На главную

Статья по теме: Разрушение структуры

Предметная область: полимеры, синтетические волокна, каучук, резина

Скачать полный текст

Поскольку в настоящее время имеется ряд хороших монографий, посвященных проблемам реологии' и, в частности, вязкости полимеров (см., например, [38, 49]), мы ограничимся лишь кругом вопросов, касающихся механизма вязкого течения в связи со структурными и релаксационными принципами, изложенными выше. В частности, уравнение (V. 2) уже дает определенную почву для раздумий: на что конкретно расходуется механическая энергия? Из вполне очевидного ответа — на разрушение структуры системы — следует немедленно второй вопрос о влиянии скорости воздействия (мерой которой служит градиент Y. имеющий размерность обратную времени) на это разрушение и, соответственно, на диссипацию энергии и величину вязкости. При этом выясняется, что всем полимерным системам в вязкотекучем состоянии присуща так называемая аномалия вязкости [термин неудачный, ибо отклонение от формулы (V. 1), вызванное естественными и физически легко интерпретируемыми причинами, вряд ли следует считать аномалией], проявляющаяся в зависимости эффективной (т. е. измеряемой в стандартных условиях, при фиксированных 'Я и \) вязкости от Р или от Y- Эта аномалия связана как с разрушением структуры системы, так и с накоплением высокоэластических деформаций в дополнение к пластическим (необратимым). Эти деформации и разрушение претерпевает суперсетка, узлы которой образованы микроблоками или, в меньшей мере, перехлестами единичных цепей. При переходе от расплава к разбавленному раствору относительный вклад последних в структуру сетки~возрастает, точнее, выравниваются времена их жизни и времена жизни флук-туационных микроблоков.[2, С.163]

Кроме того, опыт показывает, что нестабильность течения меньше у полимеров, макромолекулы которых имеют небольшое число длинноцепочечных разветвлений. Это, видимо, объясняется их склонностью к пластикации и меньшей долей эластически эффективных узлов в структурах, содержащих разветвленные макромолекулы, что способствует рассеянию энергии при деформации. Наличие в каучуках сильно структурированных (плотных) частиц также повышает стабильность течения смесей (но может ухудшать другие показатели), так как частицы нарушают регулярность сетки физических зацеплений и понижают ее способность к накоплению энергии внешней деформации. Например, при изучении вязко-упругих свойств акрилатных каучуков было показано, что разрушение структуры расплавов, усадка в формах и разбухание экструдатов резко уменьшается при введении в кау-чуки сильно сшитых частиц размером 50—300 нм [23]. При этом эластические эффекты определяются степенью структурирования частиц и мало зависят от их размеров. Аналогичные изменения, выразившиеся в уменьшении усадки и улучшении поверхности ка-ландрованных изделий, наблюдали при введении частиц плотного геля в бутадиен-нитрильные каучуки [24]. На этом же принципе основано получение специального сорта НК с улучшенными технологическими свойствами [25].[1, С.80]

Разрушение структуры может происходить по двум механизмам— энергетическому и энтропийному. Это разделение следует из общего уравнения в общей теории Эйринга — вязкости и диффузии жидкостей:[3, С.150]

Таким образом, в ходе деформации происходит тиксотропное разрушение структуры полимера с последующим ее частичным восстановлением после прекращения действия напряжений.[8, С.155]

При вязком течении происходит непрерывный процесс разрушения и перестройки его надмолекулярной структуры. Разрушение ее идет тем быстрее и дальше, чем больше Р и скорость вязкого течения. В процессе течения надмолекулярная структура полимера обратимо разрушается, причем тем сильнее, чем выше напряжение сдвига. При этом разрушение структуры происходит так, что сегменты полимерных цепей, входящие в надмолекулярные образования, отрываются по одному и энергия активации U перехода сегментов в свободное состояние равна энергии активации течения полимера. Отрыв сегментов от структурных микроблоков происходит под действием теплового движения, так как Р недостаточно велико, чтобы существенно влиять на процесс отрыва, поэтому в некоторой области изменения напряжений (/=const.[3, С.165]

Размягчение, вызванное предшествующей деформацией, также тесно связано с рассеянием энергии или гистерезисом. Гистерезис в наполненных вулканизатах может быть вызван рядом причин, из которых, согласно Маллинзу [270], наиболее важны следующие: 1) разрушение вторичных образований частиц наполнителя; 2) перестройка молекулярной сетки без разрушения ее структуры; 3) разрушение структуры сетки: разрыв связей наполнитель — каучук или поперечных связей молекулярной сетки. Все эти процессы могут происходить одновременно. Однако разрушение структуры сетки, обусловленное разрывом связей между каучуком или наполнителем или разрушением поперечных связей, незначительно влияет на рассеяние энергии при малых и умеренных деформациях. В основе сеточных теорий усиления, рассмотренных Бики [536], лежит положение о том, что между цепями каучука и частицами усиливающего наполнителя существуют прочные связи и что неподвижные узлы сетки, образованные такими связями, оказывают влияние на механические свойства резины. Степень этого влияния зависит главным образом от числа связей и их прочности, а также от подвижности частиц наполнителя в среде каучука. Для[8, С.267]

