Эластические деформации волокон

Твердые полимеры в отличие от обычных твердых тел обладают важной особенностью — способностью при больших напряжениях подвергаться так называемым вынужденно-эластическим деформациям, что приводит к возникновению ориентированного состояния полимеров. Все химические волокна и пленки находятся в этом состоянии и обладают ярко выраженной анизотропией структуры и физико-механических свойств. [c.104]

Эластичность волокна характеризуется отношением обратимого удлинения, обусловленного упругой и эластической деформацией, к общему удлинению. Устойчивость к действию многократных деформаций определяется числом двойных изгибов волокна до его разрушения. [c.442]

Модуль Юнга по мере увеличения температуры графитации непрерывно возрастает. Согласно [99] (см. рис. 3.30, кривая 2) крутой подъем кривой = /(/) наблюдается до 1200 °С, а затем кривая становится более пологой. Модуль Юнга (см. табл. 3.9) наиболее интенсивно возрастает на первых стадиях графитации. С увеличением его материал становится более жестким, что приводит к уменьшению разрывных деформаций волокна. Изменяя условия графитации, можно регулировать эластические свойства графитированного волокна. В патенте [75] приводятся условия графитации, при которых прочность не изменяется, а модуль Юнга возрастает. Особенность этого метода состоит также в том, что [c.196]

Если некристаллический полимер является макросетчатым, то он характеризуется термомеханической кривой, показанной на рис. 7.5, в. Узлы сетки препятствуют относительному перемещению полимерных цепей и поэтому при высоки.ч температурах вязкого течения не наступает. Температурная область высокоэластического состояния ограничивается у таких полимеров температурой химического разложения полимера. Такими свойствами обладают, в частности, полимерные материалы типа резин. Твердые полимеры в отличие от обычных твердых тел обладают важной особенностью — способностью при больших напряжениях подвергаться так называемым вынужденно-эластическим деформациям, что приводит к возникновению ориентированного состояния полимеров. Все химические волокна и пленки находятся в этом состоянии обладают ярко выраженной анизотропией структуры и физико-механических свойств. [c.146]

В советской технической литературе деформации волокон делят на упругие, эластические и пластические. Упругие деформации обычно невелики (не превышают 1 —1,5%) и исчезают мгновенно после снятия нагрузки. Эти деформации прямо пропорциональны прилагаемым нагрузкам. Эластические деформации исчезают после снятия нагрузки не мгновенно, и в зависимости от скорости возвращения волокна к исходному состоянию после снятия нагрузки делятся на быстрые и медленные эластические деформации. Эластические деформации возрастают с увеличением нагрузки сильнее самой нагрузки. Пластические деформации не исчезают после снятия нагрузки из-за того, что под действием ее макромолекулы в волокне сдвигаются и скользят. Часто очень медленные эластические деформации принимают за пластические. Автор не делает различий между упругими и быстрыми эластическими деформациями и между медленными эластическими и пластическими деформациями. В данном случае, описывая кривые на диаграмме Н-У, он имеет в виду не пластические, а эластические деформации. Прим. ред.) [c.19]

Эластические свойства. Волокно нейлон замечательно не только высоким значением разрывного удлинения (22%), но и высокой эластичностью. Так, если волокно растянуть на 8% от исходной длины, то после снятия нагрузки удлинение его полностью исчезает. Таким образом, эластичность нейлона при растяжении на 8% составляет 100%. При растяжении на 16% обратимость деформации составляет 91 %. Такая высокая эластичность волокна является очень желательным свойством, однако она может привести к различным неприятностям в процессе текстильной переработки волокна. Так, если нейлон наматывают на конические шпули в условиях, принятых для камвольной пряжи, нить слегка вытягивается. После намотки эластичная нить будет стремиться восстановить свою первоначальную длину, в результате чего шпуля может быть раздавлена. Для технологических процессов текстильной переработки нейлона необходимы специальные условия, в частности низкое натяжение при перемотке. [c.281]

Волокно обладает хорошими эластическими свойствами. При растяжении волокна на 2 4 и 8% от первоначальной длины ускоренно-эластическая деформация составляет соответственно 95, 79 и 63 0 от общей (эти показатели очень близки к аналогичным показателям для шерсти, эластичность которой считается высокой). Удельный вес волокна равен 1,14, т. е. несколько ниже, чем других полиакриловых волокон (1,19), и значительно ниже 394 [c.394]

