Релаксация напряжения температурная зависимость

Совместное действие постоянной нагрузки и температуры не является аддитивным. Строго говоря, нельзя коэффициент длительной прочности при 20 °С и коэффициент снижения кратковременной прочности при заданной температуре перемножить для того, чтобы учесть одновременное действие нагрузки и температуры. В табл. II. 15 сопоставлены данные, полученные при непосредственном определении длительной прочности при различных температурах (0(), и данные, полученные путем перемножения коэффициентов снижения кратковременной прочности при данной температуре (т/) и длительной прочности при 20°С (а) [32]. В зависимости от напряженного состояния и температуры разница в значении длительной прочности неодинакова не только по величине, но и по знаку, что объясняется различным соотношением процессов разрушения и релаксации напряжений. Температурная зависимость длительной прочности полимеров описывается уравнением [26] [c.51]

Изучение механической релаксации в полимерах (крипа, релаксации напряжения, температурно-частотных зависимостей динамических характеристик) позволяет не только оценивать эксплуатационные свойства полимерных материалов, но и устанавливать взаимосвязь между химическим и физическим строением полимеров, характером молекулярной подвижности и макроскопическими релаксационными свойствами полимеров 113, 36, 37, 38]. [c.16]

Методы релаксационной спектрометрии позволяют получать сведения о ряде конкретных характеристик элементов структуры полимеров. Так, по времени релаксации (их численным значениям при данной температуре) судят о подвижности тех или иных элементов структуры, а из температурной зависимости т и зависимости т от напряжения получают данные об энергии активации релаксационных процессов Га, о величине предэкспоненциального коэффициента В в формуле (1.23), а через него — о размерах релаксаторов. [c.61]

Таким образом, анализ данных, полученных при исследовании температурно-временных зависимостей комплекса важнейших механических характеристик сшитых и несшитых эластомеров, таких, как релаксация напряжения, вязкое течение, процессы разрушения (долговечность и разрывное напряжение), приводит к выводу, что выше температуры стеклования Тс и ниже температуры пластичности Тп температурная зависимость релаксационных процессов и разрушения характеризуется одним и тем же значением энергии активации, но различным для различных эластомеров. Эта же энергия активации характерна и для Я-процессов релаксации в эластомере, наблюдаемых на спектрах времен релаксации. Из этого следует, что механизмы релаксационных процессов и разрушения неполярных эластомеров определяются перестройкой и разрушением надмолекулярных структур — микроблоков. Различие между про- [c.347]

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]

Возникающие при деформировании полимеров нормальные напряжения (как эффект второго порядка) пропорциональны М . Важное практич. значение имеют температурные и концентрационные зависимости вязкости р-ров полимеров. Релаксац. св-ва р-ров полимеров в сильной степени зависят от т-ры, поскольку движения тех или иных элементов полимерной цепи проявляются (возникают, фиксируются) в определенном диапазоне т-р. Результаты измерений температурных зависимостей времен релаксации или связанных с ними мех. характеристик позволяют судить о природе мол. движений (метод релаксац. спектроскопии). Как правило, существует неск. групп времен релаксации, внутри каждой из к-рых температурные зависимости времен релаксации одинаковы. Поэтому вязкоупругие характеристики в широком температурном диапазоне оказываются подобными по форме, но сдвинутыми по временной (или частотной) оси, так что они м.б. обобщены в единую температурно-инвариантную характеристику вязкоупругого поведения материала. Этот вывод наз. принципом температурно-временной или температурно-частотной суперпозиции. [c.248]

Учесть переход от одной температуры к другой в условиях сканирования можно двумя способами. Первый заключается в привлечении температурной зависимости времени релаксации напряжения, которая для твердых полимеров достаточно хорошо описывается уравнением Александрова — Гуревича — Лазуркина [c.43]