Рис. 3. Разрушение структуры после перехода через продел сдвиговой прочности (1) и структурная релаксация напряжений (X) (\ = 8 сек"1; 20°)[14, С.324]

Наиболее вероятно предположить, что при старении в напряженном состоянии ведущим процессом (в принятых условиях испытания) является необратимое разрушение структуры. В аналогичных условиях, но в ненапряженном состоянии, возможна перестройка структуры, приводящая к некоторому состоянию равновесия,[16, С.22]

Бестул [1423] исследовал деструкцию полиизобутилена при продавливании его растворов через капилляр при 30—50° и показал, что скорость деструкции не зависит от концентрации полиизобутилена, а линейно зависит от скорости приложения энергии. Полученные результаты, по мнению автора, указывают на то, что деструкция в этом случае происходит в результате механических процессов. Михайловым и Федоровой [1424] отмечено разрушение структуры раствора полиизобутилена под действием звука.[18, С.266]

Если в концентрированных растворах полимеров, в которых, как отмечалось выше, образуется сложная система взаимодействующих между собой макромолекул, малые напряжения сдвига не вызывают отклонения от ньютоновского течения, это означает, что структура растворов не изменяется существенно или что при течении затрагиваются только те элементы связи, период релаксационного восстановления которых очень мал. При более высоких напряжениях сдвига разрушение структуры раствора оказывается значительным, макромолекулы приобретают преимущественную ориентацию вдоль направления потока и нарушаются связи, время[10, С.153]

Динамический реометр (анализатор процессов переработки резин RPA 2000) разработан фирмой "Монсанто" для исследования резиновых смесей. Этот многофункциональный, управляемый компьютером прибор позволяет реализовать довольно сложные режимы испытаний. Соответствующим подбором частоты, деформации, температурных и временных условий можно создать методику, специально направленную на выяснение морфологии систем каучук-наполнитель [32]. Используются два метода: первый включает постепенное разрушение структуры композиции, второй изучает её поведение при восстановлении предварительно разрушенной морфологии.[4, С.477]

... отрезано, скачайте архив с полным текстом ! Полный текст статьи здесь



ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА СТУДЕНТАМ!!!
Задачи по теоретической механике из сборника курсовых работ под редакцией А.А. Яблонского, Кепе, Диевского. Быстро, качественно, все виды оплат, СМС-оплата.
А также: Готовые решения задач по теормеху из методичек Тарга С.М. 1988 и 1989 г. и задачника Мещерского. Решение любых задач по термеху на заказ.
Если Вам нужны решения задач по Физике из методички Чертова А.Г. для заочников, а также решебнки: Прокофьева, Чертова, Воробьёва и Волькинштейна. Решение любых задач по физике и гидравлике на сайте fiziks.ru
Что самое приятное на любом из этих сайтов Вы можете заказать решение задач по другим предметам: химия, высшая математика, строймех, сопромат, электротехника, материаловедение, ТКМ и другие.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Гармонов И.В. Синтетический каучук, 1976, 753 с.
2. Бартенев Г.М. Курс физики полимеров, 1976, 288 с.
3. Бартенев Г.М. Физика и механика полимеров, 1983, 392 с.
4. Аверко-Антонович И.Ю. Методы исследования структуры и свойств полимеров, 2002, 605 с.
5. Тагер А.А. Физикохимия полимеров Издание второе, 1966, 546 с.
6. Серков А.Т. Вискозные волокна, 1980, 295 с.
7. Бокшицкий М.Н. Длительная прочность полимеров, 1978, 312 с.
8. Липатов Ю.С. Физическая химия наполненных полимеров, 1977, 303 с.
9. Льюис У.N. Химия коллоидных и аморфных веществ, 1948, 536 с.
10. Папков С.П. Физико-химические основы переработки растворов полимеров, 1971, 372 с.
11. Ребиндер П.А. Проблемы физико-химической механики волокнистых и пористых дисперсных структур и материалов, 1967, 624 с.
12. Виноградов Г.В. Реология полимеров, 1977, 440 с.
13. Грасси Н.N. Химия процессов деструкции полимеров, 1959, 252 с.
14. Каргин В.А. Избранные труды структура и механические свойства полимеров, 1979, 452 с.
15. Кабанов В.А. Энциклопедия полимеров Том 2, 1974, 516 с.
16. Апухтина Н.П. Синтез и свойства уретановых эластомеров, 1976, 184 с.
17. Каргин В.А. Энциклопедия полимеров Том 2, 1974, 514 с.
18. Коршак В.В. Итоги науки химические науки химия и технология синтетических высокомолекулярных соединений том 6, 1961, 854 с.

На главную