хрупкое разрушение при испытании на удар натурального каучука при температуре жидкого азота. [c.268]

Однако при изучении различных вулканизатов в широком интервале температур и деформаций обнаруживаются существенные различия вязкоупругих свойств в зависимости от структуры эластомеров и условий их вулканизации. [c.83]

Типовые вязкоупругие свойства высокомолекулярных полимеров основаны на их структуре, которая определяется типом, размером и строением макромолекул. У синтетических полимеров макромолекулы представляют собой цепочки с линейными, разветвленными или сетчатыми цепями. Различные структуры молекул могут образовать основу для классификации полимеров, например, по ASTM 1418-78. Ниже в качестве примера приводится классификация полимеров по зависимости их структурно-механи-ческих свойств от температуры (DIN 7724) [c.51]

Этот метод исследования вязкоупругих свойств жидкости позволяет проводить измерения на звуковых частотах в широком интервале температур и скоростей сдвига при фиксированной, постоянной во времени, величине рабочего зазора. Это позволяет проводить моделирование процесса формирования граничного слоя жидкости на контакте с твердой фазой [5]. [c.83]

Поэтому величина ИХ = 1/Ое зависит от абсолютной температуры, т. е. постоянства Ое при больших временах м ожно добиться, понизив температуру или повысив Х, а при коротких временах воздействия — повысив температуру. Температурно-временную эквивалентность можно выразить следуюш,им образом чем ниже температура гибкоцепного полимера, те.м медленнее в нем развиваются процессы ползучести и релаксации, и наоборот. На рис. 6.7 этот принцип иллюстрируется графически на примере релаксации максвелловской модели. Если предположить , что А одинаково для всех X, то принцип температурно-временной эквивалентности будет выполняться для любых линейных вязкоупругих сред с дискретными или непрерывными спектрами времен релаксации. [c.149]

Создание однородного поля напряжений в условиях сдвига на практике реализуется относительно легко, а в случае растяжения требует множества ухищрений, поэтому большинство исследователей работают в условиях сдвигового поля. Оно создается либо с помощью ротационных систем (например, вращения цилиндра в цилиндре или конуса относительно плоскости) или длинных капиллярных трубок. Ротационные приборы подробно описаны в работе [51]. В предыдущем параграфе настоящей главы рассматривались вязкостные характеристики полимерных систем и лишь вскользь упоминались вязкоупругие свойства. Однако практически любая полимерная система способна при определенных условиях воздействия проявлять высокоэластическое деформационное состояние, в котором у нее наблюдаются большие обратимые деформации. Необратимые деформации у полимерных тел могут возникать уже при температурах, близких к температуре стеклования, но там они не играют основной роли. [c.175]

Локальные молекулярные напряжения частично можно устранить за счет проскальзывания цепей или распутывания молекулярных клубков. В термопластах времена релаксации, соответствующие вязкоупругим деформациям при комнатной температуре, имеют порядок от миллисекунд до минут, т. е. меньше длительности механического воздействия или сравнимы с ней. Тогда при быстром нагружении можно достичь высоких [c.197]

Рис. IX. 3. [Обобщенная модель Максвелла, соответствующая дискретному спектру времен релаксации, применительно fк полимерам (а) простая модель вязкоупругих свойств-полимера в стеклообразном состоянии при Т1<.Т (б) простая модель вязкоупругости полимера выше температуры стеклования при (в)

Квазистатические методы исследования релаксации напряжений и ползучести целесообразно использовать в температурных интервалах, в которых происходят переходы между различными физическими состояниями, потому что именно в этом интервале температур наиболее полно проявляются вязкоупругие свойства полимерных материалов в зависимости от времени. [c.125]

Таким образом, вязкоупругую функцию материала можно получить на основе квазистатических испытаний в режиме е = = onst. Временной интервал этой функции можно резко расширить, выполняя серию опытов не только при разных скоростях деформирования, но и при разных температурах, с последующим применением принципа ТВА. [c.87]

Хрупком (ниже Т р), 2 — в нехрупком твердом (ниже температуры стеклования Т ), 5 —в вязкоупругом состоянии (выше Г ). Аналогичные зависимости получаются при изменении скорости деформации от больших значений к малым [c.284]

При изучении зависимости свойств вязкоупругих материалов от скорости приложения нагрузки и температур возник важный экспериментальный метод, который позволяет получить данные для очень широкого диапазона этих параметров [1, 2, 3]. Основой принципа температурно-временной суперпозиции явилось правило влияние температуры на свойства аналогично действию времени приложения нагрузки. Любой показатель реологических свойств вязкоупругих тел, определенный при какой-либо температуре Т и скорости приложения нагрузки ш, меняет свое значение при изменении температуры до Т1 или времени до 0)1. Причем степень его отклонения может быть одинакова, независимо от того, за счет температуры или времени действия нагрузки произошло это изменение. Ферри с сотрудниками [11 показали, что зависимость всех механических и электрических свойств аморфных полимеров выше их температуры стеклования То может быть описана одной эмпирической функцией a , которая представляет собой отношение значений времени релаксации или вязкостей при температуре Т к Тв [c.67]

В заключение отметим, что введение в полимер мелкодисперсного инертного наполнителя приводит в основном к вертикальному сдвигу кривых податливости без нарушения их подобия. На рис. 2.15, а приведены обобщенные (по температуре) кривые податливости непластифицированпых композиций ПВХ, наполненного мелкодисперсным мелом. Видно, что по мере снижения процентного содержания нанолнителя (%) закономерно растет податливость, пропорционально некоторой величине 5к, зависящей от (%) Аналогичный характер изменения вязкоупругой податливости в высокоэластическом состоянии материала обнарун ен и при параллельном введении пластификатора ДБФ. Таким образом, обобщенные кривые податливости полимеров, наполненных инертным мелкодисперсным наполнителем, в определенных пределах концентрации наполнителя и пластификатора можно аппроксимировать соотношением [c.78]

Итак, большая длина цепных макромолекул прчводит к появлению у них гибкости. Гибкость ограничена взаимо йствием атомов и атомных групп, связанных с основной цепью. )то взаимодействие ограничивает свободу вращения вокруг углерод-углеродных связей в макромолекуле. Чем больше взаимодействие, тем выше барьер вращения и тем меньше гибкость макромолекулы. Гибкость макромолекул проявляется в характерной для полимеров зависимости свойств от температуры и обусловливает существование трех физических состояний полимера и особенности его кристаллической структуры. Наличие двух основных элементов структуры — макромолекул и их сегментов — обусловливает особенности надмолекулярной структуры и, в частности, существование флуктуационной сетки. Все это вместе делает для полимера наиболее типичной не чисто упругую или чисто вязкую (необратимую) деформацию, а деформацию вязкоупругую. [c.105]

Наличие вязкоупругих свойств материала существенно усложняет определение в нем напряжений, так как и зависят одновременно от температуры и времени. Для этих условий еще не найдено строгих решений. Поэтому в данном случае допускаются определенные упрощения и берутся для определенного интервала температуры и времени средние значения и [c.96]

Наличие вязкоупругих свойств материала существенно усложняет определение напряжений, так как коэффициенты линейного расщирения изоляции и модуль упругости изоляции зависят одновременно от температуры и времени. [c.102]

Термофлуктуационный механизм осложняется тем, что релаксационные процессы проявляются в полимерах тем отчетливее, чем выше температура. Так, по мере перехода к высоким температурам в микрообъемах перенапряжения проявляется вынужденная эластическая деформация. Вначале этот релаксационный процесс приводит к высокоэластическим деформациям в местах концентрации напряжений, главным образом у вершины микротрещин (термо-флуктуационно-релаксационный ме.ханизм), а затем при более высоких температурах — к образованию трещин серебра , стенки которых связаны между собой микротяжами (релаксационный локальный механизм разрушения). Выше температуры стеклования в высокоэластическом состоянии господствующими являются релаксационные процессы и механизмы разрушения приобретают резко отличительные черты (в табл. 11.2 — вязкоупругий механизм разрушения). Здесь в местах концентраций развивается локальное вязкое течение, которое приводит к образованию так называемых надрывов , являющихся аналогами трещин в хрупком состоянии. На схеме прочностных состояний (рис. 11.4) указаны области действия различных механизмов разрушения некристаллических полимеров, а также область пластического состояния между температурой пластичности и температурой текучести Т . Разрушение в [c.289]

После предварительных испытагшй определяют кратковременную (до 3—5 ч) ползучесть материала при ыазиачеыпых температурах Ti и соответствующих пм значениях статических напряжений От - Опыт выполняют минимум три раза на образцах-близ-нецах, и измеренные величины е усредняют. По усредненным деформациям для каждого температурного режима испытаний рассчитывают вязкоупругие податливости по формуле [c.72]

Рпс. 2.11. а — вязкоупругая податливость полиэфирной смолы ПИ-3 при одноосном растяжедпи и при различных сочетаниях температуры и влажности (исходные данные) б — функция температурно-влажпостного сдвига в — обобщенная кривая податливости, приведенная к То = 20°С и о)о = = 0,7 массовых процентов [c.75]

Т , увеличению возможного числа конформаций макромолекул и, как следствие этого, к повышению уровня гомологических температур. Все это влияет на вязкоупругие свойства наполненных полимеров и приводит к ускорению релаксационных процессов. Поэтому так же, как и при введении влаги в материал, становится возможным построение обобщенных кривых деформируемости методом концентрациопно-временнбй аналогии, где фактором, облегчающим 5 скорение релаксационных процессов, является концентрация пластификатора. В определенных интервалах объемного процентного содержания пластификатора С (%) и времени упреждения обобщенные кривые, построенные методом копцеитрацпоино-временной аналогии, могут быть использованы [c.75]

Выявлялась также продолжительность вязкоупругого состояния, так как ранее [5] было установлено, что гра-фитированные материалы до 2 200°С имеют хрупкий характер разрушения и лишь при температуре выше 2500 С приобретают вязкоупругие свойства. Резкое замедление скорости деформирования при выходе на изотермичес- [c.216]

Описаны установка и методика проведения термомеханическнх испытаний. Показано, что в процессе термообработки материала -МПГ-6 в области температуры около 1400°С и выше материал проходит стадию вязкоупругого состояния. [c.270]

L , Ly —длина образца при температурах tj, tf соответственно определяется средний КТРа , f асфальтобетона при температурах t/ -г- if. Полученная зависимость КТР асфальтобетона от температуры при одном цикле охлаждение — нагревание показана на рис, 3. Асфальтобетон изготовлен на известняке и битуме с пенетрацией 84, полученном вакуумной концентрацией остатков ромашкинской нефти. Коэффициент теплового расширения асфальтобетона при температурах ниже Т равен 1,26 -10 °С в вязкоупругом состоянии при-Тс <1Т <Тт= 2,44 -10-5°С. [c.131]

Выше температуры размягчения упругость полимеров не идеальна, так как упругое восстановление после деформации образца не является полным ( остаточная деформация ). Это происходит потому, что внутренние напряжения внутри образца, вызванные деформацией сегментов, при взаимном перемещении макромолекул могут быть компенсированы, что, в свою очередь, вызывает уменьшение восстанавливающей силы. Такого рода процессы называются релаксационными. При более высоких температурах процессы релаксации протекают быстрее (усиление мак-роброуновского движения), хотя сам полимер в расплавленном состоянии еще остается упругим, так как макромолекулы находятся в виде переплетенных клубков. Поэтому расплавы высокомолекулярных веществ называют также вязкоупругими жидкостями. Вязкоупругие свойства отчетливо обнаруживаются только в определенном температурном интервале в непосредственной близости от температуры размягчения полимеры являются настолько жесткими, что для их деформирования требуются значительные усилия и восстановление протекает весьма медленно. Значительно выше температуры размягчения расплав легко деформируется, но на упругое восстановление накладывается течение вследствие усиления макроброуновского движения. Область [c.37]

Анализируя данные П. П. Кобеко, Е. В. Кувшинского и Г. И. Гуревича (рис. 66), Лидерман показал, что кривые деформации могут бь1ть совмещены, если ил двигать вдоль оси логарифма времени. Зто означает, что действие температуры на релаксационные свойства зквнпаленгко умножению (нли делению) временной шкалы на определенный для каждой температуры коэф фициент. Такое совмещение кривых возможно для любых релаксационных процессов в области линейной вязкоупругости (стр. 160). [c.173]

Определение температуры хрупкости битумов при больших скоростях нагружения можно было бы допустить при условии, что свойства битумов не зависели или в одинаковой степени зависели бы от скорости нагружения. Однако при температурах выше температуры стеклования все свойства битумов, как и других вязкоупругих веществ, зависят от скорости иагруження, причем в различной степени в зависимости от- качества битумов 18, 11,12]. Объективное представление о хрупкости битум-ов можно получить только проведя испытание при временных режимах, соответствующих эксплуатационным. Естественно, что при эксплуатационных режимах нагружения лабораторное испытание практически неосуществимо, поэтому весьма интересным является определение температур хрупкости битумов при нескольких скоростях нагружения с тем, чтобы по установленной зависимости экстраполяцией можно было определить значение хрупкости при скоростях нагружения, соответствующих эксплуатационным. Посколь,ку в битумных и битумоминеральных покрытиях, при эксплуатации возникают напряжения от механических нагрузок, а также термические и усадочные [13—16] при. сложном их сочетании, то представляется целесообразным изучить, влияние качества битумов на устойчивость к разрушению под действием каждого из названных напряжений в отдельности. [c.37]

Реометрический механический спектрометр типа RMS-605 фирмы Реометрик (США) используется для оценки и контроля вязкоупругих свойств резиновых смесей и их изменений в процессе вулканизации. Образец испытуемого материала помещается между двумя параллельными полуформами (верхней и нижней) с эксцентрично расположенными дисками (оси дисков смещены на некоторое расстояние), которые вращаются в одном направлении с одинаковой скоростью. При этом образец испытывает синусоидальное колебание измеряя силы, действующие вдоль трех основных осей, можно рассчитать действительную и мнимую компоненты модуля упругости при сдвиге и определить эффекты нормального напряжения. Измерения на приборе могут проводиться в широком диапазоне амплитуд деформации, частот и температур на образцах малых размеров. Оператору требуется несколько минут для загрузки образца и задания условий испытаний, далее процесс полностью автоматизирован. [c.499]

Переход асфальтобетона из вязкоупругого соЛояния в вязкотекучее происходит в области температур, при которых угловой коэффициент 2 дилатограммы убывает до 0. [c.131]

При этом вязкоупругость материалов будет возрастать по мере прибли-кения температуры испытания к температуре стеклования Tg. Отсюда необ- одимо иметь ряд полимерны.х материалов с заданной, разно) даленной от емпературы испытания. [c.255]

В результате был получен набор сетчатых полимеров, у которых темпе-рат> ра стеклования лежит вблизи комнатной температуры, и естественно, что материалы на основе этих сеток обладали отчетливо выраженной вязкоупругостью. Такие полимеры обладают способностью к ползучести в очень ши-роюм интервале абсолютных величин податливости и скоростей процесса. Это приводит и к отчетливо выраженной зависимости цены полосы, приведенной к единичному напряжению, от времени (рис.74). [c.256]

Температура, соответствующая максимуму вязкоупругих аномалий, зависит от интенсивности межмолекулярного взаимодействия в жидкости для Дк-дрилла, плотность энергии когезии которого кратно превышает аналогичную характеристику для Сайпана, она составляет -55 °С. Вязкостно-температурные аномалии наблюдаются и в растворах на основе КМЦ, применяемых в Западной Сибири (рис. 2.4) при высоких температурах здесь заметно увеличиваются скорость структурообразования и более чем на порядок вязкость в узком зазоре. Важно подчеркнуть, что при 85 °С фильтрат этого раствора проявляет и фильтрационные аномалии в опытах на пористой среде. [c.15]

В дополнение к перечисленным важнейшим параметрам РДТТ существуют некоторые приемы, с помощью которых можно уменьшить влияние регулирующих параметров на максимальное давление, время горения и нейтральность кривой тяги. К их числу относятся создание компенсирующих поверхностей в канале заряда, изменение длины и формы компенсирующего выходного конуса, изменение вязкоупругих свойств топлива. Поскольку деформация заряда определяется свойствами ТРТ, при определенных обстоятельствах это можно использовать для компенсации изменений во внутренней баллистике двигателя, модифицируя физические свойства топлива. Такое влияние механических характеристик ТРТ на параметры рабочего процесса проявляется и в меньшей температурной чувствительности двигателя бессопловой конструкции. Канал заряда в бессопловых РДТТ сам формирует сопло двигателя, и при высоких температурах топливо больше деформируется, расширяя канал, [c.136]