Как уже было отмечено выше, один из подходов к количественной оценке релаксационных свойств полимеров заключается в отыскании параметров температурной зависимости времени релаксации напряжения, которая для твердых полимеров хорошо описывается известным уравнением Александрова — Гуревича — Лазуркина [уравнение типа (11.2)]. [c.69]

Из интерпретации температурной зависимости вязкоупругих свойств следует, что уменьшение удельного свободного объема под действием внешнего давления (напряжения) должно приводить к увеличению внутренней вязкости и времени релаксации полимера. Поэтому зависимости релаксации напряжения о = f (tJ, полученные при разных значениях относительной деформации исследуемых образцов и различных температурах, позволяют оценить изменение ф. [c.62]

Релаксация напряжения. Из изотерм релаксации напряжения (при растяжении) методами релаксационной спектрометрии (см. [7.1]) можно определить релаксационные переходы выше Тс (> -переходы) и рассчитать их времена релаксации т,- ( =1, 2,. ..), температурная зависимость которых описывается уравнением (7.1). Это уравнение после логарифмирования примет следующий вид [c.229]

Хотя температурную зависимость релаксации напряжения в наполненном пластике можно описать с помощью функции типа ВЛФ (см. разд. 12.1.1.2 [992]), тем не менее отмечено значительное влияние деформации [658] на релаксационные свойства сополимеров стирола и акрилонитрила, наполненных стеклянными шариками, в области температур выше Tg. Как отмечено выше, такое влияние деформации в наполненных полимерах проявляется при относительно малых деформациях по сравнению с ненаполненными полимерами [32]. В работе [32] показано, что в пределах изменения модуля E t) до 40% и деформации от 0,1 до 0,3 получающиеся результаты удовлетворяют следующему эмпирическому выражению [c.321]

Рис. IX. 14. Применение принципа температурно-временной суперпозиции для обработки экспериментальных данных по релаксации напряжений в полиизобутилене. Стандартная температура приведения 25 °С. Справа вверху показана зависимость фактора сдвига от температуры [12]

Это выражение по форме весьма сходно с условием релаксации напряжений в вязкоупругом материале (гл. IX). По аналогии величину Мк назвали временем релаксации т. Обычно температурные зависимости скорости химических реакций удовлетворительно описываются уравнением Аррениуса, поэтому зависимость времени релаксации от температуры можно выразить таким образом [c.363]

Известно, что малые химические превращения могут вызвать существенные изменения скорости механохимических процессов. Только этим можно объяснить то, что скорость механохимических процессов регулируется химическими законами, хотя непосредственное наблюдение за химическими реакциями крайне затруднено, а иногда и невозможно. Укажем на несколько примеров. Наличие кислорода значительно увеличивает скорость химической релаксации и накопления остаточной деформации. Температурные зависимости скоростей окисления и химической релаксации напряжения полностью совпадают и характеризуются одной и той же энергией активации (рис. 11—14). Действие антиоксидантов и катализаторов окисления на скорость химической релаксации и накопления остаточной деформации проявляется в полной мере. Авторы также утверждают, что старение во многих случаях не развивается вообще в статически напряженных резинах, так как не происходит заметного изменения их структуры. Однако вопрос сводится к тому, какими методами изучать изменение структуры. Если это делать по изменению равновесного модуля или высокоэластической восстанавливаемости при низких температурах, то многого можно и не обнаружить. [c.57]

Температурные зависимости фактора приведения представлены на рис. 7.9, из которого следует, что зависимость lg ат от Т — Т не подчиняется уравнению Вильямса — Ландела — Ферри, а имеет более сложный характер, свидетельствующий о различных механизмах ползучести. Следует также обратить внимание на то, что обобщенные кривые, определенные при сравнительно малых напряжениях, состоят из двух участков с разными наклонами зависимости lg / — lg Пат-Первый участок имеет малый наклон, свидетельствующий о небольшой скорости ползучести в данной области lg Пат, которому соответствует определенный диапазон сравнительно низких температур. У второго участка большой наклон, свидетельствующий о сравнительно быстром процессе ползучести. Пользуясь принципом температурно-временного эквивалента, можно определить температурную область перехода между этими участками сравнительно медленной и быстрой ползучести. Б случае исходного полиарилата Ф-2 этот диапазон составляет 423— 473 К (при напряжении 20—40 МПа). Такая область температур, в которой наступает резкое ускорение процесса ползучести, в точности совпадает с той, в которой происходит резкое ускорение процесса релаксации напряжения, что было независимо определено ранее [26]. [c.148]

