На главную

Статья по теме: Вынужденно эластической

Предметная область: полимеры, синтетические волокна, каучук, резина

Скачать полный текст

Высокоэластическая деформация полимера в стеклообразном состоянии получила название вынужденно-эластической (по Александрову).[1, С.135]

Большие деформации, развивающиеся в стеклообразных полимерах под влиянием больших напряжений, были названы вынужденно-эластическими, а само явление — вынужденной эластичностью. При вынужденно-эластической деформации не происходит смещения центров тяжести макромолекул друг относительно друга. Как и при высокоэластической деформации, изменение формы образца происходит за счет изменения конформаций макромолекул. Однако в отличие от высокоэластической деформации этот процесс при данной температуре практически необратим.[2, С.156]

Уменьшение наклона кривой о = f(e) по мере увеличения степени растяжения связано с началом развития в образце вынужденно-эластической деформации. С возрастанием напряжения скорость вынужденно-эластической деформации быстро увеличивается. В точке максимума на кривой а = /(е) скорость вынужденно-эластической деформации становится равной скорости растяжения, задаваемой прибором. Напряжение, при котором это наблюдается, называют пределом вынужденной эластичности (ав). По достижении ав происходит резкое сужение образца — образование так называемой «шейки». При переходе в шейку полимер ориентируется и его свойства по сравнению со свойствами исходного материала существенно изменяются. Ориентированный материал обладает в стеклообразном состоянии более высокими значениями модуля упругости и предела вынужденной эластичности в направлении ориентации, чем изотропный материал. Когда при образовании «шейки» достигается степень вытяжки, обеспечивающая заметное возрастание ав, развитие вынужденно-эластической деформации в шейке резко замедляется. Процесс деформации продолжается у границ шейки, где сечение образца уменьшено, т. е. там, где напряжение повышено, а упрочнение еще мало. На пологом участке кривой растяжения (участок //) напряжение при удлинении остается практически постоянным. Поперечное сечение шейки изменяется мало, и удлинение образца происходит, главным образом, за счет вынужденной эластической деформации материала у границ шейки. Длина шейки при этом увеличивается. Растяжение с образованием шейки и дальнейшим ее распространением является особенностью твердых полимеров.[2, С.157]

Мы видели, что перемещение сегментов в процессе вынужденно-эластической деформации происходит под действием напряжения, а не в процессе теплового перемещения, поскольку таковое в стеклообразном состоянии отсутствует. Однако определенный запас тепловой энергии в полимере имеется и при Т<.ТС. С ростом температуры в области ниже Тс запас тепловой энергии сегментов увеличивается и требуется все меньше внешней механической энергии для перемещения сегментов и развития вынужденно-эластической деформации. Поэтому предел вынужденной эластичности уменьшается с ростом Т. Формы кривой о—е при разных температурах приведены на рис. 10.5. При понижении температуры не только увеличивается предел вынужденной эластичности, но и сама кривая вырождается, становится неполной. Разрушение образца может произойти даже раньше, чем достигнут предел вынужденной эластичности от. При 0<от разрушение, естественно, происходит при очень малых деформациях (доли процента), а это означает, что полимер при низких температурах ведет себя как хрупкий, не[3, С.149]

Если рассматривать деформацию стеклообразного полимера с точки зрения зависимости (10.1), то можно сделать вывод,, что в точке стеклования энергетический барьер U на пути перемещения сегмента столь велик, что процесс этот становится невозможным. Если под действием внешнего напряжения все-таки перемещения реализуются, что приводит к вынужденно-эластической деформации, это означает, что под действием деформирующей силы энергетический барьер стал меньше. Можно сказать, что энергия активации U является функцией напряжения U=Uo(e)-Ее можно выразить следующим образом: U=U0—ао. Теперь можно изменить выражение (10.1) и получить формулу Александрова—Гуревича:[3, С.150]

Для стеклообразных полимеров особенно важна способность выдерживать длительное действие внешней силы (нагрузки) при сохранении размеров в заданных пределах. Это определяется величиной и закономерностями ползучести. На рис. 10.6 показаны кривые ползучести полистирола при разных нагрузках. Видно, что при нагружении мгновенно увеличивается длина образца за счет развития упругой деформации (деформация пружины). Далее развивается замедленная упругость, качественно аналогичная развитию высокоэластической деформации (элемент Кельвина — Фойх-та). Эта замедленная упругость характеризует развитие вынужденно-эластической деформации. Далее возможны два случая: либо деформация перестает увеличиваться после достижения определенной величины, либо она развивается непрерывно. В первом случае мы говорим, что имеет место затухающая ползучесть, во втором случае—незатухающая ползучесть. Последняя развивается как за счет истинно необратимой, так и за счет замедленной вынужденно-эластической деформации без образования шейки. Полимер может применяться как конструкционный материал только в том случае, если под действием заданной нагрузки в нем развивается затуха-[3, С.151]

Хрупкий стеклообразный полимер, например полистирол (ПС), деформируется до разрушения по кривой типа кривой / на рис. 12.16,6. Это типичная кривая хрупкого разрушения. Однако тот же полистирол при более высокой температуре может обнаружить явление вынужденно-эластической деформации (см. гл. 10) и деформироваться по кривой типа кривой 1 на рис. 12.16, а. При этом образуется шейка так же, как у полиэтилена высокой плотности. Макромолекулы полистирола в шейке также ориентированы в направлении растяжения. Если теперь из шейки вырезать образец и испытать его отдельно при обычной температуре, сняв кривую 0— -е, то эта кривая будет иметь вид кривой 2 на рис. 12.16,6. Видим.[3, С.192]

Увеличение температуры выше Тг переводит полимер в вязко-текучее состояние. При этом в условиях растяжения исходная надмолекулярная структура деформируется до момента ее разрушения, когда начинается интенсивный процесс пластического (вязкого) течения. Кривая напряжение — деформация пластического материала приведена на рис. 13.6. Видно, что напряжение растет, достигая максимума, когда происходит разрушение исходной надмолекулярной структуры и в образце возникает шейка. В отличие от вынужденно-эластической деформации эффект ориентации в шейке невелик, поскольку происходящая вязкая (необратимая) деформация приводит к релаксации упругих напряжений и свертыванию макромолекул в исходные клубки. Поэтому образование шейки приводит не к упрочнению, а к резкому падению напряжения и постепенному дальнейшему разделению образца на части. При пластическом разрушении величина предела текучести сгт совпадает с прочностью о> Определение предела текучести, или, как говорят, пластической прочности, имеет большое значение при получении заготовок изделий из невулканизованных резиновых смесей. Если пластиче-Рис. 13.7. Распро- екая прочность мала, то невулканизованная ре-странение трещи- зина может разрываться под собственной тяже-ны в высокоориен- стью в процессе получения заготовок и подготов-«фованном поли- RH нх R вулканнзацни[3, С.200]

При вынужденно-эластической деформации некоторых стеклообразных полимеров (например, ацетата и утрата целлюлозы) образования шейки не наблюдается. На деформационной кривой в таких случаях отсутствует максимум (рис. 87).[4, С.211]

Одна из причин появления отрицательной деформации может заключаться в следующем. В процессе подготовки к термомеханическим испытаниям порошкообразный полимер спрессовывается при комнатной температуре, которая, как правило, лежит гораздо ниже области стеклования. Следовательно, полимер подвергается при этом вынужденно-эластической деформации. При термомеханическом испытании температура повышается и, когда она дости-[5, С.105]

Таким образом, деформационные свойства полимера в стеклообразном состоянии можно охарактеризовать модулем упругости, пределом вынужденной высокоэластичности, его изменением с температурой, ве шчинами упругой и вынужденно-эластической деформации.[6, С.287]

... 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. Геллер Б.Э. Практическое руководство по физикохимии волокнообразующих полимеров, 1996, 432 с.
2. Кабанов В.А. Практикум по высокомолекулярным соединениям, 1985, 224 с.
3. Кулезнев В.Н. Химия и физика полимеров, 1988, 312 с.
4. Тагер А.А. Физикохимия полимеров, 1968, 545 с.
5. Аскадский А.А. Компьютерное материаловедение полимеров Т.1 Атомно-молекулярный уровень, 1999, 544 с.
6. Тугов И.И. Химия и физика полимеров, 1989, 433 с.
7. Рейтлингер С.А. Проницаемость полимерных материалов, 1974, 271 с.
8. Тагер А.А. Физикохимия полимеров Издание второе, 1966, 546 с.
9. Шур А.М. Высокомолекулярные соединения, 1981, 656 с.
10. Бартенев Г.М. Прочность и разрушение высокоэластических материалов, 1964, 388 с.
11. Гуль В.Е. Структура и прочность полимеров Издание третье, 1978, 328 с.
12. Торнер Р.В. Теоретические основы переработки полимеров, 1977, 464 с.
13. Аскадский А.А. Химическое строение и физические свойства полимеров, 1983, 248 с.
14. Иржак В.И. Сетчатые полимеры, 1979, 248 с.
15. Михайлов Н.В. Основы физики и химии полимеров, 1977, 248 с.
16. Кулезнёв В.Н. Основы физики и химии полимеров, 1977, 248 с.

На главную