Методы исследования реологии полимеров. Методы исследования реологии полимеров. — копия. Введение 1 Реология термопластов 4 1 Эластические свойства 6 2 Вязкостные свойства 7
 Скачать 1.68 Mb.
|
1.2 Вязкостные свойстваРасплавы термопластичных полимеров являются вязкотекучими, так называемыми неньютоновскими жидкостями. Их вязкость зависит не только от природы вещества и температуры, как в ньютоновских жидкостях, но и от других факторов, например толщины слоя [5]. Это проявление эффекта вязкопластичности, который приводит, например, к тому, что краска, нанесенная на поверхность, стекает не в тонком слое, а в более толстом. Другое проявление необычных свойств так называемых псевдопластичных жидкостей— уменьшение вязкости с увеличением скорости сдвига. Этот эффект характерен для растворов и расплавов большинства полимеров и объясняется тем, что с увеличением скорости течения асимметричные частицы постепенно ориентируются, в результате вязкость убывает до тех пор, пока сохраняется возможность все более полной ориентации. Кривые, характеризующие зависимость вязкости от скорости, называются реологическими (реология—наука о течении в жидкостях под действием внешних сил). 1.3 Релаксационные свойстваРелаксация – это процесс установления термодинамического равновесия системы, происходящий при постоянных внешних условиях (температура, давление, напряжения). Механические свойства полимеров зависят от времени действия и скорости приложения нагрузок. Происходящее под действием приложенных напряжений распрямление и раскручивание молекулярных цепей в высокоэластичном состоянии, а также перемещение макромолекул в вязкотекучем состоянии требует определенного времени, поэтому установление равновесия (релаксация) достигается не сразу. Длительность релаксационных процессов зависит от температуры. При температурах ниже Tc они протекают медленно – от 105...107 с до нескольких лет, а в интервале Tc....Tт время сокращается до КН...104 с. Релаксация в полимерах наблюдается как при приложении к ним постоянного напряжения (σ или τ const), так и при деформации на определенную величину (ε или γ const). В первом случае происходит релаксация деформаций. Окончательное, равновесное значение деформации достигается не мгновенно в момент приложения нагрузки, деформация развивается постепенно, то есть наблюдается процесс ползучести – изменение размеров при постоянной нагрузке. В момент приложения нагрузки мгновенно возникает упругая деформация. Высокоэластичная деформация развивается постепенно, так как при этом происходит распрямление и раскручивание молекулярных звеньев макромолекул, то есть процесс, который не может произойти мгновенно. При достижении равновесного состояния, изменение размеров прекращается. Начиная с этого момента и до снятия нагрузки полная деформация будет равна сумме упругой и высокоэластичной деформаций. После снятия напряжения упругая деформация исчезает мгновенно, а высокоэластичная постепенно. Через определенное время размеры полимера возвращаются к исходным. У линейного полимера помимо упругой и высокоэластичной развивается также пластическая деформация вязкого течения, которая является необратимой (рисунок). Поэтому в таком полимере, во-первых, процесс текучести протекает в течение всего времени приложения напряжения за счет вязкого течения и, во-вторых, после снятия нагрузки полимер не восстанавливает своих первоначальных размеров. Остаточная деформация равна деформации вязкого течения.  а – редкосетчатый реактопласт; б - термопласт Рисунок 1 - Релаксация деформации Релаксация напряжений, выражающаяся в постепенном снижении приложенных напряжений, происходит при фиксированных размерах детали из полимера. При этом часть упругой деформации переходит в пластическую. После снятия нагрузки размер детали (образца) из полимера будет отличаться от исходного. Так, если к образцу из полимера, находящегося в стеклообразном состоянии (при температуре ниже Tc), приложить напряжения растяжения, меньшие предела текучести, зафиксировать в таком растянутом (заневоленном) состоянии, выдержать определенное время, необходимое для прохождения релаксационных процессов, то после снятия нагрузки его длина будет больше первоначальной за счет перехода части упругой деформации в пластическую. Релаксационные особенности полимеров в готовом изделии из термопластов после формования связаны с уменьшением плотности при понижении температуры до температуры эксплуатации. Усадка полимера в различных направлениях по отношению к направлению течения для термопластов различна, то есть полимеры имеют анизотропию усадки. Релаксация термопластов больше релаксации реактопластов. |