Релаксационные спектры динамический модуль

Чисто эластическое деформирование механически полностью обратимо и не связано с разрывом цепи или ползучестью. Однако в реальном каучуке, как и в любом вязкоупругом твердом теле, энергетическое и энтропийное упругое деформирование представляет собой вязкое течение. Отсюда следуют релаксация напряжения при постоянной деформации, ползучесть при постоянной нагрузке и диссипация энергии при динамическом воздействии. Поэтому при моделировании макроскопических механических свойств вязкоупругих твердых тел даже в области деформации, где отсутствует сильная переориентация цепей, следует использовать упругие элементы с демпфированием, содержащие пружины (модуль G) и элементы, учитывающие потери в зависимости от скорости деформирования (демпфер, характеризующийся вязкостью ti). Простейшими моделями служат модель Максвелла с пружиной (G) и демпфером (ti), соединенными последовательно, и Фохта—Кельвина с пружиной (С) и демпфером, соединенными параллельно. В модели Максвелла время релаксации равно t = t]/G, а в модели Фохта—Кельвина то же самое время релаксации более точно называется временем запаздывания. В феноменологической теории вязкоупругости [55] механические свойства твердого тела описываются распределением основных вязко-упругих элементов, характеризуемых в основном временами релаксации т,-. Если известны спектры молекулярных времен релаксации Н(1пт), то с их помощью в принципе можно получить модули вязкоупругости [14Ь, 14d, 55]. Зависимый от времени релаксационный модуль сдвига G t) выражается [c.39]

Уникальные деформационные свойства полимеров, обусловливающие возможность их широкого применения, определяются длиной и подвижностью макромолекул. Поэтому в гл. I кратко рассмотрены основные закономерности, связывающие молекулярную и надмолекулярную структуры полимера с его деформационными характеристиками. Приведен всесторонний анализ физической сущности релаксационных явлений и методам их количественного описания. Подробно рассмотрена природа высокоэластических деформаций. Особое внимание уделено введению основных понятий (таких, как упругая, высокоэластическая и пластическая деформация, скорость сдвига, релаксационный и динамический модули, обобщенный релаксационный спектр и т. п.). [c.9]

Существование частиц микрофазы подтверждается при рассмотрении спектров времени релаксации вулканизатов (рис. 4.17). Спектры рассчитывались на основании температурно-частотных зависимостей комплексного динамического модуля сдвига и относительного гистерезиса при температурах от —40 до 105 °С в интервале частот 0,03—30 Гц. Отчетливое расширение спектра в переходной области (при временах релаксации от 10- до 1 с) для полисульфидных вулканизатов [121] также, по-видимому, свидетельствует об участии в релаксационном процессе цепей, связанных с микрочастицами. [c.255]

Было исследовано также влияние наполнителя на динамические механические свойства поливинилхлоридных композиций, наполненных аэросилом и сажей [257, 258]. В системах с сильной когезией в граничных слоях изменяется подвижность цепей, приводящая к изменению релаксационного спектра. Наполнитель приводит к увеличению модуля упругости и оказывает некоторое влияние на характер его температурной зависимости. При этом отношение модулей наполненного и ненаполненного полимеров в области температур стеклования растет с понижением температуры. Изменение спектра объясняется образованием граничных слоев с увеличенным свободным объемом и влиянием наполнителя на свойства полимерной матрицы. Размер частиц наполнителя также влияет на динамические свойства наполненных композиций, причем повышение динамических характеристик наблюдается при некотором оптимальном размере частиц [259]. [c.139]

Теперь детализируем само представление о релаксационном спектре. Как мы уже отмечали, тепловое движение элементов структуры (релаксаторов) от самых мелких и подвижных (боковые и концевые группы в цепях или малые участки цепей и сегменты) до крупных (микроблоки, частицы активного наполнителя и т. д.) происходит либо путем перехода кинетических единиц из одного равновесного положения в соседнее (мелкие кинетические единицы и сегменты), либо путем распада и образования флуктуационных структур (микроблоки), либо путем отрыва стабильных коллоидных частиц друг от друга и их диффузии (частицы наполнителя, глобулы в расплавах и концентрированных растворах полимеров). Скорость указанных процессов зависит от сил взаимодействия между частицами, высоты потенциальных барьеров, разделяющих два соседних равновесия, размеров структурных элементов и температуры. Молекулярная подвижность таких кинетических единиц характеризуется временем оседлой жизни и собственно временем жизни флуктуационной структуры до ее распада. Характер теплового движения элементов структуры полимера сказывается на скорости деформации, скорости релаксации напряжения, на зависимости статического и динамического модулей упругости от температуры, времени наблюдения или частоты деформации, а также проявляется в механических потерях при деформировании материала. [c.76]

Зная релаксационный спектр полимера, можно обычным способом рассчитать динамические функции G а>) и G" (со). Такие зависимости представлены на рис. 3.30 в безразмерной форме значения G и G" нормированы по величине модуля G p, отвечающего плато высо- [c.294]

Ферри [2] приводит ряд точных и приближенных соотношений между различными функциями, характеризующими вязкоупругие (или зависящие от времени) свойства материала. Но обычно для определения релаксационного спектра используют результаты измерений зависимости комплексного динамического модуля от частоты. Если образцу задается сдвиговая гармоническая деформация с частотой со, радиан/сек, и если свойства материала описываются линейными соотношениями, то возникающие в образце напряжения также изме- [c.206]

В режиме динамических испытаний задают изменяющиеся по гармонич. закону с частотой со деформаций или напряжения и получают частотные зависимости действительных (6 и / ) и мнимых (6 и I") компонент комплексного модуля упругости С и комплексной податливости I (см. Модуль). Эти характеристики механич. поведения также м. б. выражены через релаксационный спектр материала. Напр., зависимости С ((й) и 6"(со) связаны с / (0) соотношениями [c.171]

НЫХ характеристик вязкостных свойств растворов указывалось, что безразмерный аргумент должен иметь вид уЦо/Оо). Для динамических функций аналогичную роль играет аргумент 1( т]о//1(с)1. Отсюда очевидна тождественность Од (с) и (с). Нетрудно показать, что эта же функция должна использоваться в качестве нормирующего параметра для О и С" при вытаслении приведенных значений этих величин, а также при нормировке релаксационного спектра, размерность которого такая же, как и модуля. Справедливость такого подхода иллюстрируется рис. 3.15, представляющим собой обобщение экспериментальных данных по релаксационным (вязкоупругим) свойствам большого числа разнообразных растворов полимеров, полученных при варьировании концентрации в широких пределах. [c.266]

Как хорощо известно, полной характеристикой вязкоупругих свойств материала является его релаксационный спектр Я(0), связанный с частотной зависимостью динамического модуля упругости 0 (о)) соотнощением [c.103]

В том случае, когда кристаллический полимер находится при температурах более низких, чем температура стеклования аморфной прослойки, наиболее интенсивные релаксационные процессы, вносящие основной вклад в релаксационный спектр Э МОрфного образца, могут оказаться замороженными , и динамический модуль упрз гостн полностью аморфного полимера может стать достаточно большим (порядка 10 —10 МПа), а динамическая податливость соответственно малой. Часто это связано с весьма эффективным межмолекуляр-ным взаимодействием кинетических элементов соседних макромолекул, находящихся в стеклообразном состоянии. [c.272]

В частично кристаллических полимерах, таких, как, например, полиэтилен, динамические механические и релаксационные свойства, отражающие подвижность цепей и их сегментов, зависят от степени кристалличности материала и от упорядоченности самих кристаллических областей. Влияние на релаксационные спектры таких факторов, как термическая предыстория, молекулярный вес и степень разветвленности полимера, проявляется в первую очередь через изменение кристалличности и упорядоченности структуры полимера. Величина G" в области дисперсионного максимума определяется числом групп, участвующих в релаксационном процессе. Температура или частота, при которой наблюдается этот максимум, является мерой подвижности полимерных групп. Значение модуля в области максимума коррелирует с плотностью и, следовательно, кристалличностью полимера, а положение максимума на частотной или телшературной оси определяется степенью упорядоченности структуры полимера. [c.330]

И Кюнцле. Это иллюстрирует только тот существенный момент, что функция, выведенная Куном и Кюнцле для представления распределения, не может быть ни экстраполирована на времена, выходящие за пределы опытных данных, из которых она исходит, ни применена к другим материалам или тем же самым материалам, но при других температурах. Их анализ, с несомненностью, показывает, что существование определенного динамического модуля и динамической вязкости не обязательно подразумевает единственное (или даже только одно наиболее вероятное) время релаксации. Но отсюда не следует, что функция (т) не может иметь максимума в области времен ниже Ю" сек. при комнатной температуре или при соответственно больших временах при более низких температурах. Действительно, повидимому, вполне вероятно, что это может иметь место и что форма кривой распределения, данная Куном, Кюнцле и Прейсманном, может представлять только хвост полной функции распределения. Важные выводы, к которым пришли эти авторы, ни в коем случае не противоречат объяснению, данному Александровым и Лазуркиным своим опытным результатам, которые относились к более низким температурам. Такие выводы, однако, наводят на мысль, что должна проявляться осторожность в допускающихся интерпретациях тех или иных опытов посредством одного времени релаксации, и указывают на желательность дальнейших исследований формы релаксационно-временного спектра, охватывающего более широкий интервал температур, а также более широкую временную шкалу, чем интервал, использованный в этом первом исследовании. ) [c.217]