Температурная зависимость полученных при испытании значений прочности соединений определяется релаксационными процессами, зависящими от вида напряженного состояния и геометрии клеевого соединения. Особенно сильно влияет температура на релаксацию напряжений [86] при испытаниях на неравномерный отрыв (рис. 5.8). Аналогичные зависимости для сдвига при растяжении были приведены ранее [87] (см. рис. 2.1) и описаны в литературе [88— 90]. [c.147]

Рис. 9.5. Температурно-временная аналогия релаксации напряжений в клеевых соединениях сосны и стальной арматуры на эпоксидном клее ЭПЦ-1 и зависимость Iga —(Г—Го).

И температурная зависимость lg Е слабо выражена. Выше Тс модуль упругости изменяется несколько сильнее вследствие изменения структуры полимера при изменении температуры. При повышении температуры, когда время релаксации снижается до величин, сравнимых с периодом колебаний, начинает проявляться высокоэластическая деформация. С дальнейшим увеличением температуры амплитуда деформации полимера возрастает, а модуль упругости уменьшается до весьма низкого значения, соответствующего модулю высокоэластичности. Для эластомеров модуль одноосного сжатия в стеклообразном состоянии Е(, примерно в Ю —10 раза больше, чем равновесный модуль Е в высокоэластическом состоянии. На рис. 4.3. приведены, например, экспериментальные данные Корнфельда [25] при сдвиге, полученные для канифоли. Приведенная зависимость (рис. 4.2) верна для любого типа деформации, кроме всестороннего сжатия. Изучая температурную зависимость модуля всестороннего сжатия эластомера К = = У(1р/(1У, нельзя измерить температуру механического стеклования так как в этом напряженном состоянии высокоэластическая деформация вообще не развивается. [c.112]

В наших работах [4,6, 11] с использованием данных по длительной релаксации напряжения при разных температурах (от 20 °С до 100 °С) для НК и СКИ-3 были рассчитаны дискретные и непрерывные спектры времен релаксации, находящиеся в области т>-1 с. Исследовались сшитые эластомеры, полученные на основе стандартной рецептуры с вулканизующей группой, содержащей серу (1—2%). Из непрерывных спектров, полученных для разных температур, были найдены температурные зависимости соответствующих дискретных времен релаксации. При обработке этих зависимостей в координатах Ig t и 1/Т получают прямые (рис. 5.8), что указывает на справедливость формулы [c.165]

Два метода исследования и характеристики деформационных свойств полимеров в широком интервале температур, описанные в 236 и 238,—частотно-температурный метод (см. рис. 208), разработанный А. П. Александровым и Ю. С. Ла-зуркиным, и термомеханический метод (см. рис. 202), разработанный В. А. Каргиным и Т. И. Соголовой, — основаны на определении деформации полимера при заданной (периодически или постоянно) действующей внешней силе. В работах американских авторов (Тобольского, Ферри и их сотрудников) получил развитие другой путь, основанный на определении релаксации напряжения нри постоянной заданной деформации тоже для широкого интервала температур. Хотя эти величины, конечно, могут существенно различаться для разных промежутков времени от момента деформации, однако общий характер зависимости для дымного полимера изменяется не так сильно. Поэтому удовлетворяются ono- [c.582]

Релаксационные процессы в полимерах определяют их вязко-упругие свойства и влияют на прочностные свойства этих материалов. Влияние релаксационных процессов на разрушение полимеров в высокоэластическом состоянии более существенно, чем в твердом [63]. В связи с этим понять природу процессов разрушения эластомеров и физический смысл наблюдаемых закономерностей можно на пути выяснения прежде всего фундаментального вопроса о взаимосвязи релаксационных процессов с процессом разрушения. Решение этого вопроса было осуществлено в работах [12.17 12.19], где проведены широкие исследования температурной зависимости комплекса характеристик релаксации напряжения, вязкости, процессов разрушения (долговечности и разрывного напряжения). Для исследований были выбраны несшитые и сшитые неполярные эластомеры бутадиен-стирольный СКС-30 (Гс = —58° С) и бутадиен-метилстирольный СКМС-10 (Гс=—72°С), а также полярные бутадиен-нитрильные эластомеры. Условия опытов охватывали широкий диапазон напряжений и деформаций растяжения и сдвига (несколько порядков величины). Исследования физических свойств проводились для каждого эластомера на образцах, полученных при одних и тех же технических режимах приготовления образцов (переработка и вулканизация). [c.341]

Релаксационный характер этого механизма прочности наполненных резин проявляется в том, что с повышением температуры (и уменьшением скорости растяжения) вероятность W отрыва цепи от частицы наполнителя при том же напряжении возрастает, а среднее время релаксации процесса десорбции (величина, обратная вероятности W) уменьшается. Если время опыта значительно больше Tj5, то релаксационный механизм действия наполнителя не проявляется и эффект усиления не наблюдается. Если продолжительность испытания намного меньше тц, а это возможно при низких температурах и при высоких скоростях растяжения, то резина разорвется раньше, чем будет реализован механизм десорбции. В этом заключается причина появления максимума на кривой зависимости прочности от скорости растяжения для наполненной резииы СКС-30 (см. рис. 113, кривая 2), а также максимума на кривой температурной зависимости прочности (см. рис. 116). [c.196]

Соотношением (12.2.4) удобно пользоваться в тех случаях, когда необходимо принимать решение о назначении температуры и времени какого-либо процесса, с тем чтобы удовлетворить противоречивым требованиям. Например, такая ситуация часто возникает в связи с выбором температуры отпуска, которая до гжна обеспечить необходимый уровень снижения остаточных напряжений, но при этом по возможности в наименьшей степени ухудшить такие механические свойства металла, как о, ., или ударную вязкость. Необходимо при этом располагать экспериментальными данными в некотором температурном интервале. .. как в отношении релаксации напряжений, так и в отношении изменения интересующего механического свойства. Из (12.2.4) следует выразить температуру Т в явном виде через lgo, lg / и другие численные коэффициенты. Выражение для температуры Т необходимо подставить в зависимость для механического свойства. В резульч ате такой подстановки будет получено выражение для механического свойства в зависимости от а, 1 / и численных коэффициентов. Задаваясь необходимым уровнем остаточных напряжений с и варьируя [c.444]

Существенно, что после испаренич растворителя вулканизационная структура восстанавливается, а пленки, полученные из раствора, имеют такие же физико-механические свойства, как и исходные вулканизаты [67]. Вулканизационная структура при этом образуется в результате межмолекулярного взаимодействия полярных солевых групп. Физический характер этого взаимодействия подтверждается тем, что вулканизацию карбоксилатных каучуков можно провести и гидроксидами одновалентных металлов [61 68]. Соединение групп —СООНа и —СООЫ в устойчивые при комнатной температуре агрегаты было показано экспериментально при исследовании температурной зависимости динамических свойств вулканизатов [4]. Кроме того, в вулканизационных структурах металлооксидных вулканизатов карбоксилатных каучуков обнаружено большое число слабых связей. Об этом свидетельствует (помимо отмеченной термолабильности) быстрое снижение прочности вулканизатов при повышении температуры, высокая скорость релаксации напряжения, течение вулканизатов под нагрузкой при растяжении и сжатии, быстрое накопление остаточных деформаций [24, с. 15, 62, 69]. [c.160]

Усиливаю1цее действие наполнителей тесно связано также с молекулярными движениями в полимерах [546]. Резкое, падение прочности наполненных каучуков при понижении температуры ниже 7 с по сравнению с ненаполненными связывается с невозможностью релаксации напряжений, возникающих ниже Тс вследствие разности термических коэффициентов расширения полимера и наполнителя. Это приводит к снижению адгезии, и, таким образом, в наполненных системах подвижность кинетических элементов влияет не только на деформационные процессы и развитие дефектов, но и на когезию. Поэтому температурная зависимость усиливающего действия и прочность наполненных систем на основе аморфных полимеров определяются подвижностью элементов системы независимо от того, является ли полимер эластомером или термопластом. Реализация подвижности приводит к повышению как прочности, так и эффектов усиления. [c.272]

Тис. 7. Температурная зависимость раз-гности значений фактора приведения, найденных экспериментально и рассчитанных по формуле ВЛФ при измерении релаксации напряжений. Данные относятся к образцам, полученным из раствора в бензоле при деформации 4% (1), циклогексане при деформации А% (2) и тетрагидрофуране при деформации 4% (3) и 2% (4). [c.216]

Шен и Килбл [29] обнаружили такую же линейную зависимость для области температур от —60 до 60 °С, но указывали, что ниже-—50 и выше 80 °С температурная зависимость времен релаксации для Kraton 101 может быть представлена формулой ВЛФ со следующими значениями констант = 16,14 и = 56, причем для низкотемпературной области (ниже —50° С) температуру приведения следует принимать равной —97 °С, а для высокотемпературной области (выше 80 °С) равной 60 °С. Формула ВЛФ в этом случае для низкотемпературной области относится к фазе полибутадиена, а для высокотемпературной области — к фазе полистирола. Далее, они принимали, что при температурах, лежащих между —50 и 80 °С. в молекулярный механизм, обусловливающий релаксацию напряжений, существенный вклад вносит промежуточная фаза, которая представляется как набор сферических ячеек, окружающих каждый, домен полистирола и характеризуемых очень резким градиентом концентрации компонентов. Однако данные, полученные в настоящей работе, не дают основания для вывода о существовании промежуточной температурной области, связанной с наличием переходной фазы. Как уже указывалось выше, данные ДТА также не позволяют обнаружить какого-либо перехода в области температур от —88 до 83 °С. [c.217]

Иванов [5.27, 5.28] заметил, что коэффициент -у линейно уменьшается с ростом температуры 7= 0(1—Т/То), где для ПММА уо = 2,3-10- мм а То — температура, при которой у обращается в нуль. Из этих данных следует, что коэффициент концентрации напряжения, связанный с у выражением У = (ил = соп51), также изменяется с температурой. Коэффициент р уменьшается с повышением температуры вследствие того, что при высоких температурах скорость релаксации перенапряжений возрастает. Изменяется с температурой и С/о, ио слабо. Очевидно, что эти температурные зависимости связаны как с некоторым изменением структуры, так и, главным образом, с ускорением релаксационных процессов. [c.129]

Данные об энергии активации рассматриваемых процессов в области II получены в различных диапазонах напряжений и деформаций сдвига и растяжения для сщитых и несщитых эластомеров СКС-30 и СКМС-10. Эти данные обобщены на рис. 7.25. Из рисунка видно, это энергии активации различных релаксационных процессов и процессов разрушения исследуемых эластомеров в пределах ошибок измерения совпадают и равны для СКС-30 — 54,5 кДж/моль, для СКМС-10 —50,5 кДж/моль. Из этого следует, что коэффициенты температурной зависимости вязкости, релаксации напряжения и долговечности одинаковы в [c.233]

