ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Высокоэластическая и пластическая деформация полимеров из "Основные процессы переработки полимеров Теория и методы расчёта" Все полимерные материалы в определенном температурном интервале способны к большим необратимым деформациям — пластическому течению. Для линейных аморфных полимеров этот температурный интервал — по суш,еству вся область температур, лежащая выше температуры стеклования. Для кристаллических полимеров — это область выше температуры плавления. Разумеется, в обоих случаях сверху эта область ограничивается температурой разложения (для термопластичных материалов) и температурой структурирования для термореактивных или вулканизующихся материалов. [c.15] Взаимное соотношение этих двух видов деформации реальных материалов определяется физической константой материала, называемой коэффициентом Пуассона. [c.15] Для всех полимерных систем при температурах выше температуры стеклования (или плавления) величина коэффициента Пуассона близка к 0,5. Поэтому во всех случаях деформация полимерных тел может быть сведена к изменению формы, т. е. к деформации сдвига. [c.16] Рассмотрим деформацию элементарной призмы, к верхней и нижней поверхностям которой приложена тангенциальная сила F (рис. 1.2). [c.16] Верхняя плоскость под действием силы F сместится на величину AS. Величина AS называется смещением. Опыт показывает, что чем больше F, чем меньше А (площадь грани АВ) и чем больше высота призмы Н, тем больше величина смещения AS. [c.16] Величина AS/Я служит мерой деформации сдвига и равна tga, а при малых значениях угла а — самому углу. (Угол а определяет уменьшение прямого угла между основанием и боковыми гранями призмы.) В дальнейшем деформация сдвига будет обозначаться буквой у. [c.16] Величина Fl A — это тангенциальное напряжение или напряжение сдвига, которое обозначается в дальнейшем буквой р. [c.16] Это уравнение известно как закон Гука, который гласит величина деформации упругого тела пропорциональна величине действующих напряжений и обратно пропорциональна модулю упругости тела . Графически закон Гука можно изобразить в виде прямой, иллюстрирующей прямую пропорциональность между напряжением и деформацией (рис. 1.3). [c.17] Если призма сделана из пластичного материала, ее поведение будет несколько иным. Вначале, пока напряжения очень малы, она будет вести себя подобно призме из упругого материала. Однако с того момента, когда напряжения достигнут определенного значения, называемого пределом текучести дальнейшее увеличение деформации уже не будет требовать увеличения напряжений. Графическое выражение закона деформации пластичного материала приведено на рис. 1.4. [c.17] Существует большой класс жидкостей, у которых величина скорости сдвига увеличивается быстрее, чем напряжения сдвига. Графически изменение скорости сдвига от напряжения сдвига для жидкостей такого типа изобразится кривой 2 на рис. 1.5. [c.18] Вязкостные свойства таких жидкостей уже нельзя охарактеризовать постоянной величиной. Можно по аналогии с ньютоновскими жидкостями считать, что в любой точке кривой 2 величина скорости сдвига по-прежнему определяется уравнением (1.6). При этом коэффициент вязкости уже утрачивает значение константы, а сам, в свою очередь, зависит от скорости (или напряжения) сдвига. В этом случае его принято называть эффективной вязкостью и обозначать х а. [c.18] Жидкости, вязкость которых зависит от режима течения, принято называть аномально-вязкими жидкостями, а само явление — аномалией вязкости. [c.18] Большинство полимеров и их растворов в условиях переработки обладают аномалией вязкости, что сильно усложняет задачу построения количественных теорий процессов переработки. Отметим, что графики, подобные приведенным на рис. 1.5, получили название кривых течения. [c.18] Специфической особенностью высокополимерных материалов при температуре выше температуры стеклования является способность к высокоэластической деформации. Подобно упругой деформации высокоэластическая деформация полностью обратима. Однако в отличие от упругой высокоэластическая деформация развивается во времени, причем скорость этого развития существенно зависит от температуры. Величина высокоэластической деформации в десятки и сотни раз превосходит предельные значения упругой дефор- мации, достигая в отдельных случаях 500—700% и более. [c.19] Релаксационный характер высокоэластической деформации является следствием ее молекулярного механизма. [c.19] Развитие упругой деформации связано с изменением валентных углов и средних расстояний между атомами, а скорость ее равна скорости распространения звука в данной среде. При этом модуль сдвига упругой деформации составляет 10 ч-10 дин см и мало зависит от температуры. [c.19] Развитие высокоэластической деформации связано с изменением конформации полимерных молекул (перегруппировка звеньев, раскручивание клубков молекул). [c.19] Величина сил взаимодействия определяется интенсивностью теплового движения, следовательно, сильно зависит от температуры. Поэтому-то повышение температуры и приводит к существенному увеличению скорости всех релаксационных процессов. [c.20] Выше мы рассматривали молекулярный механизм развития упругой и высокоэластической деформации. [c.20] Вернуться к основной статье