Деформация эластомеров

Кинетика развития-высокоэластической деформации эластомеров и их концентрированных растворов характеризуется четким разделением быстрой и медленной стадии деформации, ибо время запаздывания, характеризующее быструю деформацию, отличается на 8—10 порядков от времени, характеризующего последующую медленную высокоэластическую деформацию (ползучесть). Аналогичное четкое разделение двух видов деформации наблюдается для процесса свободного сокращения предварительно деформированных образцов. Согласно данным релаксационной спектрометрии, из структурной модели эластомеров ясно, что быстрой деформации соответствует а-переход со средним временем релаксации свободных сегментов порядка 10- —10 с (при 293 К), а медленной физической релаксации в этих же условиях соответствуют Яг-процессы с временем релаксации 10 —10" с. Следовательно, в эластомерах [c.132]

Высокоэластическая деформация эластомеров при малых Р объясняется ориентацией свободных сегментов, не входящих в упорядоченные микрообласти, так как последние ведут себя подобно [c.169]

Рис. 8.3. Кривая напряжение — деформация эластомера

Правильность выводов, сделанных выше на основе термодинамического рассмотрения процесса деформации эластомера, подтверждается измерением сопутствующих тепловых эффектов. [c.110]

Анализируя с позиций термодинамики равновесные процессы деформации эластомеров, следует иметь в виду, что понятие равновесный относительное, если его характеризовать с точки зрения времени, необходимого для достижения равновесия. Так, в системе с подвижными молекулами (или сегментами) равновесие устанавливается достаточно быстро, а в системе с малоподвижными элементами структуры может вообще не быть достигнуто. Это становится особенно ясным при учете представлений о вязкоупругости чем выще вязкое сопротивление перемещению сегментов, тем медленнее развивается эластическая деформация. [c.117]

Структура и релаксационные свойства разрушающего материала отличны от исходных, присущих материалу до деформации. Поэтому изучение превращений надмолекулярных образований в различных условиях нагружения является одной из необходимых предпосылок получения прочных полимерных материалов. Даже в условиях деформации эластомеров, когда роль надмолекулярных образований выражена менее четко, существенное значение имеет перестройка структуры, сводящаяся в этом случае к ориентации звеньев макромолекул. Особенно существенна ориентация, развивающаяся в вершине надрыва и формирующая структуру той части материала, в которой осуществляются элементарные акты разрывов [494, с. 241]. [c.298]

Очевидная на первый взгляд возможность отождествить константу Сг с отклонениями деформации реальной сетки от идеальной и получить таким путем количественный параметр для оценки этих отклонений (тем более важный, что практически все реальные процессы деформации эластомеров являются неравновесными) привела к интенсивному исследованию природы этой величины, закономерностей, связывающих ее с молекулярными и межмолекулярными параметрами трехмерных эластомерных сеток. Анализ накопленных к настоящему времени данных показывает [16], что Сг нельзя рассматривать только как релаксационную характеристику, т. е. зависящую от условий деформирования (скорости или температуры). Оказалось, что для достижения в реальной сетке значения С2 = 0 необходимое количество поглощенного при набухании растворителя гораздо больше, чем потребовалось бы для полного устранения ее неравновесного поведения. Наблюдаемые растяжения при заданном напряжении для конкретной сетки воспроизводятся после частичного набухания эластомера и удаления растворителя с целью наиболее возможного приближения системы к равновесному состоянию. Наоборот, удаление системы от равновесного состояния не всегда сопровождается увеличением константы Сг. Например, при уменьшении степени сшивания отклонение [c.21]

Большие деформации эластомеров [c.193]

Рис. 2.6. Схема действия сил при деформации эластомера на вальцах

Если скорость деформации эластомера больше скорости перестройки формы макромолекул под действием растягивающего усилия, то деформация не успевает полностью развиться за время действия деформирующего усилия. Величина деформации образца будет ниже равновесной (рис. 46, 1), так как скорость перестройки формы макромолекул меньше скорости прилагаемого напряжения. Деформация частично обусловлена изменением расстояний между макромолекулами и их взаимным перемещением. На начальном участке кривой (/) деформация мала и имеет преимущественно Гуковскую природу, на участке II происходит раскручивание макромолекул и преобладает высокоэластический механизм. На участке III деформируются частично выпрямленные макромолекулы, что [c.99]

Как мы уже знаем, старение полимеров представляет сумму физико-химических изменений их исходной структуры, под воздействием химических реакций, протекающих под действием тепла, света, радиационных излучений, механических напряжений, кислорода, озона, кислот, щелочей. Эти реакции приводят к деструкции полимерных цепей или их нежелательному, неконтролируемому сшиванию, в результате чего полимеры становятся липкими и мягкими (деструкция) или хрупкими и жесткими (сшивание), а главное—менее прочными. В реальных условиях эксплуатации полимерных изделий на них действует одновременно несколько из перечисленных факторов. Например, солнечный свет, кислород воздуха, озон. Для стран с жарким климатом на это накладывается еще повышенная температура, влажность. При работе многие полимерные изделия разогреваются (иаиример, при многократных деформациях эластомеров) или используются для работы в условиях повышенных температур, в результате чего интенсивно развиваются термическое и термоокислительное старение полимеров. [c.201]

Энтропийный характер упругости и неизменность объема при деформации свидетельствуют о том, что причиной возникновения напряжения при деформации эластомеров является тепловое движение некоторых кинетических единиц. Молекулы эластомера представляют собой длинные гибкие цепочки, состоящие из последовательно соединенных мономерных звеньев, причем энергия взаимодействия между атомами вдоль цепи значительно больше, чем между соседними цепями. Отдельные части такой молекулярной цепи можно рассматривать как кинетически независимые единицы — сегменты цепи, вследствие теплового движения которых возникает высокоэластическое напряжение. Каждый сегмент может содержать до 100 мономерных звеньев. Важно отметить, что раз- [c.304]

Высокоэластическая деформация обусловлена гибкостью макромолекул, т. е. способностью легко менять конформации. Высокоэластическая деформация эластомеров — ярко выраженный релаксационный процесс. Время релаксации для звеньев полимерных цепей составляет 10- —10- с (в 10 —10 раз выше, чем у низкомолекулярных соединений). Для релаксационного процесса высокоэластической деформации характерен гистерезис (под гистерезисом обычно понимают отставание обратного процесса от прямого). Деформационные кривые,. [c.44]

Толщина пленки по центральной линии значительно меньше, чем упругие деформации эластомера. В связи с этим считается, что давление в этой области постоянно [3] и может быть определено как среднее давление д по Герцу. Если предположить, что в центральной зоне сосредоточены все силы реакции, противодействующие нагрузке Р на выступ, то можно написать, что [c.161]

Таким образом, в принципе существуют два пути определения коэффициента гистерезисного трения, исходя из энергетического баланса. Можно попытаться суммировать рассеянную энергию для каждой из трех зон, или рассчитать разность между работой на входе при деформации эластомера и работой на выходе при восстановлении его после деформации. Второй вариант будет рассмотрен более подробно. [c.211]

Под малыми деформациями эластомеров понимают обычно растяжение, сжатие или сдвиг на 10—20%. Под большими деформациями при растяжении понимают деформирование на сотни процентов. [c.264]

Специфической особенностью деформации эластомеров является неравновесность протекающих при этом процессов в реальных условиях измерений и эксплуатации. Неравновесность процессов молекулярных перестроек в полимерах является их универсальным свойством, которое определяет релаксационную природу деформации полимеров [36—47, 50, 53, 54, 57, 61, 62]. [c.88]

Легко понять, что определение механического сегмента полимеров в резко отличных временных режимах приведет не только к неправильной оценке гибкости цепей одного и того же полимера, но и к получению несостоятельных данных по сравнительной характеристике полимеров между собой. Так, при очень быстрых скоростях деформации эластомеры будут характеризоваться большим механическим сегментом, т. е. высокой жесткостью, а изучение механических свойств пластомеров при очень медленных скоростях деформации может показать достаточно высокую гибкость цепных молекул полимера. [c.111]

Когда мы связываем деформацию полимерного тела с изменением формы образующих его макромолекул, естественно ввести понятие об энтропийном характере деформации. Энтропийная природа деформации эластомеров, открытая Мейером и Ферри приводит к ряду важных следствий. [c.186]

Особое значение имеет анализ многократно повторяющихся деформаций эластомера. В процессе многократных де рмаций происходит накопление тепловой, химической и электрической энергии в образце В эти виды энергии частично переходит механиче- [c.194]

Таким путем удалось определить локальную величину деформации эластомера в месте роста надрыва. Деформация в вершине растущего дефекта эластомера в 2—3 раза превышает деформацию образца в целом. Естественно, что дополнительная деформация в вершине дефекта способствует упрочнению материала в этом месте. Поэтому степень дополнительного удлинения в месте роста надрыва, зависящая от релаксационных свойств эластомера, была предложена в качестве характеристики, определяющей прочностные свойства полимеров. [c.195]

Уравнения деформации эластомеров и экспериментальные данные [c.195]

Укажем литературные источники, в которых можно найти другие уравнения, описывающие деформацию эластомеров. [c.201]

Так как 1ог ловые эффекты при деформации эластомеров незначительны, то их трудно измерять. Поэтому обычно предпочитают рассчитывать тепловой эффект по изменению температуры при адиабатной (быстрой) деформации. При адиабатных условиях энтропия не меняется (с15 = 0), а теплота, выделенная системой, идет на увеличение внутренней энергии, сопровождаемое увеличением температуры 8Q = LdT, где Сь теплоемкость резины при постоянной длине. Изменение температуры дается термодинамическим соотношением [c.82]

В отличие от твердых кристаллич. тел деформация полимеров в B. . связана не с изменением ме цатомных или межмол. расстояний, а с частичным развертыванием хаотически свернутых цепных молекул, что и обусловливает возможность больших деформаций. При этом возвращающая сила / вызывается не силами притяжения между молекулами деформируемого тела, а тепловым движением, к-рое по своей интенсивности такое же, как тепловое движение молекул в жидкостях. Т. обр. упругость полимеров в B. . имеет энтропийную природу подобно объемной упругости газов. Поэтому модуль упругости полимеров в В. с. пропорционален абс. т-ре Т и имеет низкие значения (0,1-10 МПа), тогда как модуль всестороннего сжатия, определяемый силами межмол. взаимодействия, типичен для конденсиров. сред (10 МПа). Вследствие этого деформация эластомеров практически не сопровождается изменением объема, и связанное с этим изменение внутр. энергии и ничтожно. Наблюдаемые на опыте изменения U при деформации эластомеров связаны с изменением набора энергетически неравноценных конформац. изомеров (см. Конформационный анализ) при развертывании цепей. В зависимости от разности энергетич. уровней транс- и гош-кон-формеров изменение внутр. энергии при деформации AU и соответствующая ему составляющая возвращающей силы fg = dVjd[)vr ( энергетич. сила ) м. б. как положительными, так и отрицательными (/-длина образца, V-ero объем). Ниже приведены значения fjf для нек-рых полимеров [c.443]

На модели рис. 5, а дискретные времена релаксации тд = = Лд/ д, Тв — Пв/ в и т. д., причем тд < тв <. .. тм. В стеклообразном состоянии при некоторой температуре Т" < Гст имеем более простую модель (рис. IX. 5, б), где Е — Ех — модуль упругости в стеклообразном состоянии и в переходной области (стеклование), характеризующий упругую деформацию эластомеров, а модуль Е2 = ЕвЕс... определяет [c.220]

Реологические свойства ПБ зависят от стереорегулярности, Гс, ММР и степени разветвленности. Реологическое поведение ПБ усложняется кристаллизацией и возникновением НМО при деформации эластомеров с высоким содержанием цис-зъ яъев. Уайт дает для следующее выражение, связанное со структурой [c.76]

При течении полимеров неизбежна высокоэластическая деформация, так как приложение относительно небольших сил вызывает, прежде всего, переходы от одной конформации к другой, выпрямление и свертывание цепи, без которых невозможно перемещение макромолекул. Нередко, особенно в случае деформации эластомеров с высокой степенью полимеризации при сравнительно низких температурах, высокоэластическая деформация в несколько раз больше, чем необрагимая. По мере выпрямления цепи по направлению течения сокращается число принимаемых ею кон- [c.405]

Полученные соотношения (5.82) и (5.83) отличаются от всех известных уравнений деформации эластомеров, хотя при определенных условиях они могут быть приведены к виду, соответствующему уравнению классической теории высокоэластичности, или (при других условиях) к формулам типа Муни —Ривлина и др. [c.174]

Разделение наполнителей на усиливающие и неусиливающие связано со смачиваемостью поверхности наполнителя каучуковой фазой. Если смачивания поверхности наполнителя не происходит, то на самых начальных стадиях деформации эластомера наблюдается отделение каучуковой фазы от поверхности наполнителя с образованием вакуолей и их рост по мере увеличения деформации, что в свою очередь, приводит к снижению жесткости и прочности наполненного эластомера. Совершенно очевидно, что с уменьшением смачиваемости поверхности наполнителя каучуком эффект усиления должен исчезать и системы по свойствам должны приближаться к губчатым или вспененным эластомерам. [c.130]

Эта формула аналогична закону Гука для твердых тел. Уравнение (3.18) применимо как к одностороннему сжатию, так и к растяжению. Уолл провел аналогичный расчет для случая сдвига и пришел к заключению, что деформация эластомеров подчиняется закону Гука, даже если он не выполняется при растяжении. Уолл получил для модуля сдвига значение, равное МкТ, как и следовало нз теории упругости, если учитывать, что модуль Юн- [c.82]

Этот вывод справедлив вне зависимости от деталей химического строения или физической структуры полимера. Поэтому, например, объяснения явления перехода через предел текучести, основанные на представлениях о разделении кристаллов или межламелярном скольжении, имеют очень частное значение и относятся только к специфическим случаям. Наиболее важной задачей здесь является, так же как и нри анализе проблем линейной вязкоупругости или высокоэластических деформаций эластомеров, выявление наиболее общих феноменологических закономерностей обсуждаемого эффекта, выбор подходящих измеряемых параметров, характеризующих переход через предел текучести, и затем молекулярная интерпретация установленных экспериментальных фактов. - [c.248]

Однако в настоящее время модуль упругости не входит в число паспортных характеристик эластомеров. Это объясняется отсутствием удобной методики и приборов для его определения, поскольку относительная деформация эластомера, в пределах которой соблюдается закон Гука, составляет всего несколько процентов. Поэтому обычно измерение модуля Юнга заменяется стандартным испытанием измерения твердости, которая зависит от модуля Юнга [77, с. 101]. Однако при измерении твердости (на приборе ТМ-2) погрешность [c.116]

Следовательно, равновесная изотермическая высокоэластическая деформация эластомеров происходит без изменения внутренней энергии и связана только с изменением энтропии системы. В связи с этим вьгсокоэластическую деформацию называют часто энтропийной, упругость в высокоэластическом состоянии — энтропийной упругостью, аналогичной упругости идеального газа обе они не связаны с изменением внутренней энергии системы, а лишь с изменением энтропии. В обоих случаях повышение температуры ведет к увеличению сопротивления деформации, т. е. в случае эластомеров к росту модуля упругости, который растет линейно с абсолютной температурой. Энтропийный характер деформации подтверждается тем, что образец, растянутый под постоянной нагруз- [c.303]

В условиях трения жесткой сферы по поверхности эластомера площадь контакта согласно теории Герца пропорциональна где Е или Е — модуль упругости или вещественная часть комплексного модуля упругости эластомера. Изменение Е с частотой со или скоростью скольжения V хорошо известно из теории вязкоупругости. С ростом скорости деформаций эластомер становится более жестким (рис. 8.13, а). Это приводит к тому, что площадь контакта А должна уменьшаться по кривой, обратной по виду кривой изменения Е (рис. 8.13, б). Раздельные исследования, проведенные Халаунбренером и Кубицем [16] и автором [17] позволили выяснить причины уменьшения А, а также изменения эффективного сдвигового напряжения 8 [c.193]

В зоне 3 величина деформации эластомера изменяется от до % (см. рис. 9.3). В отсутствие вязкоупругих эффектов очевидно, что 2 = 2д и происходит полное восстановление эластомера. В общем случае при наличии запаздываюш,ей упругости можно показать, что [c.212]

В настоящее время еще не для всех изделий можно установить, какие факторы приводят к потере ими работоспособности и какие характеристики эластомеров с этим связаны. Это объясняется тем, что характеристики эластомеров определяются на свободных образцах, а эксплуатируются они в составе конструкций. Поэтому, во-первых, даже в условиях испытаний, близких к эксплуатационным, эти характеристики не могут быть перенесены на соответствующие изделия, так как при лабораторных испытаниях образцов материала нельзя учесть все особенности изделий масштабный фактор, наличие концентраторов напряжений, наличие и размеры поверхности контакта эластомера с металлом, тканью и т. д. Во-вторых, что более существенно, в большинстве. изделий (ленты, ремни, рукава, шины, обувь и т. д.) резина исиользуется в сочетании с высокомо-дульнымп материалами (металлом, кордом, тканью), которые ограничивают деформацию эластомера. Вследствие этого деформирование эластомера, привулканизованного металлу, сопровождается меньшим изменением его физической структуры по сравнению со свободным эластомером, и в нем затруднено развитие процессов ориентации и кристаллизации. Это влияет на деформационные и особенно на прочностные свойства эластомеров [5]. Так, нивелируется разница в прочности между резинами из аморфных и кристаллизующихся каучуков, между не-наполненнымн и наполненными резинами. Наличие контакта резин с жесткой малопроницаемой поверхностью приводит к замедлению процессов старения. [c.8]

Рассмотренные особенноети физических свойств - эластомеров, связанные с гибкостью их макромолекул, наличием высокоэласти-чеСкого состояния, большим вкладом энтропийного фактора в деформацию эластомеров, а также релаксационным характером действия нагрузки, позволяют объяснить и описать прочностные, эластические, усталостные и другие эксплуатационные свойства эластомеров и изделий на их основе [36—63]. [c.92]

Согласно второй точке зрения [4—7], разрастание трещин при озонном растрескивании становится возможным только в том случае, если приложенное напряжение (или деформация, или упругая энергия) больше некоторой критической величины ак. Такая точка зрения, вы-, сказывавшаяся и ранее [14], является результатом автоматического перенесения на явление коррозионного растрескивания представлений Ривлина и Томаса о явлении раздира [15]. Однако авторы считают, что запасаемая при деформации эластомера упругая энергия вся переходит в поверхностную энергию вновь образующихся поверхностей. [c.134]

Уравнение Муни—Ривлина не всегда с достаточной точностью описывает экспериментальные кривые растяжения. При детальном изучении деформации эластомеров в двух взаимно перпендикуляр- [c.201]

В работах последних лет придается большое значение изменению внутренней энергии в процессе деформации эластомеров Особенно отчетливо вклад энергетической составляющей в общую силу проявляется при исследовании деформации полигексилметакри-лата Необычный механизм деформации эластомеров подобного типа объясняется своеобразным гребенчатым строением этого и аналогичных ему полимеров, а также наличием сетки физических узлов, разрушающихся при деформации. [c.209]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология