Статья по теме: Механической анизотропии

Предметная область: полимеры, синтетические волокна, каучук, резина

Скачать полный текст

При исследовании механической анизотропии полимеров в большинстве случаев ограничивались изучением вытянутых волокон или одноосно ориентированных пленок, для которых характерна изотропность свойств в плоскости, перпендикулярной направлению вытяжки. При этом число независимых упругих констант уменьшается до пяти. При выборе направления z в качестве оси симметрии тензор податливости stjkl принимает вид[4, С.211]

Другое объяснение возникновения механической анизотропии основано на модели среды, состоящей из ориентированных линейных упругих элементов [52]. Изменение механических свойств при этом выражается только через продольный модуль пружины, который, в свою очередь, определяется по модулям неориентированного материала. Не удивительно, что теория предсказывает отсутствие зависимости относительного распределения модулей от природы полимера, т. е. подразумевает взаимную независимость пяти значений модулей упругости. Рассмотренные выше. данные показывают, что этот результат не согласуется с экспериментальными фактами.[4, С.241]

Функции ориентации могут быть вычислены по схеме псевдо-афинной деформации и результаты, приведенные на рис. 10.15, показывают, что агрегатная модель в этом случае правильно предсказывает общую картину механической анизотропии. Предсказываемая кривая средних значений по Рейссу для полиэтилена низкой плотности в общих чертах хорошо соответствует экспериментальным данным, включая минимум на зависимости продольного модуля. Он возникает следующим образом. В схеме псевдо-афинной деформации sin*0 монотонно уменьшается, a cos40 — возрастает с увеличением степени вытяжки, в то время как произведение sin20 cos29 проходит через максимум при степени вытяжки, составляющей примерно 1,2. Таким образом, s'S3 может проходить через максимум с увеличением степени вытяжки (что отвечает минимуму модуля Юнга Е0) при условии,- что 2s13 + s44 значительно больше, чем slx и s33, которые должны быть приблизительно равными. Теория, предполагает, что модули упругости элементов модели идентичны соответствующим константам высокоориентированного полимера. Для полиэтилена низкой плотности s44 много больше, чем з1г и s33, значения которых между собой близки; следовательно, эти условия выполняются, и поэтому предсказывается аномалия механической анизотропии.[4, С.238]

Можно предположить, что характер изменения плотности упаковки полимера при деформации зависит также от условий, в которых ведется ориентация. Если условия деформации неравновесного полимера благоприятствуют протеканию процессов с большим временем релаксации, то можно ожидать, что в результате вытяжки будет происходить повышение плотности упаковки полимера [50]. В противном случае ориентация вызывает понижение плотности упаковки, несмотря на выпрямление цепей, приводящее к возникновению структурной и механической анизотропии. Таким образом, характер изменения порядка в расположении молекул будет определяться соотношением скоростей деформации и релаксации. Релаксация будет снижать ориентацию сегментов макромолекул [57, 58]. Низкие скорости вытяжки создают более благоприятные условия для протекания процессов с большим временем[3, С.77]

Рис. 2.16. Изменение модуля Юнга ?ЗЗ=ОЗЗ/БЗЗ в зависимости от коэффициента вытяжки а и от механической анизотропии Wsi^sasss/sini молекулярных областей [13, 85].[1, С.49]

Скорость движения в разных точках сечения потока резиновой смеси в головке шприц-машины неодинакова, ближе к центру потока она больше, чем у стенок, где скорость потока минимальная. Параллельное движение концентрически расположенных слоев с разной скоростью приводит к возникновению внутреннего трения. Наличие градиента скорости и внутреннего трения приводит к упорядоченному расположению молекул в потоке, к появлению «пучка» параллельно движущихся молекул. Вытянутые или пластинчатые частицы анизотропных наполнителей также ориентируются своими большими осями вдоль направления потока. Все это приводит к возникновению механической анизотропии шприцсванной резины, подобной каландровому эффекту.[2, С.303]

Приведенные примеры хорошо иллюстрируют трудности отнесения процессов механической релаксации к определенным механизмам на основе аналогии поведения различных полимеров, В частности, обозначение релаксационных процессов а, р, у и т. д. в порядке, понижения температуры может иногда при сравнении различных полимеров вводить в заблуждение. Мы. уже видели, что в полиэтилене низкой плотности в изотропном состоянии наблюдаются а-, Р- и у переходы. В полимере, подвергнутом холодной вытяжке, в том же самом температурном интервале проявляются только два релаксационных процесса, поскольку а-процесс перекрывает область Р-релаксации, так что р-переход становится невыделяемым. В полиэтилене низкой плотности, отожженном после холодной вытяжки, наблюдаются а-, Р- и 7-переходы, причем на основе результатов исследования механической анизотропии а-процесс идентифицирован как с-сдвиговая релаксация, а Р-переход — как межламелярный сдвиговый процесс.[4, С.179]

Одной из самых первых попыток анализа механической анизотропии являются измерения продольного модуля и модуля при кручении моноволокон найлона и полиэтилентерефталата, выпол-[4, С.224]

Можно отметить также две малозаметных особенности механической анизотропии: небольшой минимум продольного модуля Е3 полиэтилена высокой плотности при малых степенях вытяжки и очень небольшой максимум модуля при кручении найлона при степени вытяжки 1,5.[4, С.229]

Как указывалось выше, при низких температурах(см. рис.10.И) для полиэтилена низкой плотности наблюдается более простая картина механической анизотропии. Одновременно изменяется полярная диаграмма модуля (рис. 10, 12), a s44 уже ненамного превышает другие упругие константы. Таким образом, эти результаты также соответствуют составной мбдели.[4, С.238]

Для получения волокон и пленок с относительно невысокой степенью молекулярной ориентации часто применяют двухстадий-ный процесс; на первой стадии получают приблизительно изотропный образец, который затем подвергают одноосной вытяжке. В этом случае для определения зависимости механической анизотропии от степени вытяжки также может быть использована составная модель.[4, С.235]

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