Полезная информация







Анализ сайта он лайн



Деформационные свойства

Все деформационные свойства полимеров можно разделить на две группы. Первая группа деформационных свойств характеризует сопротивляемость тел деформации – это вязкость расплава (?), модуль упругости (Е – при продольной деформации, G – при сдвиге, М – общий), твердость (Н), предел текучести (?Т). Другая группа свойств характеризует предельную способность тел деформироваться – это предельная деформация при разрушении (?), например, относительное удлинение при разрыве (?р) (рис.).

Читать далее »

Опубликовано в Деформационные и реологические свойства

Реологические свойства

Реология – наука о течении. Течение – это направленное перемещение молекул вещества относительно друг друга под действием внешних сил. Основная характеристика реологического поведения жидкости – это вязкость, которая характеризует сопротивляемость жидкости течению, и определяется энергией межмолекулярного взаимодействия. В данном случае мы будем рассматривать ПКМ как суспензию дисперсных частиц в вязкотекучей жидкости.

Поскольку твердая частичка не деформируется вместе со слоями окружающей жидкости, то частичка будет препятствовать течению жидкости и повышать ее вязкость. Повышают сопротивление течению и адсорбированные на наполнителе макромолекулы и наличие коагуляционной сетки наполнителя. Кроме того, возможны столкновения частиц при течении и затраты энергии на их взаимное трение, что также повышает вязкость системы. Понятно, что с увеличением концентрации наполнителя влияние этих факторов увеличивается, и вязкость растет. Но этот рост не пропорционален содержанию наполнителя.

Читать далее »

Опубликовано в Деформационные и реологические свойства

Модуль упругости и твердость

При течении тело испытывает сдвиговую деформацию, кроме того, вязкотекучее и высокоэластическое состояния полимера принципиально ничем не отличаются, поэтому для этих условий справедливо соотношение:
clip_image002

Соответственно и уравнение Муни применимо для описания G наполненных эластомеров. Однако для полимеров, находящихся в стеклообразном или кристаллическом состояниях уравнение Муни дает резко завышенные результаты. Это обусловлено отклонением коэффициента Пуассона (?) матрицы от значения 0,5, характерного для газа, жидкостей и эластомеров. Для жестких полимеров с твердыми частицами модуль упругости можно рассчитать по уравнению Кернера:

Читать далее »

Опубликовано в Деформационные и реологические свойства

Предельная деформация

Ход зависимости ?р ПКМ от содержания наполнителя (рис.) носит более сложный характер, чем для упругих свойств.

Высокие деформации полимеров при температуре выше температуры хрупкости обусловлены изменением конформации макромолекул. Хаотично ориентированные в трехмерном объеме сегменты макромолекул при деформировании переориентируются в одном направлении. Поэтому ?р полимера при наполнении должно уменьшаться пропорционально корню кубическому из объема наполнителя в композите. Для полимеров, находящихся в вязкотекучем или высокоэластическом состояниях, при невысоких степенях наполнения наблюдается зависимость, близкая к предполагаемой:

?р ? ?р1(1-?21/3)

Однако влияние наполнителя на развитие вынужденно-эластической деформации полимеров (в температурном интервале Тхр < Т < Тст или Тпл), существенно отличается от зависимости (рис.).

Читать далее »

Опубликовано в Деформационные и реологические свойства

Влияние характеристик наполнителя на деформационные свойства

Форма частиц. Из представленных уравнений следует, что увеличение kЕ и уменьшение ?m наполнителя вызывает рост Е, ? и Н композита. Параметры kЕ и ?m характеризуют в основном форму частиц наполнителя: чем больше отклонение формы частиц от сферической и чем сложнее их форма, тем больше значение kЕ и меньше ?m. Понятно, что чем сложнее форма частицы, тем больший объем полимера эта частица связывает, и тем большее сопротивление деформированию макромолекул она оказывает. Поэтому увеличение kЕ и уменьшение ?m наполнителя вызывает также рост ?т и снижение ?.

Читать далее »

Опубликовано в Деформационные и реологические свойства

Прочность наполненных полимеров (введение)

Прочность характеризует способность тел противостоять какому-либо виду разрушения. В данном случае речь идет о механической прочности, а значит о противостоянии материалов механическому разрушению. Разрушение может происходить при различных видах механического воздействия, поэтому существует большое количество характеристик прочности материалов.

Читать далее »

Опубликовано в Прочность наполненных полимеров

Разрушение и прочность материалов

Для понимания сложных процессов, происходящих при деформировании и разрушении наполненного полимера, необходимо вспомнить теорию прочности, основоположником которой является Гриффит, а ее продолжателями Журков, Эндрюс. Теория основана на сопоставлении упругой энергии, высвобождающейся при распространении трещин, с энергией, затрачиваемой на создание новой поверхности при образовании этих трещин.

Согласно этой теории разрушение твердых тел происходит постепенно через три стадии: зарождения трещин, их стабильный рост и катастрофический рост трещин, означающий разрушение материала.

Читать далее »

Опубликовано в Прочность наполненных полимеров

Механизм упрочнения полимеров высокодисперсными частицами

В композите частицы наполнителя практически не деформируются вместе с полимерной матрицей из-за большой разницы в модулях упругости компонентов. Следовательно, в процессе деформирования на границе полимер – наполнитель возникают перенапряжения, способствующие появлению трещин в матрице. Кроме того, в случае невысокой адгезии между компонентами может происходить отслаивание полимера от наполнителя при деформировании ПКМ. Таким образом, при деформировании материала частицы наполнителя являются источником дефектов и трещин в полимере. Наличие таких трещин и отслоений полимера от наполнителя хорошо видно при помощи микроскопии в растянутых композитах . Размер этих трещин и отслоений пропорционален размеру дисперсных частиц. Если размер частиц наполнителя меньше критического, то образующиеся трещины или отслоения также меньше критического и не вызывают разрушения материала. Вместе с тем, на отслоение полимера от наполнителя и образование микротрещин тратится приложенная к образцу энергия. В результате диссипации энергии в объеме композиции её прочность повышается. Поэтому введение высокодисперсного наполнителя повышает прочность полимера (рис.).

Читать далее »

Опубликовано в Прочность наполненных полимеров

Работа разрушения и ударная вязкость

Работа разрушения w – это энергия затрачиваемая на разрушение полимера. Она может быть оценена по площади под кривой зависимости нагрузки от деформации ? = f(?) при соответствующем виде деформации:

clip_image002

Читать далее »

Опубликовано в Прочность наполненных полимеров

Температура хрупкости

Температуру, при которой полимер утрачивает возможность к вынужденно-эластической деформации и разрушается хрупко, считают температурой хрупкости Тхр. Этой температуре соответствует равенство предела текучести пределу прочности композита (?т = ?). Уменьшение разницы между пределом текучести и прочностью полимера означает повышение Тхр. Введение грубодисперсных наполнителей повышает предел текучести полимеров и снижает предел прочности, в результате температура хрупкости полимера при наполнении существенно повышается. Высокодисперсные наполнители несколько повышают предел прочности полимеров, но очень сильно (из-за высокой удельной поверхности) повышают предел текучести, в результате температура хрупкости полимера и в этом случае повышается.

Опубликовано в Прочность наполненных полимеров

« Предыдущая страница Следующая страница »