Вязкоупругие свойства и температура

ЗАВИСИМОСТЬ ВЯЗКОУПРУГИХ свойств ПОЛИМЕРОВ от ЧАСТОТЫ И ТЕМПЕРАТУРЫ [c.249]

Основные сведения о вязкоупругом поведении полимеров 232 Феноменологическая теория вязкоупругих свойств полимеров 238 Зависимость вязкоупругих свойств полимеров от частоты и температуры 249 Акустическая спектроскопия полимеров 257 Зависимость акустических параметров от структуры полимеров 267 Кристаллические полимеры 267 Сетчатые полимеры 273 Аморфные полимеры 277 [c.5]

Резонансные методы и методы свободных колебаний наиболее просты и обеспечивают высокую точность определения динамических характеристик материала в широком интервале температур. Однако они страдают существенным недостатком, состоящим в том, что частота измерения зависит от жесткости образца, а так как жесткость изменяется с температурой, то измерения проводятся при различных частотах. Поэтому для определения частотной и температурной зависимостей вязкоупругих свойств предпочтительнее использовать нерезонансные методы вынужденных колебаний. [c.118]

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]

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]

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]

Основными задачами теории, описывающей вязкоупругое поведение полимеров, является установление зависимости этих параметров от частоты и температуры, а также зависимости от химического строения и физической структуры. Существует несколько способов описания вязкоупругих свойств полимеров [1]. Одни из них основаны на использовании механических или электрических моделей, т. е. на применении методов электромеханической аналогии, другие — на использовании уравнений последействия Больцмана — Вольтерры [2, 3]. Один из возможных способов описания вязкоупругого поведения полимеров основан на теории упругости и некоторых представлениях термодинамики необратимых процессов [4]. [c.238]

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]

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]

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]

Повышение морозостойкости — одно из основных требований, предъявляемых к битумам на современном этапе, и одно из самых труднодостижимых. Если теплостойкость, вязкоупругие свойства при температурах переработки, даже стабильность свойств можно регулировать технологическими приемами (подбором способа окисления, сырья и т. д.), то морозостойкость, присущая собственно битумам, при сохранении остальных свойств в необходимых пределах не достигает при этом требуемых значений. Битум пластичный материал, и именно это свойство обусловливает области его применения. Введение различных низкомолекулярных добавок-наполнителей, поверхностно-активных веществ — позволяет улучшить теплостойкость, адгезию, прочность, стабильность, но малоэффективно для улучшения низкотемпературных свойств. Пластификаторы— масла, сложные эфиры кислот — несколько улучшают морозостойкость, одновременно снижая теплостойкость, и поэтому такой метод ограниченно применим. Все указанные добавки лишь изменяют в некоторых пределах границы реологических состояний битума [c.124]

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]

Общие закономерности вязкоупругого поведения наполненных полимеров в зависимости от их химической природы и гибкости цепи проявляются при изучении его температурно-частотной зависимости. Вязкоупругие свойства обычно исследуются методом приведенных переменных [198] с использованием метода преобразования температурных и частотных шкал. При этом экспериментально получаемые величины, в частности динамический модуль, совмещаются в одну обобщенную кривую, охватывающую очень широкий диапазон частот и температур (метод ВЛФ). В ряде проведенных к настоящему времени исследований была показана применимость уравнения Вильямса — Лэндела — Ферри к наполненным системам, преимущественно к эластомерам [234— 242]. Температурная зависимость времен релаксации и запаздывания различных наполненных вулканизатов также может быть описана с помощью уравнения ВЛФ [c.136]

Особенности акустической спектроскопии полимеров очень своеобразно проявляются при исследовании динамических вязкоупругих свойств полимеров в широком интервале температур и частот. [c.267]

Применимость этого принципа для оценки вязкоупругих свойств асфальтобетонов позволяет просто, с минимальными затратами описывать их важнейшие эксплуатационные показатели при любой рабочей температуре и скорости приложения нагрузки, недопустимой для прямого эксперимента. Например, чтобы определить модуль жесткости или предельную деформацию ас- [c.70]

Принцип температурно-временной суперпозиции хорошо описывает вязкоупругие свойства асфальтобетона. Для определения модулей жесткости, предельных деформаций при разрушении и других свойств асфальтобетонов при любой температуре и скорости приложения нагрузки достаточно знать температуру стек- [c.73]

Описанный метод приведения может быть использован для получения обобщенных частотных зависимостей других параметров вязкоупругих свойств аморфных полимеров, но неприменим для кристаллизующихся полимеров вследствие осложнений, обусловленных фазовыми превращениями при изменении температуры. [c.395]

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]

Представление о релаксационном механизме аномалии вязкости позволяет рассмотреть и влияние гидростатического давления на эффективную вязкость. Существующая интерпретация температурной зависимости вязкоупругих свойств сводится к учету влияния свободного объема на подвижность молекулярных цепей . Повышение температуры, сопровождающееся уменьшением плотности, приводит к увеличению свободного объема, при этом облегчается перегруппировка молекул и, соответственно, уменьшается время релаксации. Понижение температуры сопровождается увеличением плотности и соответствующим уменьшением свободного объема. [c.54]

При изменении в широких пределах частоты акустических колебаний или температуры динамические механические (вязкоупругие) свойства полимеров претерпевают значительные изменения, вызванные протеканием релаксационных процессов, которые обусловлены различными видами молекулярного движения. Характер молекулярного движения определяется химическим строением и структурой полимера. С другой стороны, важнейшие физические свойства полимеров зависят от интенсивности и особенностей релаксационных процессов, а следовательно, от характера молекулярного движения. [c.259]

Большая часть ранних исследований линейного вязкоупругого поведения высокомолекулярных соединений была посвяш ена аморфным полимерам. Это связано с тем, что аморфные полимеры обнаруживают более четко выраженные изменения вязкоупругих свойств в зависимости от частоты (а также, как будет показано ниже, и от температуры), чем кристаллические полимеры. [c.125]

Если высказанное предположение справедливо, то можно ол<идать, что в стеклообразном состоянии более жесткие и более густые сетки зацеплений будут препятствовать плотной упаковке полимерных цепей, и поэтому динамический модуль упругости у таких полимеров в стеклообразном состоянии будет меньше, чем у полимеров с более редкой пространственной сеткой зацеплений. Именно такая закономерность была обнарул<ена при изучении вязкоупругих свойств аморфных полимеров при низких температурах [20]. Было установлено, что полиметилметакрилат (га = 52) при 4,2 К имеет ди- [c.281]

Влияние химических или физических поперечных связей на вязкоупругие свойства аморфных полимеров проявляется в двух направлениях. Во-первых, химические поперечные связи предотвращают необратимое течение макромолекул при низких частотах (или, как ниже будет показано, при высоких температурах) и благодаря этому обусловливают возникновение плато высокоэластичности на частотной зависимости модуля или податливости. Физические связи, возникающие вследствие переплетений макромолекул, ограничивают течение из-за образования временно существующих сеток. При больших длительностях воздействия такие физические переплетения обычно являются лабильными, что приводит к возможности необратимого течения. Кроме того, значение модуля упругости в области плато прямо связано с числом эффективных поперечных связей в единице объема это следует из молекулярной теории высокоэластичности (см. раздел 4.1.2). [c.127]

В качестве клеевых композиций в этом случае могут быть использованы как термореактивные, так н термопластичные, обладающие определенными вязкоупругими свойствами и скоростью отверждения. Из термопластичных клеевых материалов применяются термопласты с высокой температурой плавления и клеи-расплавы. [c.92]

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]

До сих пор лишь косвенно упоминалось 6 влиянии температуры на вязкоупругие свойства полимеров. Однако практически температура играет первостепенную роль в проявлении вязкоупругих свойств, потому что поведение каучуков и пластмасс вообще очень сильно изменяется в зависимости от температуры. [c.127]

Принцип температурно-временной эквивалентности в его простейшей форме сводится к утверждению о том, что проявления вязкоупругих свойств при одной температуре могут быть отождествлены поведением материала при другой температуре изменением только продолжительности воздействия. Более усложненные представления, которые приходится учитывать, требуют принимать во внимание изменение с температурой величины измеряемой реакции (например, податливости в опыте по ползучести). [c.130]

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]

Показатель степени по Крагельскому равен п = 2х/25 + 1, где я зависит от данного геометрического расположения резиновых сфер. Она растёт с увеличением сложности модели. Для большинства случаев установлено, что и -> 1. Фактическая площадь контакта и, следовательно, Р могут быть рассчитаны по данным, представленным в табл. 8.1. В реальных случаях, однако, влияние беспорядоченности текстуры, скорости, вязкоупругих свойств, температуры и эласто- [c.200]

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]

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]