Из приведенных данных следует, что температура излома на температурных зависимостях долговечности и разрывного напряжения соответствует температуре релаксационного я-про-цесса. Из рис. 7.27 видно, что 7 п=90°С. Время релаксации я-процесса при этой температуре может быть рассчитано по формуле (7.1), где для бутадиен-нитрильных эластомеров Вг=4 10 с, L/ = 92 кДж/моль [[7.127]. После подстановки в эту формулу 7о = 363 К найдем, что Tя=6 10 с. С другой стороны, а-переход при температуре механического стеклования Та характеризуется при обычных условиях опыта значением времени релаксации Та=Ю -е-10 с. Очевидно, что совпадение времен релаксации тя и Ха при соответствующих температурах перехода не случайно и свидетельствует о том, что эти процессы по своей природе аналогичны. Так, если переход через температуру Та связан с размораживанием подвижности свободных сегментов, то переход через температуру Тл. связан с распадом под действием теплового движения локальных диполь-дипольных снязей. [c.238]

Последние четыре значения получены по измерению температурной зависимости релаксации напряжения при скорости повышения темп-ры 1,5°С/л1м остальные — дилатометрически при стандартной скорости повышения темп-ры.) [c.249]

Ниже Гс эластомер представляет собой стеклообразное тело, способное лишь к небольшим упругим деформациям с высоким модулем упругости Ы0= МПа (ЫО кгс/см ). Однако при определенных условиях и ниже Тс могут развиваться большие деформации. Появление больших деформаций в аморфных полимерах ниже Тс носит название явления вынужденной эластичности. Вынужденная эластичность была впервые обнаружена в работах Ю. С. Лазуркина [53]. Объяснение этого явления обычно дается на основе представлений Г. И. Гуревича [47], развитых позднее М. М. Резниковским, Б. А. Догадкиным и Г. М. Бартеневым [48], о влиянии напряжения, приложенного к образцу, на в температурной зависимости времени релаксации [см. формулу (8.30)]. Приложение достаточно больших напряжений о к образцу, находящемуся ниже Тс, может настолько уменьшить время релаксации т, что за время опыта в образце разовьется большая доля высокоэластической деформации. После снятия нагрузки развившаяся деформация не исчезает, она остается залмороженной , так как т принимает свое первоначальное значение. [c.322]

Рис. 12. Температурная зависимость константы скорости химической релаксации напряжения в тиурамных резинах на основе натурального каучука с различным содержанием канальной сажи

Изучение деформированных полимеров. Упорядоченное расположение структурных элементов можно наблюдать и в деформированном, находящемся под напряжением образце полимера. Объектами изучения этого явления были натуральный каучук и синтетические волокна. Спектр ЯМР вулканизованного натурального каучука при небольшом растяжении (относительное удлинение 70%) существенно пе изменился по сравнению со спектром нерастянутого образца Однако, как показали Коэн-Гардия и Габийяр при сильном растяжении вид кривой температурной зависимости времени поперечной релаксации (Jg) Для натурального каучука меняется (рис. 68). При низких температурах (от —20 до —30 °С) T a больше у растянутых образцов, а нри высоких (от -flO до - -20 °С) — у ненапряженных. При значениях удлинения от 70 до 300% и температурах от —10 до -flO °С наклон прямых АГг/А линейно уменьшается при увеличении растяжения. Авторы не дают теоретического объяснения обнаруженному эффекту. Лёше предполагает, что он связан с уменьшением межмолекулярных расстояний в каучуке. [c.187]

Исследованию свойств пластифицированного ПВХ посвящены работы [549—569]. Измерен удельный объем, динамические модули кручения, исследована релаксация напряжения в образцах ПВХ, содержащих небольшие количества (0,16 вес-7о) пластификатора, в диапазоне температур от —20° до 100° [551]. По степени влияния на свойства ПВХ пластификаторы располагаются в следующий ряд диоктил-себацинат > дибутилсебацинат > диоктилфталат > бензил-бутилфталат>трикрезилфталат. Эффективные пластификаторы (диоктил- и дибутилсебацинат) расширяют и сглаживают механический спектр. Температурная зависимость фактора [c.429]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология