56. Динамический метод изучения реологических свойств полимеров
 Скачать 1.54 Mb.
|
|
56.Динамический метод изучения реологических свойств полимеров. Различают два базовых варианта проведения экспериментов по измерению величины вязкости на реометре: режим постоянного сдвига и режим периодического сдвига. Режим постоянного сдвига.(стационарный режим)При постоянном сдвиге входными параметрами эксперимента являются либо скорость сдвига  – режим измерения с контролируемой скоростью деформации CR (controlled rate), либо напряжение σ (Па) – режим измерения с контролируемым напряжением CS (controlled stress).Изменение значения скорости сдвига или напряжения сдвига в процессе испытания позволяет получить кривые течения  и кривые вязкости  для различных исследуемых систем, которые по своей сути являются взаимозаменяемыми. Деформация в этом режиме нарастает.Данным способом можно измерить скорость вращения, скорость сдвига, по крутящему моменту можно определить сдвиговое напряжение. Режим периодического сдвига. (динамический режим/ осцилляционный режим)В данном режиме измерения напряжения и деформации изменяются по гармоническому закону (чаще всего) и являются величинам комплексными  . Входными параметрами эксперимента являются как частота осцилляции f (Гц) или угловая частота ω (1/с), так и амплитуда деформации ϒ0 (%). Деформация в этом режиме знакопеременная (циклическая) при сравнительно малых амплитудах в широком диапазоне изменения частот колебаний.Измеряемыми параметрами являются комплексный модуль упругости G*(Па), и его вещественная и мнимая составляющие – модуль накопления G/ (Па) и модуль потерь G// (Па), – тангенс угла механических потерь  , η*– комплексная вязкость (Па*с).Динамическая реометрия – метод изучения свойств материалов, подвергающихся малым синусоидальным воздействиям, метод основанный на определении модуля накопления G/ (Па), модуля потерь G// (Па), тангенс угла механических потерь в различных режимах.Это неразрушающий метод исследования. Динамическая реометрия охватывает большой спектр исследований, недоступных для ротационного режима: позволяет исследовать не только вязкоупругие жидкости, но и вязкоупругие тела; моделировать условия эксплуатации изделий из полимерных материалов; прогнозировать сроки хранения и поведение образца в состоянии покоя.  57.Приборы для изучения динамических свойств полимеров. Динамические свойства можно изучать в ДМА, реометре (см вопрос выше), торсионном (крутильном) маятнике, вибрационном реометре. ДМА (динамический механический анализ) – метод изучения вязкоупругих свойств полимеров в условиях воздействия на них малой (обычно синусоидальноц) нагрузки как функции температуры, времени и/или частоты.    Метод крутильного маятника. Режим свободно затухающих колебаний  Наиболее используемый метод динамических испытаний — это крутильные маятники, работающие в режими свободно затухающих колебаний. Два типа приборов: прямой и обратный Прямой Рис 1: Верхн часть образца 3 фиксируется в верхнем неподвижном зажиме 1. К нижнему подвижному зажиму 4 через стержень 5 крепят инерционную деталь 6, колебания которой созд-ся с помощью генератора 7. Этот тип ДМА анализаторов имеет недостаток: образец под действием инерционной детали в области высокоэластического состояния начинает деформироваться, то есть проявляет ползучесть. Т.о. несмотря на то что масса инерциональной детали невелика прямые крутильные маятнкики эффективны только в области больших значений модуля упругости образца в стеклообразном состоянии. Гораздо более точны и эффективны «обратные» крутильные маятники. Их конструкция отличается тем, что инерционная деталь 3 подвешена на тонкой проволоки 2 над образцом и уравновешена противовесом 1. Образец своим нижним концом зацеплен неподвижным зажимом 8, а верхний подвижным 5, соединенным стержнем 4, связанный инерционной деталью 3. Данная конструкция позволяет проводить измерения полимерных образцов с более низкими значениями модуля сдвига и высокими механическими потерями. ГОСТ Р 56802-2015 Определение механических свойств при динамическом нагружении  При проведении методом свободно крутильных колебаний используют прямоугольные образцы. Образец помещают в температурную камеру 7, обеспечивающая нагревание с постоянной скоростью, и закрепляют в зажимах. После чего начинают нагревать с постоянной скоростью. Инерционная деталь 3 отклоняется от положения равновесия на 4-5 градусов при помощи генератора крутильных колебаний 9. Далее система совершает свободные затухающие колебания, передаваемые образцу. После 6-8 полных колебаний маятник останавливают. С помощью детектора 10 фиксируют частоту затухающей системы и две последовательные амплитуды деформации или скорости деформации в одном направлении Хq Xq+1. Логарифмический декремент затухания. Коэффициент механических потерь  ЛЯМБДА Поскольку коэф мех потерь равен в свою очередь отношению модуля потерь к модулю накопления, то декремент затухания можно выразить как формула (последняя). Это соотношение достаточно точно соблюдается при малом затухании колебаний ЛЯМБДА меньше 1. Модуль упругости при кручении  опр-ся из кривой  Момент инерции выбираются относительно жесткости образца на скручивании, таким образом, чтоб зависящие от Т частоты колебаний система находилась от 0,1 до 10 Гц. При испытании образцом с выше указанными параметрами см скобки По ГОСТУ модуль упругости при кручение G/ образца прямоугольного сечения опр-ют по уравнению…. Таким образом зная момент инерции инерционной детали, измерив размеры образца и двух последовательных амплитуд деформации или скорости деформации, можно рассчитать вязкоупругие св-ва П, что в условиях контролируемого нагрева образца позволяет получать температурные зависимости G/, G//, tg ДЕЛЬТА, а также Тст. Вибрационная реометрия      |