Главная » Просмотр файлов » Диссертация

Диссертация (1090298), страница 28

Файл №1090298 Диссертация (Аутогезия и адгезия стеклообразных полимеров) 28 страницаДиссертация (1090298) страница 282018-01-18СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 28)

Зависимости адгезионной прочности от обратной температурыконтакта в полулогарифмических координатах для гетеро-АС ПС-230−ПФО;рк = 0.8 МПа. Прямые линии через экспериментальные точки проведеныметодом наименьших квадратов [цифрами у кривых указаны значения Еа(σ),в кДж/моль, рассчитанные с помощью уравнения (3.11), а также значения k].Для ясности, изохронные кривые сдвинуты друг относительно друга вдольоси ординат на величину А.Следовательно, они подчиняются закону Аррениуса. Отсутствие на нихизлома при 1/Тк = 1/Тсоб(ПС) для значений tк от 2 мин до 3 чассвидетельствует о слабой чувствительности эволюции σ к Тсоб(ПС)врасстеклованном контактном слое ПС–ПФО. Изменение угла наклона,наблюдающееся на зависимости lgσ – 1/Тк при tк = 24 час при переходе черезТсоб(ПС) (верхняя кривая на рис.

3.45) и соответствующее увеличение Еа(σ)до 103 кДж/моль, может быть связано с влиянием на процесс залечиванияграницыразделаПС–ПФОсамогокрупномасштабногодвижениявполимерах – самодиффузии центра масс с перемещением цепей ПС на194расстояния, превышающие размер клубка (так как для ПС-230 при Тк = 113оСtк = 24 час соответствует ≈ 5tрепт). Что касается остальных значений Еа(σ) длягетеро-АС ПС–ПФО, находящихся в интервале от 43 до 67 кДж/моль, то ониявляются промежуточными между значениями Еа(σ) для гомо-АС ПС–ПС(67-81 кДж/моль при 55оС ≤ Тк ≤ 92оС) и ПФО–ПФО (38-56 кДж/моль при Тк> 113оС), что представляется разумным.

Рассмотрим теперь асимметричнуюграницу раздела двух несовместимых полимеров − ПС и ПММА. На рис.3.46-а и 3.46-б показаны зависимости lgσ − 1/Тк для гетеро-АС ПС–ПММАпри tк = 1 и 24 час, соответственно [225]. Для сравнения, там же приведенызависимости lgσ − 1/Тк для симметричных границ раздела ПС–ПС и ПММА–ПММА с целью выяснения роли ПС и ПММА в процессе формированиявзаимопроникающей структуры в зоне контакта ПС–ПММА. Как следует изрис. 3.46, значения σ на границе раздела ПС−ПС заметно выше значений σ награницах раздела ПММА–ПММА и ПС–ПММА.

С другой стороны, значенияσ на границах раздела ПММА–ПММА и ПС–ПММА достаточно близки, а вряде случаев – практически совпадают. Это указывает на то, что приисследованных условиях контактирования ПС и ПММА являются “быстрым”и “медленным компонентом”, соответственно.

Зависимости lgσ – 1/Тк награнице раздела ПС–ПММА при двух значениях tк = 1 и 24 час являютсялинейными в достаточно широких интервалах Тк < Тсоб. При этом значенияЕа(σ) для АС ПС–ПММА и ПММА–ПММА оказались близкими по величине(соответственно 44 и 40 кДж/моль при tк = 1 час, и 30 и 25 кДж/моль при tк =24 час).

В свою очередь, они оказались меньше соответствующих значенийЕа(σ) для АС ПС–ПС (56 и 65 кДж/моль при tк = 1 и 24 час, соответственно).Следовательно,можносделатьвывод,чтопроцессзалечивания"несовместимой" границы раздела ПС–ПММА при Тк < Тсоб контролируетсядиффузией сегментов медленного компонента, ПММА. В то же время,эволюция σ на границе раздела ПС–ПММА при малых tк = 1 час нечувствительна ни к Тсоб(ПС), ни к Тсоб(ПММА), тогда как при Тк > Тсоб195прочность на границе раздела ПММА–ПММА начинает возрастать резче,чем на границе раздела ПС–ПММА.(а)tк = 1 часПС-ПММАПС-ПСПММА-ПММА1Ea = 56 кДж/моль40σ, МПа(б)П С -ПM M AП С -ПСП M M A-П M M A1σ, М Па12744E a , кДж/моль656325об1000/Тс (ПММА)об1000/Т с (ПМ М А)об1000/Тс (ПС) 220,12,52,7t к = 24 час2,9об1000/Т с (П С )3,10,12,61000/Tк, 1/K2,8303,03,21000/T к , 1/KРис.

3.46. Зависимости адгезионной прочности от обратной температурыконтактавполулогарифмическихкоординатахдлягетеро-АСПС-225−ПММА-87 и гомо-АС ПС-225−ПС-225 и ПММА-87−ПММА-87 при tк =1 час (а) и 24 час (б); рк = 0.2 МПа. Прямые линии через экспериментальныеточки проведены методом наименьших квадратов (цифрами у кривыхуказаны значения Еа(σ), в кДж/моль).Такимобразом,сегментальноедвижениевзонеконтактанесовместимых полимеров на значительном удалении от Тсоб (на 50-60оС)вниз по температурной шкале является достаточно интенсивным дляпреодоления сил отталкивания между молекулярными группами различногохимического строения.

К числу его основных движущих сил, наряду стермодинамически выгодным снятием конформационных ограничений иувеличением конформационной энтропии при пересечении зоны контактасегментами цепей, примыкающих к ней, является градиент концентраций,196так как концентрация каждого из компонентов на противоположной сторонеасимметричной границы раздела в момент контакта равна нулю. Кроме того,вэтомслучаеуменьшаетсяобщаяповерхностьсистемы,чтотермодинамически выгодно.Необходимо также отметить, что значения σ = 0.36 и 0.73 МПа,развивающиеся на несовместимой аморфной границе раздела ПС–ПММАпри Тк = 94оС (т.е. при Тк < Тсоб каждого из полимеров) и tк = 1 и 24 час (см.рис.3.46),соответственно,большемаксимальногозначенияσ,развивающегося на совместимой аморфной границе раздела ПЭТФ–ПЭТФпри Тк > Тсоб (σ = 0.32 МПа при Тк = Тсоб + 27оС и tк = 15 час – см.

рис. 3.26).Это указывает на то, что, несмотря на неблагоприятное межмолекулярноевзаимодействие в зоне контакта, сегментальное движение в первом случаеявляется существенно более интенсивным, чем во втором.О чувствительности процесса развития адгезионной прочности к ТсобОдним из важных аспектов выяснения диффузионных механизмовпроцесса развития адгезионной прочности по обе стороны от Тсоб являетсяисследование чувствительности этого процесса к Тсоб. С этой целью в рамкахаррениусовского подхода были проанализированы зависимости lgσ – 1/Tк припереходе через Тсоб (см. рис. 3.47) [228].

Видно, что при переходе через Тсобнаклон этих зависимостей не изменяется как на симметричных, так и наасимметричныхграницахразделасразличнымхарактероммежмолекулярного взаимодействия. Следовательно, можно заключить, чтопроцесс развития адгезионной прочности по обе стороны от Тсобконтролируется одним и тем же диффузионным механизмом.1972,52,72,93,11000/Тк, 1/К0,12,72,91000/Tк, 1/K2,5(в)об1000/Тс (ПС)обоб0,012,5ПС-ПММА1000/Тс (ПММА)120,11(б)1000/Тс (ПС)0,01об0,1121000/Tcσ, МПа1ПС-ПФОσ, МПа(а)σ, МПаПС-ПС2,72,93,11000/Tк, 1/KРис.

3.47. Зависимость логарифма прочности при сдвиге от обратнойтемпературы контактирования для границ раздела ПС–ПС (1: ПС-230, 2:данные из работы [24]; tк = 10 мин) (а), ПС-230–ПФО (1: tк = 2 мин, 2: tк = 180мин) (б) и ПС-225–ПММА (tк = 60 мин) (в). Пунктирными линиями указанызначения 1000/Тсоб.3.1.8. Прочность адгезионных соединений в рамках теорииГоланда-РайсснераКак уже упоминалось выше, анализ механических свойств АСвнахлёстку обычно проводится наиболее простым путём: по прочности присдвиге σ, определённой делением разрушающей нагрузки Fразр на площадьконтакта S (τсредн = Fразр/S).

Однако величина τсредн может отличаться от“истинной прочности” (σист) АС. Это обусловлено тем, что действующие вплоскости сдвига три напряжения − сдвига (τ), нормальное (или раздира) (σ0)и растяжения (σf) − являются максимальными (τмакс, σ0макс и σfмакс) у концевыхзон перекрытия образцов [102, 182, 229, 230] (в данном подразделесохранены обозначения напряжений и параметров, использованные в работе[182]). По этой причине распространение магистральной трещины (частоочень быстрое, “мгновенное”) происходит от краёв к центру АС.

На этомосновании за σист таких АС может быть принято одно из вышеперечисленныхмаксимальных концевых напряжений.198Для расчета σист в плоскости сдвига при деформировании АСвнахлёстку в условиях растяжения на протяжении многих лет весьмауспешно используются теория Goland’а и Reissner’а (G-R) [182] и методконечных элементов [229, 230]. Оба эти подхода могут давать очень близкие(±1%) значения вышеперечисленных концевых напряжений [231]. Однако кчислу существенных недостатков метода конечных элементов относитсянеобходимость использования в качестве параметров расчёта физическихсвойств адгезива (например, модуля упругости).

Действительно, для такихобъектов, как частично залеченные границы раздела полимер−полимер,свойства вновь сформированного адгезионного слоя часто являютсянеизвестными, что существенно усложняет применение данного подхода дляанализа распределения напряжений. В то же время, теория G-R позволяетметодически просто определить все основные напряжения в плоскостисдвига по известной и легко определяемой экспериментально величиненапряжения растяжения (р) в образце за пределами зоны контакта. Крометого,распределениенапряженийсдвигавдольдлиныперекрытия,прогнозируемое этой теорией, хорошо согласуется с результатами измеренийдля полимеров [102].

Следовательно, теория G-R представляется наиболееподходящей для определения σист АС полимер-полимер.В ней рассматриваются два случая растяжения гомо-АС внахлёстку: сотносительножёсткимиотносительноподатливымадгезивом,присоблюдении неравенств (3.14) и (3.15), соответственно:d1 t≤ ×E c 10 E(3.14)t1d≤ ×E 10 E c(3.15).Здесь d – толщина адгезионного слоя, t – толщина контактирующего образца,Ес – модуль упругости адгезионного слоя и Е – модуль упругости образца.

Всоответствии с проведёнными нами оценками [191, 194, 197, 219, 232] длягомо-АС ПС-ПС, сформированных из образцов ПС с t = 0.1 мм при Т < Тсоб, d199≈ 0.5-5 нм и Ес/Е ≈ 0.01-0.1. Подстановка в соотношение (3.14) какминимальных значений d = 0.5 нм и Ес/Е = 0.01, так и максимальныхзначений d = 5 нм и Ес/Е = 0.1 даёт один и тот же результат: 0.005 ≤ 1,который свидетельствует о соблюдении данного соотношения. В то жевремя, подстановка этих же значений t, d и Ес/Е в соотношение (3.15) даёт 1≤ 5×10−5, что является не корректным. Это свидетельствует о том, что данноесоотношение не соблюдается для исследованных гомо-АСПС−ПС.Следовательно, деформирование межфазного слоя, образовавшегося врезультате взаимной диффузии сегментов цепей через зону контакта двухобразцовПСтолщиной100мкм,соответствуетприближениюодеформировании сравнительно жёсткого адгезионного слоя в теории G-R. Врамках этого приближения и будут определены максимальные величинытрёх основных напряжений, действующих в зоне контакта при её разрушении(см.

рис. 3.48). В сводной таблице 3.5 приведены значения разрушающейнагрузки Fразр, параметраc p(см. ниже) и результаты расчёта комплексаt Eнапряжений для исследованных гомо-АС ПС-230−ПС-230 в зависимости оттемпературы контактирования для tк = 24 час.Рис. 3.48. Схема нагружения и геометрия АС внахлёстку для относительножёсткого адгезионного слоя в теории G-R (использованы обозначения изработы [182]).200Таблица 3.5Механическиехарактеристикиприразрушениигомо-адгезионногосоединения ПС-230−ПС-230 в зависимости от Тк; tк = 24 час1234Тк, оСFразр, Нτ средн,р, МПаМПа5c pt E678τ макс,σ0 макс,σf макс,МПаМПаМПа9014.30.5728.62.6910.951.555.8808.50.3817.02.076.530.633.2705.70.2311.41.704.320.522.2623.50.147.01.332.712.613.7551.10.042.20.750.84.04.3Значения τсредн и р легко определяются путём деления измеренного значенияFразр на площадь контакта и поперечное сечение образца, соответственно.

Характеристики

Тип файла
PDF-файл
Размер
26,05 Mb
Предмет
Высшее учебное заведение

Список файлов диссертации

Свежие статьи
Популярно сейчас
Почему делать на заказ в разы дороже, чем купить готовую учебную работу на СтудИзбе? Наши учебные работы продаются каждый год, тогда как большинство заказов выполняются с нуля. Найдите подходящий учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6499
Авторов
на СтудИзбе
303
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее