Статья по теме: Растяжении натурального

Предметная область: полимеры, синтетические волокна, каучук, резина

Скачать полный текст

При значительном растяжении натурального каучука (более 51—20%) в адиабатических условиях наблюдается выделение тепла, пропорциональное величине растяжения. При сокращении растянутого образца, наоборот, наблюдается поглощение тепла. Тепловой эфрект не эквивалентен работе, затраченной на растяжение. Величина теплового эффекта значительно превосходит работу растяжения, выраженную в тепловых единицах. Причиной теплового эффекта растяжения является процесс кристаллизации, точнее — скрытая теплота кристаллизации каучука. По мере[2, С.100]

Известно, что при растяжении натурального каучука происходит процесс изменения структуры материала, обычно называемый процессом кристаллизации. Однако для веществ с очень большими молекулами понятие кристалла в обычно употребляемом смысле приводит часто к недоразумениям. При описании кристалла низкомолекулярного вещества достаточно указать положение центров тяжести молекул и пространственное расположение их элементов симметрии. Это описание является достаточным до тех нор, пока молекулы малы, а колебания отдельных частей молекулы не приводят к изменению ее формы. В том же случае, когда молекулы очень велики и представляют собой гибкие цепи, периодическое расположение центров тяжести таких больших молекул в пространстве не определяет периодического расположения отдельных подобных химических групп цепи. При этом остается неясным, должны ли мы считать высокополимерное тело кристаллическим в том случае, когда имеется периодическое распределение центров тяжести цепных молекул (т. е. выполняется критерий кристалличности для тел, составленных из малых молекул) или же когда имеется периодическое распределение центров тяжести звеньев цепей. Если мы воспользуемся критерием, предложенным Ландау [4], то легко обнаружить, что периодическое расположение центров тяжести непрерывно деформирующихся (вследствие теплового движения) цепей соответствует не периодической, а постоянной, во всем пространстве, функции плотности (по Ландау). Периодическое же изменение функции плотности отвечает периодическому распределению центров тяжести звеньев. Таким образом, мы сразу приходим к выводу, что кристаллом высокополимера целесообразно называть лишь тело, в котором все звенья всех цепей расположены периодически. Очевидно, что, согласно изложенному, в кристалле высокополимера цепи должны быть «прямолинейными».[7, С.220]

Рис. 17. Зависимость предельной степени удлинения при растяжении натурального каучука от молекулярной массы между узлами сетки[6, С.220]

Такой же механизм может быть предложен для объяснения кристаллизации при растяжении натурального каучука, наблюдавшегося Эндрюсом [15]. Он обнаружил увеличивающееся в процессе деформации количество фибриллярных образований (у-филаменты) в полимере. Увеличение числа фибрилл происходило до тех пор, пока не было заполнено вде сечение образца. Как и в случае описанного выше явления образования «шаш-лыкоподобной» структуры в полиэтилене, эти волокна в каучуке являлись первичными центрами, на которых происходило формирование ламелярных кристаллов (а-филаменты), причем рост этих кристаллов происходил перпендикулярно оси фибриллы. Судя по микрофотографиям, представленным Эндрюсом, при малых степенях удлинения можно было наблюдать изменение длины и даже распрямление наиболее коротких фибрилл. Измеряя длину этих фибрилл, можно получить приближенные оценки эффективного диаметра перепутанных кластеров.[9, С.139]

Связь между влиянием скорости деформации и температуры на напряжения, развивающиеся при растяжении натурального каучука так же, как и синтетических каучуков, описывается с помощью принципа температур-но-временной суперпозиции только в том случае, когда при деформации не происходит кристаллизации полимера. При отсутствии кристаллизации напряжения могут быть представлены в виде произведения динамического модуля и некоторой деформационной функции. Полученные экспериментальные результаты подтверждают применимость принципа суперпозиции вязкоупругих эффектов, но для области убывающих деформаций теоретически рассчитанные напряжения оказываются выше, а механические потери за цикл деформации ниже, чем определенные экспериментально. Хорошее соответствие теории и эксперимента наблюдается только в области высоких скоростей деформации и низких температур.[9, С.204]

Прочность многих полимеров в высокоэластическом состоянии приближается к прочности стеклообразных полимеров. Например, прочность при растяжении натурального каучука в стеклообразном состоянии составляет 75—100 МПа, а в нысо-коэлэстическом достигает 35—40 МПа; прочность полихлоро-прена составляет 30—40 и 25 30 А\Па соответственно в стеклообразном и высокоэластическом состоянии.[4, С.242]

Большой интерес представляет исследование теплот растворения растянутых образцов полимеров, так как это позволяет установить наличие или отсутствие фазовых превращений при растяжении. Так, например, теплота растворения в одном и том же растворителе закристаллизованного при растяжении натурального каучука отличается от теплоты растворения[5, С.372]

Большой интерес представляет исследование теплот растворения растя» нутых образцов полимеров, так как это позволяет установить наличие или отсутствие фазовых превращений при растяжении. Так, например, теплота растворения в одном и том же растворителе закристаллизованного при растяжении натурального каучука отличается от теплоты растворения[3, С.372]

Поэтому вполне возможно, что увеличение отрицательного температурного коэффициента кристаллизации при растяжении происходит вследствие изменения морфологии образующихся структур. Характер изотерм доказывает изменение морфологии. Известны также прямые морфологические доказательства [5, 19], согласно которым при растяжении натурального каучука происходит переход от сферолитной формы роста в фибриллярную. Исследование [19] кристаллизации натурального каучука в поляризационном микроскопе показывает, что при растяжении тонкой аморфной пленки наблюдается определенный переход от сферолитного к одноосному росту кристаллов, параллельному направлению растяжения. Эндрюс [5] показал, что с увеличением деформации сферолитные кристаллы невытянутой пленки натурального каучука постепенно переходят в фибриллярные. Таким образом, наблюдаемые температурные коэффициенты при больших растяжениях отражают образование отдельных кристаллитов и потому можно ожидать высоких значений свободной поверхностной энергии.[9, С.85]

Когда обсуждалось применение уравнения (12.2) к процессу кристаллизации, мы видели, что деформация облегчает кристаллизацию благодаря дополнительному уменьшению энтропии системы. Пока вклад деформации в эффект снижения энтропии не достигнет определенной критической величины, кристаллизация не начнется. Так, при растяжении натурального каучука при комнатной температуре до 400% плотность практически не меняется, а при дальнейшем растяжении начинается резкий рост плотности за счет кристаллизации.[1, С.182]

растяжения полимера. Такое явление особенно характерно для аморфных кристаллизующихся эластомеров. Например, резкое уменьшение удельного объема наблюдается при растяжении натурального каучука свыше 400%, если образец длительно выдерживается при каждой степени удлинения. Если ускорить процесс растяжения, то кристаллизация начнется при более высоких степенях удлинения. При быстром сокращении образца кристаллические области не успевают разрушиться, и образец после снятия напряжения может длительное время сохранять большие удлинения. С течением времени релаксационные процессы приведут к разрушению кристаллических областей и восстановлению исходной структуры полимера.[8, С.120]

растяжения полимера. Такое явление особенно характерно для аморфных кристаллизующихся эластомеров. Например, резкое уменьшение удельного объема наблюдается при растяжении натурального каучука свыше 400%, если образец длительно выдерживается при каждой степени удлинения. Если ускорить процесс растяжения, то кристаллизация начнется при более высоких степенях удлинения. При быстром сокращении образца кристаллические области не успевают разрушиться, и образец после снятия напряжения может длительное время сохранять большие удлинения. С течением времени релаксационные процессы приведут к разрушению кристаллических областей и восстановлению исходной структуры полимера.[10, С.120]

Полный текст статьи здесь