Эластические деформации. У волокон после преодоления межмолекулярных или межатомных сил наблюдается не течение материала, а распрямление или изменение расположения макромолекул или структурных образований. При этом волокно удлиняется, причем его деформация увеличивается быстрее роста прилагаемой нагрузки. Отрезок ЛВ на кривой 1 (см. рис. 14.1) характеризует наиболее ценную — эластическую (обратимую), деформацию, которая у обычных волокон достигает 30—50%, а у высокоэластичных и текстурированных — 500—700%. Эластические деформации являются обязательным свойством волокон, без которого они не могут быть использованы для текстильной переработки, так как в процессе эксплуатации изделия чаще всего подвергаются деформациям значительно больше 2% . [c.395]

Так как эластическая деформация волокон связана с разворачиванием и переориентацией отдельных макромолекул или целых надмолекулярных образований, особенно в аморфных областях, то и исчезновение этих деформаций зависит от скорости обратных процессов сворачивания и дезориентации макромолекул или надмолекулярных структур, т. е. от релаксационных процессов, приводящих волокно после снятия нагрузки в первоначальное равновесное состояние. [c.395]

Скорость релаксационных процессов зависит не только от величины деформации, но и от гибкости макромолекулярных цепей, от интенсивности теплового движения (т. е. от температуры волокна) и от характера и величины межмолекулярных сил. С ростом температуры и гибкости макромолекул, а также с ослаблением этих сил эластические деформации после снятия нагрузки [c.395]

По этой причине волокна, при.меняемые для производства армированных пластиков (стеклянные и некоторые жаростойкие волокна), не могут рассматриваться как текстильные, так как практически не обладают долей эластической деформации. [c.395]

В чистом виде процесс развития деформации представляет собой течение материала, является стационарным и продолжается до разрушения материала. Если полимер вследствие нагревания или пластификации переходит в вязкотекучее состояние, процесс развития пластической деформации резко ускоряется. Нередко бывает трудно отличить истинное течение материала от заторможенной эластической деформации. В этом случае неисчезающую деформацию правильнее назвать остаточной. В волокнах и нитях остаточная деформация может достигать значений от нескольких единиц до двух-трех десятков процентов. [c.432]

Эластические деформации характерны только для высокомолекулярных соединений. Как уже указывалось, при упрочнении волокна изменяется конфигурация макромолекул, повышается их асимметрия, т. е. происходит переход молекул из равновесного состояния в неравновесное. После снятия нагрузки наступает процесс релаксации — макромолекула стремится вернуться в исходное, более равновесное состояние. Вследствие больших размеров макромолекул, их нитевидной формы и межмолекулярного взаимодействия релаксация происходит не сразу. [c.110]

Точное определение эластической деформации затруднительно. В зависимости от продолжительности и условий обработки (температура, степень набухания полимера) и структуры волокна релаксационные процессы осуществляются в различной степени и с различной скоростью и соответственно изменяется величина эластической деформации. В природном или химическом волокне всегда имеется набор макромолекул с различным периодом релаксации, что обусловлено различной скоростью перераспределения связей в макромолекулах. Величина периодов релаксации в волокне может изменяться от нескольких секунд до нескольких дней. [c.110]

Скорости релаксации процессов ускоренно-эластической и упругой деформации почти совпадают. Оба эти типа деформации составляют наиболее важную часть суммарного удлинения волокна. Замедленно-эластические деформации, протекающие в течение длительного времени, приближаются по практическому значению к необратимым пластическим деформациям. В большинстве случаев замедленно-эластические деформации, выявляющиеся в изделиях, получаемых из не вполне отрелаксированных волокон, нежелательны и приводят к усадке изделий. Поэтому максимально возможная релаксация в процессе производства волокна или изделий имеет большое значение для уменьшения последующей усадки. Применение безусадочных тканей для изготовления изделий народного потребления является одним из существенных мероприятий повышения их потребительской ценности. [c.110]