Согласно этому принципу, использованному Виллиамсом, Лаиделом и др., данные механических испытаний, полученные при различных температурах, могут быть совмещены простым параллельным перемещением вдоль оси логарифма времени или частоты деформации. Таким образом можно определить коэффициент ат, который равен единице при Тменьше единицы при более высоких и больше единицы—при температурах ниже выбранной. Применение метода Виллнамса, Ландела и Ферри (метод ВЛФ) к различным вязкоупругим свойствам полимеров подробно рассматривается в книге Ферри . [c.84]

С целью получения представления о способности структурированных систем к обратному восстановлению вязкоупругих свойств в процессе непрерывного и многократного деформирования исследованы зависимости вязкости растворов [i- 4H ,0B-.(0 ,Hi,)3lLi, [i- 4HgOB(O ,Hi,)3]Li.RHO 7Hi., п = 1 1,5 и 2) в гептане от скорости деформации в условиях нормального сдвигового напряжения и температуры. [c.87]

Исследована способность структурированных растворов коотлексов [4-С4Н.ОВ(ОС,Н,б)з]Ы, [ -С4Н,0В(0С,Н ),1]Ы -пН0С,Н (п = 1 ч- 2) в гептане к обратимому восстановлению вязкоупругих свойств в процессе непрерывного циклического деформпрования. Получены зависимости вязкости растворов от скорости деформации (1,54-26 с >) в условиях нормального сдвигового напряжения и температуры. Вязкость растворов сольватов в зависимости от п(Г) изменяется экстремально. С увеличением степени сольватации комплекса критическая Т, соответствующая минимальной вязкости, смещается в область высоких температур. Табл. 2. Ил. 4. Библиогр. 1 назв. [c.181]

Возможность суперпозиций частота (температура) — концентрация наполнителя является следствием экспоненциальной зависимости вязкоупругих свойств композиции от концентрации наполнителя. Физический смысл рассмотренных фактов сводится к тому, что вследствие значительно более высокого модуля минерального наполнителя последний практически не деформируется и это изменяет условия деформации полимерной матрицы. В наполненных образцах амплитуда деформации существенно увеличивается с ростом содержания наполнителя при постоянной общей деформации образца, что также может быть причиной Bospa raiiHH напряжений и модуля [269]. Другой существенной причиной роста модуля является, как отмечалось выше, переход части полимера в состояние поверхностного слоя с измененными механическими характеристиками и уменьшенной молекулярной подвижностью. Существование такого жесткого, или недеформированного, слоя фактически эквивалентно повышению кажущегося размера частиц или объемной концентрации наполнителя. [c.147]

Так как коэффициенты термического расширения областей обоих типов различны, вклад парциальных величин в общий свободный объем системы зависит от температуры [453, 454]. Концепция свободного объема для описания вязкоупругих свойств полимерных смесей была использована в работах Манабе и Такаянаги [564]. Ими было предложено описывать долю свободного объема fi t-Toro компонента п-й компонентной смеси с помощью уравнения [c.241]

Микрогетерогенную систему можно описать при помощи модели, состоящей из многих элементов, каждый из которых характеризуется своей температурой стеклования. Однако к такой модели не может быть приложен метод приведения переменпых, так как коэффициент приведения а,- зависит от Гс, а в модели сосуществуют элементы с различными Тс. Поэтому необходимо введение функции распределения Тс для описания вязкоупругих свойств такой системы. Функция распределения вводится, исходя из условия, что система разбита на микроячейки, размер которых соответствует размеру молекулярной единицы, (например, сегмента), участвующей в движении. [c.241]

Параметры, характеризующие динахМические вязкоупругие свойства полимеров, в основном определяются двумя факторами химическим строением и особенностями надмолекулярной организации. Существует четкая корреляция между химическим строением, структурой, молекулярной подвижностью полимеров и такими параметрами, 1как акорость звука, коэффициент поглощения, компоненты комплексных модулей упругости. Значения и характер изменения с частотой (или температурой) динамических -модулей упругости и скорости звука определяются как энергией связи атомов, составляющих основную цепь полимера, так и энергией взаимодействия элементов соседних полимерных цепей, т. е. энергией межмолекулярного взаимодействия. [c.257]

Одним из важных параметров, характеризующих -кристаллическую структуру полимеров, является степень ристалличности х, определяемая формулой (2.12). Значение X существенно влияет на вязкоупругие свойства кристаллических полимеров. В результате этого температура стеклования аморфных областей, интенсивность релаксационных максимумов, значения динамических модулей упругости и скорости звука, как правило, заметно зависят от и. [c.267]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология