Диссертация (1141499), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Хорошо видно, что релаксирующий модуль практически неизменяется при изменении температуры от 20 до 35 оС, затем с повышениемтемпературы до 50оС модуль резко падает, а затем уменьшается слабо. Всеэтосвидетельствуетосущественнойнелинейностимеханическогоповедения.Релаксационный модуль E0.512001150110010501000950203040506070Температура, оСРисунок 4.44 – Зависимость релаксирующего модуля E0.5 от температуры TПроанализируемнапряжения.результатыФизическиеаппроксимациипараметры,кривыхполученныеврелаксациирезультатеаппроксимации, внесены в таблицы 4.10 и 4.11.Проанализируем параметры релаксационных процессов, полученных сиспользованием ядра Т1(η) – (2.4).
Из таблицы 4.10 видно, что константаскорости взаимодействия релаксаторов k для каждой деформации составляет0,01 мин-1. Величина A, которая характеризует количество неоднородностей вматериале, уменьшается с ростом деформации вплоть до 4%, а затем остаетсяпрактически одинаковой.
Порядок реакции n уменьшается с ростомдеформации.124Таблица 4.10 – Результаты аппроксимации кривых релаксации напряженияпри 20оС и разных деформацияхЭксперименЯдро Т1(η)тальные значенияТ,оСДеформация,ε0, %20k,А,rмин-1nДж·моль/м3ζ0,ζ∞,ζ0.5,ζ180,МПаМПаМПаМПа20.010.9992.36·1066.038.421.129.46 22.0330.010.9901.96·1063.544.114.934.96 25.9440.010.9841.28·1062.67 72.96 23.87 44.27 22.6450.010.9821.25·1063.081.15 25.17 49.23 23.81Эксперимен-Ядро Т2(η)тальные значенияТ,оС Деформация,γ,rε0, %20А,Дж·моль/м3аζ0,ζ∞,МПа МПаζ0.5,ζ180,МПаМПа20.5 0.9853.57·1060.0403 29.66 22.03 29.4622.0330.5 0.9603.51·1060.0306 34.66 25.96 34.9625.9440.5 0.9432.71·1060.0542.77 23.54 44.2722.6450.5 0.9401.61·1060.0547.38 25.03 49.2323.81Теперь проанализируем влияние температуры (таблица 4.11).125Таблица 4.11 – Результаты аппроксимации кривых релаксации напряженияпри деформации 3 % и разных температурахЭксперименЯдро Т1(η)тальные значенияТемпе-k,ратура, миноСrА, Дж·моль/м3n1ζ0,ζ∞,ζ0.5,ζ180,МПа МПаМПаМПа200.01 0.9901.96·1063.544.134.9625.94350.01 0.9992.30·1066.045.17 25.25 34.9125.98500.01 0.9971.74·1066.045.23 18.19 30.8819.04700.01 0.9911.77·1064.33 40.63 19.93 29.2719.5814.9ЭксперименЯдро Т2(η)тальные значенияТемпература,γ,rКА,аДж·моль/м3ζ0,ζ∞,ζ 0.5,ζ 180,МПаМПаМПаМПа200.5 0.9603.51·1060.0306 34.66 25.96 34.9625.94350.5 0.9893.50·1060.0403 35.13 26.31 34.9125.98500.5 0.9942.39·1060.0403 31.62 19.61 30.8819.04700.5 0.9622.61·1060.0529.25 20.36 29.2719.58Константа скорости взаимодействия релаксаторов k составляет 0,01 мин-1, авеличина A с ростом температуры от 20 до 35оC несколько возрастает, азатем существенно снижается и принимает примерно постоянное значение.Порядок реакции n увеличивается с повышением температуры, т.е.количествоактивныхсоударенийрелаксатороввзаимодействия релаксаторов возрастает.вединичномакте126В заключение рассмотрим величины относительного спада напряженияв результате релаксации.
Естественно, что чем меньше спад напряжения, темматериал успешнее сохраняет упругие свойства.1,21αотн0,82%3%0,64%5%0,40,20020406080100120140160180200время, минРисунок 4.45 – Зависимости относительного спада напряжения отвремени при разных деформацияхНа рисунке 4.45 продемонстрирован относительный спад напряжения входе релаксации в зависимости от величины деформации. При деформации 2и 3 % относительный спад практически постоянен, но при деформации 4 и 5% он существенно увеличивается. При этом для 4 и 5 % относительный спадочень близок.
Все это свидетельствует о том, что при повышениидеформации до 4 % наступает релаксационный переход, который резкоуменьшает время релаксации и увеличивает спад напряжения. Такоеснижение времени релаксации как раз и характерно для нелинейногомеханического поведения. Проведенный нами анализ по специальнойкомпьютерной программе показал, что начальная энергия активациипроцесса релаксации существенно снижается при росте деформации, авеличина флуктуационного объема δ составляет 5.16 Ǻ3. При сравнениикривых с деформациями 2 и 4 % величина флуктуационного объема резкоуменьшается до 0.21 Ǻ3 и остается практически постоянной при сравнениикривой при деформации 2 и 5 % (δ = 0.2 Ǻ3).127Относительное изменение напряжения при разных температурахсвидетельствует о том, что при 20 и 35оС это изменение практическиодинаков (рисунок 4.46).
При более высоких температурах (50 и 70оС)относительные напряжения снижаются на большую величину, но при этомдоля относительного напряжения не уменьшается меньше 0.6. Такимобразом, исследованные материалы сохраняют высокую долю упругости.1,210,8αотн20 град35 град0,650 град70 град0,40,20020406080100120140160180200время, минРисунок 4.46 – Зависимости относительного спада напряжения отвремени при разных температурахПо результатам измерения релаксации напряжения при разныхтемпературах с помощью специальной компьютерной программы построенаобобщенная релаксационные кривая для исследованного образца (рисунок4.47).128Рисунок 4.47 – Обобщенная кривая для исследованного образцаКривая показывает, что со временем релаксирующее напряжениесначала снижается с относительно небольшой скоростью, а затем прибольших временах скорость существенно увеличивается.
Температурнаязависимость фактора сдвига logaT показана на рисунке 4.48. Она неподчиняется уравнению ВЛФ, а также другим выражениям, описанным вмонографиях [5-7]. Все это является следствием неравномерного изменениякривых релаксации напряжения с ростом температуры.Рисунок 4.48 – Температурная зависимость фактора сдвига logaT129В целом эксперименты показывают, что материал ДПК с матричнымполимеромполивинилхлоридомпоказываетумеренноеснижениерелаксирующего напряжения. Материал является устойчивым во времени иможет служить долгое время.4.5. Релаксация наряжения композиционного материала на основевторичного полипропилена, в который «запечатан» асбестВ работе [163] показана возможность «запечатывания» экологическиагрессивногоасбеста,которыйпоклассификацииМАИРявляетсяканцерогеном первой категории, в ПП.Кривые релаксации напряжения исходного вторичного ПП показаны нарисунке 4.49.Рисунок 4.49 – Кривые релаксации напряжения для исходного образца ППпри разных температурах: 1) 20оС, 2) 50оС, 3) 70оС, 4) 85оС, 5) 95оС, 6) 105оСНа рисунках 4.50 и 4.51 показаны зависимости начального и конечногонапряжения.
В интервале сравнительно низких температур введение даженебольшого количества асбеста в композицию существенно увеличивает эти130напряжения. При этом чем больше концентрация введенного асбеста, темусиливающий эффект проявляется на большем интервале температур.Рисунок 4.50 – Температурные зависимости начального напряжения ζ0,эксп.Исходный образец (1), содержание асбеста 3% (2) и 7% (3)Рисунок 4.51 – Температурные зависимости равновесного напряжения ζ∞.Исходный образец (1), содержание асбеста 3% (2) и 7% (3)На рисунке 4.52 приведены обобщенные кривые для образцов,содержащихразличноеколичествоасбеста.Хорошовидно,чтоненаполненный вторичный ПП обладает более низкими релаксирующими131напряжениями во всем интервале lnt по сравнению с наполненнымиобразцами.Рисунок 4.52 – Обобщенные релаксационные кривые для смесей ПП сасбестом.
1 – Весовая доля асбеста 7% (1), 3% (2) и 0% (3).Таким образом, достигается не только запечатывание асбеста вупаковочный материал на основе ПП, но и получение прочного,экологически безопасного и долговременно работающего композитногоматериала.132ЗАКЛЮЧЕНИЕИтоги выполнения исследования1. Разработаны и модифицированы расчетные схемы для оценкитемпературы стеклования полимеров на основе их молекулярной структуры,для оценки температур кипения растворов полимеров, что важно для методаэбуллиоскопии, а также показано, что процесс релаксации напряженияисследованных композиционных материалов описывается с коэффициентомкорреляции от 0,987 до 0,992 с привлечением ядра релаксации T1(η).2.
Установлено, что введение нанотрубок в полиэтилен приводит кдвукратному увеличению модуля упругости и возрастанию пределавынужденной эластичности; наибольший усиливающий эффект наблюдаетсяпри концентрации нанотрубок 0,1 мас.%. Наполнение полиэтилена сажейприводит к менее значительному возрастанию данных характеристик.3. Предельныемеханическиехарактеристикидостигаютмаксимального значения при наполнении полиэтилена нанотрубками,характеризующимися наибольшей удельной поверхностью, равной 1308 м2/г.4. Выявлено, что степень кристалличности полиэтилена возрастает от54 до 61% при его наполнении нанотрубками, что приводит к возрастаниюрелаксирующих напряжений и модулей наномодифицированных композитовпо сравнению с ненаполненным полиэтиленом.5. Исследованиепроцессоврелаксациинапряжениявнаномодифицированных композитах показало, что введение в полиэтиленнанотрубок приводит к увеличению релаксирующих напряжений примерно вдва раза на всем протяжении релаксационных кривых.
Показано, что порезультатам измерения во всем интервале температур и деформаций ипостроенияобобщенныхкривыхнаномодифицированныекомпозиты133обладаютлучшеймеханическойработоспособностьюилучшесопротивляются деформированию, чем ненаполненный полиэтилен.6. Исследование релаксационных свойств промышленных террасныхдосок с матричным полимером поливинилхлоридом показало умеренноеснижение релаксирующего напряжения (на 25 % при 20оС и на 35 % при70оС). Характер обобщенных кривых свидетельствует о длительной работематериала в условиях механического воздействия.7. Предложенарасчетнаясхемадляколичественнойоценкитемпературы кипения растворов полимера в органическом растворителе. Всерасчетыпроводятсянаосновехимическогостроенияполимераирастворителя, не требуют проведения предварительных экспериментов, и,следовательно, обладают прогностической силой. Сами же величинытемператур кипения важны для оценки молекулярной массы полимеровметодом эбуллиоскопии.8.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