Форма макромолекул в равновесном состоянии зависит от химического строения полимера, которое в значительной степени влияет на интенсивность межмолекулярного взаимодействия. Этот фактор в основном определяет соотношение высокоэластического и общего удлинений волокна. Большинство полимеров, используемых для получения волокон, содержит полярные группы и имеет сравнительно вытянутую форму макромолекул в равновесном состоянии. Поэтому величина высокоэластической деформации у этих соединений значительно меньше, чем у каучукоподобных полимеров. Изменяя условия формования волокна (из одного и того же полимера), можно в сравнительно широких пределах изменять величину замедленно-эластических деформаций (с большим периодом релаксации — более 0,5 мин) и тем самым суммарное удлинение волокна. Однако изменение условий формования не может существенно влиять на ускоренно-эластическое удлинение волокна, поскольку равновесная форма макромолекул зависит в основном от химического строения полимера. Поэтому, изменяя условия формования, нельзя приблизить гидратцеллюлозные волокна по эластическим свойствам к полиамидным. [c.111]

Устойчивость волокна к многократным деформациям, изменяющимся по величине, частоте и направлению, имеет большое практическое значение. Она непосредственно связана с эластическими свойствами волокна (обратимым удлинением). В реальных условиях эксплуатации изделия, изготовленные как из природных, так и из химических волокон, редко разрушаются в результате действия однократных нагрузок. В большинстве случаев волокно, находящееся под определенной нагрузкой, разрушается [c.118]

Общий вид таких кривых для гидратцеллюлозных волокон приведен на рис. 29. Часть кривой АБ соответствует упругому удлинению волокна, БВ — ускоренно-эластической деформации, ВГ — замедленно-эластической и пластической деформациям. При изменении условий определения (температуры или влажности волокна) соотношение между отдельными компонентами, определяющими суммарное удлинение волокна, может изменяться. [c.133]

Рис. 8. Схема определения эластической и пластической деформации волокна (нити)

По указанной схеме происходит деформация волокон из кристаллизующихся полимеров, в частности при их вытягивании. В этом случае до точки А (степень вытяжки г ) на вытяжной машине происходит лишь перемотка волокна с незначительным изменением его размеров (длины и диаметра) за счет упруго - эластической деформации. При достижении точки А волокно внезапно становится не- [c.98]

При вытягивании волокна большое значение имеет соотношение эластической и пластической деформаций. Увеличение доли эластической деформации вызывает рост напряжений, возникающих [c.221]

На режим течения сушественное влияние оказывают входовые эффекты. Как уже отмечалось выше, расплавы полимеров обладают вязко-эластическими свойствами. При входе в канал в расплаве возникают упруго-эластические деформации. Продолжительность нахождения расплава в капилляре составляет 10- —10 2 сек, а продолжительность релаксации значительно больше (0,1—5 сек), поэтому в процессе течения не успевают реализоваться возникшие при входе упруго-эластические напряжения. Эти напряжения оказывают влияние на некоторые процессы, протекающие при течении расплава по каналам фильер и после выхода расплава из фильеры. К ним относятся расширение (вспучивание) струи и дробление или нарушение равномерности расплава, приводящее к получению волокна с неравномерной поверхностью или спиралевидной формы. Интенсивность проявления этих процессов зависит от свойств расплавов, определяемых природой полимера и, в частности, упругой составляющей деформации и параметров процесса течения. [c.121]

Механический модуль упругости в значительной степени определяется необратимой и эластической деформациями. С увеличением скорости растяжения механический модуль растет, так как волокно проявляет себя как более упругое тело. Для идеально упругого материала механический и акустический модули будут одинаковы. Увеличение температуры в этом смысле эквивалентно увеличению скорости растяжения. [c.242]

Следует рассмотреть диаграмму напряжение — деформация для волокои, находящихся в области II, т. е. между точками и Т . Если для области I (ниже Г р) типична прямая пропорциональность деформации напряжению, а удлинение образца при разрыве очень мало (в пределах не более 1—2%), как это видно из рис. 12.11 (кривая 1), то для области// зависимость деформации от напряжения приобретает сложный характер (кривая 2). Начальный участок кривой 2 отражает деформацию упругого характера, но с увеличением а начинают проявляться эффекты вынужденной эластичности, в результате чего е увеличивается уже не пропорционально а, а быстрее. Наконец, достигается такое положение, при котором скорость релаксационной перестройки полимера (скорость вынужденной эластической деформации) становится равной скорости деформирования нити и рост напряжения прекращается. Д.гя многих полимеров это связано со значительной внутренней перестройкой. В этой области напряжений и деформаций на нити возникает шейка и происходит некоторый спад напряжения. Когда весь материал перейдет в шейку, начинается новый подъем напряжения, обусловленный ориентационными процессами в волокне. При достижении предела прочности материала происходит разрыв нити. В некоторых случаях (главным образом у волокон из целлюлозы и ее эфиров) шейка не образуется и зависимость о — е передается кривой 3 (рис 12.11). [c.291]

Целлюлозные волокна наименее изучены, несмотря на большой опыт их промышленного получения. По-видимому, в области минусовых температур имеются переходы типа стекло 1 — стекло 2 , поскольку при нормальных температурах целлюлозные волокна показывают отчетливый эффект вынужденной эластичности. Однако температура стеклования целлюлозы лежит очень высоко (выше 200—300° С), и это не дает возможности придать устойчивую извитость волокну путем нагревания до температур выше точки стеклования и механической обработки волокна. Этому препятствует термический распад целлюлозы. При механическом придании извитости целлюлозному волокну нри повышенных температурах можег быть достигнут эффект временного характера за счет вынужденной эластичности, но, как подробно указывалось выше, этот эффект не может быть устойчив из-за обратимости вынужденно-эластической деформации. При увлажнении протекает процесс восстановления первоначальной формы. Между тем устойчивая извитость придает любому волокну особое свойство объемности, весьма важное для определенных типов текстильных изделий. По-видимому, такой эффект для целлюлозных волокон может быть достигнут только на тех стадиях технологического процесса, где не прошли еще процессы стеклования полимера. [c.293]

Можно разделить общую деформацию при помощи отдельных опытов по релаксации деформации на составляющие ее пластическую и пластическую деформации [65]. На рис. 4.41 показано изменение обеих составляющих деформации по мере растяжения волокна. В начальной стадии растяжения преобладает эластическая деформация, которая примерно при десятикратном растяжении достигает предела. Пластическая деформация, наоборот, [c.88]

По мере увеличения эластической деформации происходит рост вязкости волокна. Нарастание вязкости зависит от условий формования и режима деформации (рис. 4.42). При постоянной скорости растяжения вязкость волокна нарастает сначала медленно, а при достижении некоторого предела быстро. При деформации с постоянной скоростью вязкость волокна быстро повышается в несколько раз, затем темп роста несколько снижается, проходя через минимум. [c.89]

Смягчение условий осаждения полимера в осадительной ванне отражается на всех механических показателях студнеобразного волокна. Увеличиваются общая (разрывная) деформация, максимальная эластическая деформация и со- [c.89]

При растяжении изотропного волокна в одном направлении может происходить, во-первых, перемещение цепных молекул или кристаллитов и, во-вторых, деформация валентных углов, т. е. перемещение атомов из их положения равновесия [102]. В случае ориентации полимеров линейной структуры необходимо различать перемещение атомов из положения равновесия, которое обусловливает деформационное двойное лучепреломление, и ориентацию цепей или кристаллитов, вызывающую ориентационное двойное преломление. Суммарное двойное лучепреломление складывается, следовательно, из деформационного и ориентационного двулуче-преломления. Возникновение деформационного двойного лучепреломления у низкомолекулярных веществ обусловлено главным образом эластическими деформациями. Если кратность вытяжки лежит в пределах, описываемых законом Гука, т. е. приложенное напряжение прямо пропорционально деформации, то и в случае высокомолекулярных соединений речь идет преимущественно о деформационном двойном лучепреломлении. Деформационное двойное лучепреломление вообще зависит не от ориентации цепей, а от деформации валентных углов, или перемещения атомов из положения равновесия [78]. В противоположность этому, ориентационное двойное лучепреломление зависит от степени ориентации цепей. [c.89]

Для практических целей достаточно рассмотреть две слагающие общей деформации мгновенноупругую деформацию и замедленную эластическую деформацию, которые соответствуют нагрузкам ниже точки текучести волокна. Отношение величины мгновенноупругой деформации к величине общего удли- [c.112]

После термообработки и отделки химические волокна, как правило, менее чувствительны к механическим воздействиям. Если прилагаемые усилия сравнительно невелики, волокна испытывают только эластические деформации. Необходимо лишь следить за тем, чтобы процесс релаксации этих волокон мог полностью закончиться во время их производства (во избежание появления глян-цуссов, зебристости и других дефектов). Если же механические усилия велики, возможны разрывы отдельных волокон и появление ворса. Однако физико-механические свойства неповрежденных волокон и форма кривых на диаграмме Н—У в принципе должны измениться незначительно. [c.407]

Отрезки АВ и ВС характеризуют эластические (обратимые во времени) деформации волокна, АВ — деформации, исчезающие в течение 30—60 с, ВС — деформации, исчезающие медленнее (более 1 — 10 мин). Эти деформации зависят от гибкости макромолекулярных звеньев, которая, в свою очередь, зависит от жесткости полимерных цепей, температуры, наличия в волокне пластифицир ующих веществ и в большей степени от молекулярной структуры волокна. [c.102]

Эластические деформации характеризуются модулем эластичности Мэ=Н21У2, который в отличие от модуля упругости уменьшается с увеличением деформации волокна. [c.102]

При кратковременной предварительной тепловой или термопластификационной обработке химических волокон в свободном состоянии (без натяжения) диффузионные и сорбционные параметры волокна 5о, Уо и практически не изменяются, но механические показатели волокна при этом могут сильно измениться модуль эластичности резко уменьшается [11] (рис. 6.3), доля замедленных эластических деформаций возрастает, сопротивление при многократных деформациях увеличивается, усадка уменьшается. При кратковременной предварительной обработке тех же волокон в натянутом состоянии механические показатели волокна мало изменяются. Показатели Уо и 5о также почти не изменяются, тогда как скорость диффузии реагирующих веществ сни- [c.104]

Рассматривая целлюлозу как систему, аналогичную сши-тохму полимеру, в которой роль узлов играют участки кристаллитов, а находящиеся между кристаллитами сво-брдные участки макромолекул (аморфные области) способны принимать конформацию клубка, можно приме- нить к случаю поглощения целлюлозой воды те же закономерности, которые,были найдены для набухания вулканизованных каучуков. По мере поглощения растворителя происходит постепенное развертывание клубков макромолекул, и возникает эластическая сила, препятствующая дальнейшему набуханию. При определенном содержании растворителя устанавливается равновесие между свободной энергией смешения и свободной энергией эластической деформации (вызванной снижением энтропии из-за распрямления макромолекул). Из этого равновесия можно определить соотношение между,напряжением и содержанием растворителя или в рассматриваемом случае — между влагосодержанием и внутренним напряжением, возникающем в волокне. Соответственно можно вычислить изменение влагосодержания при приложении к волокну внешней нагрузки. Внешняя нагрузка, работающая против эластической возвратной силы, способствует увеличению набухания, т. е. приводит к возрастанию величины сорбции. [c.80]

Устойчивость волокна к действию многократных деформаций, изменяющихся по величине, частоте и направлению, имеет большое практическое значение. Она непосредственно связана с эластическими свойствами волокна (величина обратимых удлинений). В реальных условиях эксплуатации изделия, изготовленные как из природных, так и из химических волокон, редко разрушаются, как уже указывалось, в результате действия однократных нагрузок. В большинстве случаев волокно, находящееся под определенной нагрузкой, разрушается вследствие многократных деформаций, изменяющихся по величине, частоте и по знаку. В связи с этид определение устойчивости волокон и получаемых из них изделий к указанным воздействиям имеет большое значение. Однако до настоящего времени не существует прибора, который дал бы воЗхМон ность достаточно точно и однозначно определять устойчивость волокон к многократным деформациям аналогично тому, как это имеет место, например, при испытании резин . Поэтому результаты, получаемые различными исследователями, в большинстве случаев не могут быть непосредственно сопоставлены. [c.143]

Механические испытания волокон рами показали, что макромолекулы целлюлозы располагаются не параллельно оси волокна, а по опирали с большим шагом (Шевенар и Шампетье). Растягивающее усилие ириводит к выпрямлению спирали за счет изменения валентных углов оксидных связей. Остаточная деформация, сопровождающая эластические деформации, вызывается продольным скольжением макромолекул относительно друг друга. [c.106]

Используя принцип Вейссенберга, предпринимались попытки создать бесчервячные экструдерные машины . Однако вряд ли подобные машины найдут применение для формования волокна. Достаточно большие нормальные давления, необходимые для транспортировки расплава, можно получить при относительно больших эластических деформациях. Наличие же последних по многим причинам затрудняет процесс формования, который протекает тем устойчивее, чем меньше эластические составляющие деформации. Идеальные условия формова- [c.119]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология