Кривые растяжения эластомеров

Рис. 10.12. Эффект Маллинза, проявляющийся на кривых растяжения усиленных эластомеров. ,, ,

Рис. III. 1. Кривая растяжения эластомеров (схема).

Приведенные выше механические модели называются линейными, поскольку они описывают только начальный прямолинейный участок кривой растяжения. Упругость эластомера в этой линейной области называют линейной вязкоупругостью. Надмолекулярная структура полимера в этой области меняется незначительно (малые деформации) и ее практически можно считать неизменной. [c.126]

На рис. 4.18 приведены экспериментальные данные по одноосному растяжению в обобщенных координатах, где обобщенная деформация D(X)=X —Л дается в соответствии с уравнением (4.53) и D X)=X—к /2 — в соответствии с уравнением (4.54). Материальные постоянные определены из тех же экспериментальных данных по наклону прямых в координатах а, D X). Оказалось, что в первом случае прямая наблюдается только вблизи начала координат и G = 0,63 МН/м2, тогда как постоянная Л = 1,3 МН/м для всего интервала деформаций. Как видно нз рис, 4.18, в координатах классической теории прямой во всем интервале деформации не получается (за исключением начального участка кривой), что свидетельствует о худшей применимости классического уравнения (4.32) для простого растяжения эластомера. Для X, близких к единице, формулы (4.53) и (4.54) переходят в линейные выражения вида о=Еоо(Х—1), где равновесный модуль соответственно равен 3 G и 3/2 Л. [c.115]

В [9.13] было показано, что ПИБ может кристаллизоваться при растяжении и охлаждении. Переход, проявляющийся в закристаллизованном ПИБ ниже температуры стеклования, обусловлен переориентацией концов цепей, находящихся в пределах дефектов. Максимумы на кривой высвечивания эластомера СКИ-3 (рис. 9.3) можно отнести к следующим релаксационным процессам 1) переход при температуре — 63° С обусловлен размораживанием сегментальной подвижности 2) переход при температуре —113° С связан, как и в случае ПИБ, с вращением метильных групп 3) переход при температуре —147° С может быть связан с размораживанием подвижности отдельных атомных групп в основной цепи. [c.244]

Механические модели, рассмотренные выше, ие описывают экспериментальную кривую напряжение — деформация типа кривой 1 на рис. 9.10. Это естественно, поскольку при растяжении эластомера происходят, как мы видели, изменения надмолекулярной структуры, а в механических моделях структурные превращения не учитываются. Механические модели описывают только самый начальный близкий к линейному участок кривой. Чем больше скорость деформации, тем труднее растягивать эластомер. При очень большой скорости деформации узлы флуктуационной сетки не успевают распадаться и структурных изменений не происходит. В этом случае напряжение линейно увеличивается с ростом деформации вплоть до разрыва (кривая 2). [c.126]

Практически изменение деформации различных видов полимерных материалов не всегда совпадает с описанной кривой. Расхождения объясняются различной прочностью полимерного материала, а следовательно, его разной структурой и составом. Для прочных пластмасс кривая растяжения подобна кривой для металлов (кривая 3 на рис. П1.2), а для пластичных, с малой прочностью, она, наоборот, приближается к кривой для эластомеров (кривая 2 на рис. П1.2). Это закономерно, поскольку деформационные овойства полимерных материалов определяются их упругостью, которая характеризуется модулем упругости (Е), представляющим собой отношение а/е при соответствующем нагружении (растяжении или сжатии). [c.36]

Практическая ценность любого материала определяется его предельными механическими свойствами. Рассмотрим, как происходит усиление материалов типа ВПС. На рис. 8.22 приведены кривые растяжения ВПС состава ПБ/ПС (К). В этих образцах полибутадиен представляет собой смесь транс- и цмс-изомеров, что и обозначено символом К. Известно, что полибутадиены, содержащие смесь транс- и ц с-изомеров, обладают низкой прочностью при растяжении и небольшим относительным удлинением. При образовании полистирольной сетки прочность при растяжении и относительное удлинение начинают возрастать. Работа, необходимая для разрушения (измеренная по площади под деформационной кривой), резко увеличивается. Полистирольный компонент оказывает влияние и на форму кривой на обеих кривых растяжения ВПС имеется участок резкого нарастания напряжения, что свидетельствует об усилении эластомера. В табл. 8.1 приведены данные о прочности при растяжении и относительном удлинении для всех изученных образцов ВПС состава ПБ/ПС (К). [c.220]

Рис. IV. 17. Деформационные кривые растяжения аморфных стеклообразных полимеров (ПММЛ, ПК) на воздухе (/) и в яидкости (2, 3) кристаллических эластомеров (ПЭ, фторопласт-42) на воздухе (4), в поверхностно-активной среде (5, в) и в жидкостях, вызывающих набухание (7).

Интересно, конечно, рассмотреть не только прочность, но также влияние температуры, скорости деформирования, размеров частиц наполнителя и его концентрации на предел текучести и на кривые растяжения. Хотя в литературе имеется немного эксперименталь ных данных, можно отметить несколько тенденций. Т. Смит в своем раннем исследовании эластомеров, наполненных стеклянными [c.327]

Известно, что линейные и сшитые некристаллические полимеры ниже температуры стеклования представляют собой твердые тела с модулем упругости 2-10 —4-10 МПа. Модуль упругости Ео, измеренный по наклону линейного участка I кривой растяжения (рис. 7.5), характеризует деформационные свойства полимера в области небольших деформаций (2—5%). При больших растяжениях полимер проходит через так называемый предел вынужденной высокоэластичности Ов и деформируется как высокоэластическое тело. Для пластмасс и эластомеров в интервале температур между температурой хрупкости и температурой стеклования сгв достигает значений 50—100 МПа. Таким образом, ниже следует различать два состояния полимера, соответствующие различным напряжениям обычное упругое и высокоэластическое. [c.213]

Для аморфных стеклообразных полимеров вид деформационных кривых сохраняется как при растяжении в активных жидкостях, так и при хрупком разрушении на воздухе. Разрушение этих полимеров в жидкости происходит при меньших напряжениях, чем на воздухе, и сопровождается интенсивным растрескиванием поверхности. Кристаллические эластомеры, характеризующиеся большими деформациями растяжения, более чувствительны к действию жидких сред различной химической природы. Изменение их деформационного поведения в жидкостях может выражаться в уменьшении начального модуля при растяжении (только в растворителях), в снижении предела вынужденной эластичности и напряжения развития шейки, в увеличении или уменьшении предельной деформации при разрыве. [c.163]

Статистическое рассмотрение показывает, что, как и при деформации системы линейных макромолекул, модуль эластичности сетки линейно растет с температурой, так как природа высокоэластичности в обеих системах одинакова. Отклонение экспериментальной кривой растяжения в координатах нагрузка — удлинение от теоретически рассчитанной (рис. 3. 6) связано с вкладом энергетической составляющей в изменение свободной энергии при деформации реального эластомера вследствие увеличения доли [c.87]

Другой вариант модели предложен Гутом и Джемсом "28 Они моделировали эластомер системой трех взаимно перпендикулярных пружин, заполненной несжимаемой жидкостью. При больших деформациях такая модель также дает S-образную кривую растяжения. [c.189]

При изучении деформационных свойств эластомеров основное внимание уделяется области больших деформаций. Но область очень небольших деформаций (до. 20%) также таит много интересного. Деформационное поведение каучуков при малых удлинениях изучено весьма детально Оказалось, что в определенных температурных условиях каучуки дают характерную кривую растяжения (см. рис. П1.8). Эта кривая, по форме напоминающая диаграмму растяжения твердых полимеров, отражает своеобразный релаксационный процесс, характеризующийся малой энергией активации и большим размером кинетических элементов релаксации. Такими элементами могут быть надмолекулярные структуры, образующие как бы дополнительные узлы межмолекулярной сетки узлы распадаются при -малых деформациях, после чего ход кривой растяжения довольно резко изменяется (см. рис. П1.1). [c.218]

Дальнейшая деформация вновь приводит к кристаллизации напряжение быстро возрастает и перед разрывом достигает большой величины. Все это приводит к своеобразной форме кривых растяжения, отличных от диаграмм растяжения как чисто аморфных эластомеров, так и истинно кристаллических полимеров с устойчивой перестроенной решеткой. [c.260]

В числе полимеров, быстро кристаллизующихся и легко структурирующихся, можно назвать гуттаперчу. Имея нераскрытые двойные связи, макромолекулы гуттаперчи сшиваются при введении серы. Деформация структурированных образцов гуттаперчи все больше отличается от деформации исходного образца по мере роста степени сшивания (рис. IV. 18). Кривая растяжения с резкими изломами на границах соседних участков постепенно переходит в диаграмму растяжения, характерную для аморфных эластомеров 6 . Снижается высота площадки второго участка, углы между линиями сглаживаются, а предельная деформация закономерно увеличивается. [c.268]

Таким образом, в неполярных эластомерах упругие силы имеют в основном энтропийный характер, и форма кривой растяжения определяется изменениями энтропийного члена. На этой предпосылке базируется кинетическая теория высокоэластичности, которая была в основных чертах сформулирована Куном.в 1936 г. и получила дальнейшее развитие в работах Уолла, Трелоара, Гута, Джеймса и др. Теория рассматривает упругие силы только как [c.58]

Рис. VI.12. Скорость вулканизации (достижение максимального значения модуля при 300%-ном растяжении) различных эластомеров при 160 С (рецептуру и обозначение кривых см. на рис. VI.11).

Во многих работах исследовалось влияние скорости растяжения у = (1е/(1 на разрывное напряжение Ор. Результаты могут быть сведены в виде схематической зависимости (12.4). При обычных скоростях деформации зависимость прочности эластомера от скорости находится на линейном участке кривой (ОС) и выражается следующим уравнением [c.340]

При исследовании эластомеров [106] обнаружено, что двойное лучепреломление Дп до конца растяжения следует зависимости в соответствии с гауссовой теорией деформации, а кривые деформации при больших деформациях отклоняются от гауссовой теории. [c.168]

На рис. 4.2 приведены кривые зависимости деформации хлорированных (содержащих 8,5% хлора) и вулканизованных этиленпропиленовых сополимеров от напряжения при различных температурах. Видно, что свойства вулканизатов в большой степени зависят от температуры с понижением температуры их прочность быстро возрастает, так же как у эластомеров, кристаллизующихся при растяжении. [c.196]

Рис. 4,5. Диаграмма Смита для эластомеров семейство кривых растяжения при раэнык скоростях или температурах (стрелка указывает направление увеличения скорости деформации или понижения температуры). Огибающая соединяет точки разрыва, 001 и ЛОг — ход процессов релаксации напряжения и ползучести соответственно.

В работе [145] этот метод был применен для исследования релаксационных процессов эластомера ЭКМС-30 при режиме заданной скорости растяжения. На рис. IX. 6 приведены температурные зависимости для линейного и сшитого образцов. В области стеклования (Гст 218 К) кривая 3 показывает зависимость в соответствии с уравнением Вильямса — Ланделла — Ферри (ВЛФ) и, как видно, это уравнение согласуется с экспериментом в интервале на 15 К выше Т . Расхождение с экспериментом с повышением температуры указывает на переход к другим релаксационным процессам, которые видны из данных, приведенных на рис. IX. 7 (Я-переходы). Обращает на себя внимание, что в области стеклования ( -процесс механической релакса- [c.221]

Материальные постоянные определены из тех же экспериментальных данных по наклону прямых в координатах а — В (К). Оказалось, что в первом случае линейная зависимость наблюдается только вблизи начала координат и / = 62-10 Па, тогда как постоянная = 128-Ю" Па для всего интервала деформаций. Как видно из рис. IV. 18, а и особенно из рис. IV. 18, б, в координатах классической теории, т, е. по уравнению (IV. 58), прямой во всем интервале деформации не получается (за исключением начального участка кривой), что свидетельствует о худщей применимости классического уравнения (IV. 37) для простого растяжения эластомера. Для X близких к единице формулы (IV. 58) и (IV. 59) переходят в линейные выражения вида а = оо(Я—1), где равно весный модуль оо соответственно равен 3 и [c.156]

Как указывалось в начале этой главы, почти все выполненные до сих цор исследования, касающиеся действия излучений на диеновые полимеры, носят в основном прикладной характер. В уже упоминавшейся работе Чарлзби проведено более детальное исследование. Другим тщательно выполненным исследованием является работа Борна [49] (стр. 73), которая нами до сих пор подробно не обсуждалась. Целью этой работы являлось прежде всего повышение радиационной стойкости каучуков. В работе Борна изучались не только обычные кривые растяжения вулканизованных эластомеров, но использовался также метод релаксации напряжения, предложенный Тобольским (стр. 76). Если не происходит изменения размеров образцов, этот метод позволяет определять степень протекания деструкции цепей независимо от процесса сшивания. Вулканизаты натурального каучука, наполненные сажей и ненаполненные, релакси-руют под действием -[-излучения. Напряжение уменьшается до 44% его первоначального значения при облучении в вакууме дозой 74 мегафэр. При облучении в присутствии воздуха напряжение -при той же дозе составляет только 4% его начального значения. Для вулканизатов со полимера бутадиена с акрилонитрилом наблюдается такой же процесс релаксации, который, однако, происходит медленнее. Для неопрена найдены лишь небольшие изменения напряжения, в то время как для 0Р-5 и полибутадиена обнаружено заметное его возрастание. Это последнее наблюдение показывает, какого рода ошибки и неточности могут происходить в интерпретации результатов измерений релаксации напряжения в том случае, если в результате облучения меняется масса и размеры образцов. Представляется маловероятным, чтобы количество элементов, создающих напряжение в полибутадиене и 0Р-5, возрастало в равновесных условиях по-видимому, в действительности в цроцессе облучения изменяются размеры о-бразцов. Поэтому скорость деструкции, вероятно, вообще выше, чем найденная по этому методу, если только не внесены поправки для учета изменения размеров. [c.184]

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

Рис. 36. Зависимость модула сдвига от темвературы (а) и кривые растяжения (б) эластомеров и термопластов

Для наполненных эластомеров проявляются реологич. эффекты, обусловленные внутр. структурой наполнителя. Так же, как и для текучих сред, в резинах наблюдаются тиксотропные явления, состоящие в том, что при повторных нагружениях деформац. кривые меняются и постепенно восстанавливаются исходные св-ва материала при отдыхе (эффект Маллинза). При периодич. деформациях нелинейность мех. поведения (зависимость модуля упругости от амплитуды деформации) возникает при крайне малых деформациях подобно тому, как это имеет место, напр., в дисперсных системах с низкомол. дисперсионной средой. Так же, как и для р-ров линейных полимеров, высокоскоростное деформирование резины может приводить к мех. стеклованию, а растяжение до высоких значений способствует кристаллизации. [c.248]

Рнс. V. 2. Кривая длительной релаксации напряжения сшш-того серой бутадменствро-льного эластомера при растяжении (100 %) и 363 К [c.141]

А. Бики [573, с. 2751 теоретически рассчитал значение и выразил критерий разрыва через экспериментально определимые величины. Из предложенного им вывода критерия разрыва следует, что образец эластомера разорвется, если скорость возрастания напряжения вследствие дальнейшего растяжения сравняется со скоростью спада напряжения в результате разрыва связей. Первая скорость определяется по скорости деформации и по виду кривой деформации. Вторую скорость находят с помощью химической кинетики. Сравнение теории с экспериментом оказалось удовлетворительным. [c.251]

Как следует из рис. 1, увеличение размера частиц приводит к более существенным изменениям объема при растяжении наполненных эластомеров (пунктирные кривые со штрихом), что также свидетельствует в пользу концепции отрыва цепочек эластомера от поверхности наполнителя (слабоуси-ливающий наполнитель—полистирол). Однако данные Оберса [5], Гесса и Форда [7] и многие другие указывают на недостаточность одной концепции отрыва полимерных цепей от поверхности наполнителя для объяснения его влияния на прочностные свойства эластомера. [c.132]

Широко исследовано влияние скорости деформации и температуры на прочностные свойства эластомеров и аморфных полимеров. Смит и его сотрудники [58—60] изучили зависимость прочности при растяжении и разрывного удлинения от скорости деформации для большого числа эластомеров. Оказалось, что результаты, полученные при разных температурах, могут быть обработаны по методу суперпозиции смещением кривых вдоль оси скорости дeфopмa п,ии (в логарифмическом масштабе) с образованием приведенных (обобщенных) кривых прочности и разрывного удлинения, построенных в функции скорости деформации. Результаты подобного рода приведены на рис. 12.30, а и б, суммирующих экспериментальные данные Смита для ненаполненной резины из бутадиен-стирольного каучука. Замечательно то, что температурная зависимость фактора приведения, полученная в результате суперпозиции как по значениям предела прочности, так и по величинам разрывного удлинения, имеет форму, отвечающую уравнению ВЛФ для суперпозиции в области линейного вязкоупругого поведения аморфных полимеров при малых деформациях (рис. 12.31), а полученное нри этом значение температуры стеклования хорошо согласуется со значением, найденным из дилатометрических измерений. [c.346]

Физико-механические показатели этого эластомера приведены в табл. IX-5. Прочностные и деформационные характеристики этого полиуретана, представленные в таблице, получены при испытании его на динамометре марки S ott при скорости деформации 508 мм/мин. На рис. IX-7 приведена полная кривая напряжение — деформация для полиуретана V . Начальный участок (до деформации, равной 100%) получен па динамометре марки Tate-Ешегу при той же скорости деформации. Характер кривой типичен для вулканизованного натурального каучука. Высокая разрывная прочность и значительные деформации до разрыва наряду с низким начальным модулем растяжения свидетельствуют об интенсивном взаимодействии цепей в результате ориентации при деформировании. Полиуретан V растворим в соответствующих растворителях, что доказывает отсутствие поперечных химических (ковалентных) связей [c.225]

Для эластомеров влияние темп-ры и скорости деформирования на П. при растяжении м. б. количественно описано с помощью обобщенных эмпирич. закономерностей типа огибающей разрывов . Огибающая разрывов — предельная кривая, к-рую получают из зависимостей Ср от скорости деформирования, опреде.11еппых экспериментально при различных темп-рах. Такая кривая м. б. использовапа для описания разрушения в режимах релаксации напряжений и ползучести (рис. 1). [c.113]

Размягчение уретановых пенопластов и эластомеров при многократном сжатии, скручивании и растяжении, а также под действием постоянной нагрузки хорошо известно в промышленности. Серия типичных кривых усталости при многократном сжатии для пенополиуретанов на основе простых полиэфиров приведена на рис. 63. Образец сжимали со скоростью 30 циклов1сек, каждый цикл включал сжатие образца от 30 до 80% (модификация ASTM D-623-52T, метод А). Прочность при сжатии измерялась на испытательной машине Instron при времени отдыха образца 1 мин после 18 и 64 ч восстановления образца. Легко видеть, что образец пеноматериала после отды- [c.413]

Релаксационные свойства клеев проявляются во времени. Это существенно влияет на характер временной зависимости прочности [9]. Так, испытывались образцы с односторонней нахлесткой из алюминиевого сплава, склеенные эпоксидными клеями (ЭПЦ-1, К-1531, К-147 и К-134), различающимися главным образом содержанием жидкого эластомера (О, 20, 70 и 200 масс. ч. на 100 масс. ч. смолы ЭД-20 соответственно). Во всех случаях в состав клея был введен наполнитель — цемент в количестве 200% от массы смолы. Испытания проводили при постоянных температуре (18 1°С) и относительной влажности (60 3%) воздуха. Результаты испытаний представлены на рис. 8.1, из которого видно, что графики временной зависимости прочности клеевых соединений (сдвиг при растяжении) в системе координат нагрузка — логарифм времени отклоняются от прямолинейности (рис. 8.1,а). Для всех исследованных клеев, роме К-134, отличающегося наибольшим содержанием эластомера, на кривых наблюдается более или менее ярко выраженный излом при относительно малых временах нагруже- [c.226]

Свойства эластомеров при вулканизации изменяются не монотонно, а по кинетическим кривым, имеющим максимум или минимум (рис. 3.13). Предел прочности при растяжении вулканизатов на основе натурального каучука в процессе вулканизации достигает максимума, величина которого зависит от характера вулканизующей группы и других факторов. После достижения максимума предел прочности может сравнительно медленно снижаться или некоторое время сохраняться на том же уровне. При большой продолжительности цулканизации предел прочности при растяжении всех смесей из натурального каучука уменьшается. Предел прочности при растяжении вулканизатов большинства синтетических каучуков после достижения максимального значения остается, неизменным при довольно длительной вулканизации. [c.88]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология