Вход

Вязко-упругие свойсвта эпоксиаминных композиций и релаксационные переходы в них

Рекомендуемая категория для самостоятельной подготовки:
Курсовая работа*
Код 169589
Дата создания 2012
Страниц 28
Источников 6
Мы сможем обработать ваш заказ (!) 29 марта в 12:00 [мск]
Файлы будут доступны для скачивания только после обработки заказа.
1 340руб.
КУПИТЬ

Содержание

ВВЕДЕНИЕ
1ОСОБЕННОСТИ ВЯЗКО-УПРУГИХ СВОЙСТВ ЭПОКСИАМИННЫХ КОМПОЗИЦИЙ
1.1Структура и свойства эпоксиаминных композиций
1.2Внутренние напряжения
2РЕЛАКСАЦИОННЫЕ ПЕРЕХОДЫ В ЭПОКСИАМИННЫХ КОМПОЗИЦИЯХ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Фрагмент работы для ознакомления

Величина деформации образца будет ниже равновесной (рис. 2.7, 1), так как скорость перестройки формы макромолекул меньше скорости прилагаемого напряжения. Деформация частично обусловлена изменением расстояний между макромолекулами и их взаимным перемещением. На начальном участке кривой (I) деформация мала и имеет преимущественно гуковскую природу, на участке II происходит раскручивание макромолекул и преобладает высокоэластический механизм. На участке III деформируются частично выпрямленные макромолекулы, что связанно с деформацией валентных углов, т. е. вновь преобладает гуковская деформация.
При разгрузке образца скорость разгружения больше скорости возвращения макромолекул в недеформированное состояние: образец не успевает полностью сократиться, и значение деформации оказывается в каждый момент времени разгружения больше равновесного.
Рис. 2.7. Зависимость нагрузка-удлинение для аморфного полимера:1 – растяжение образца со скоростью, большей, чем скорость перестройки элементов структуры; 2 – сокращение образца со скоростью, большей, чем скорость перестройки элементов структуры;
1’, 2’ – совпадение кривой растяжения и сокращения при деформировании образца со скоростью, меньшей, чем скорость перестройки элементов структуры
Если при деформации не происходило необратимое смещение макромолекул вследствие вязкого течения, то по достижении макромолекулами равновесной свернутой конформации остаточное удлинение образца равно нулю. Если же вязкое течение имело место, то образец никогда уже не примет свою прежнюю форму, и истинная остаточная деформация в нем соответствует величине смещения макромолекул [1, с. 96].
Поскольку время релаксации очень сильно зависит от молекулярной массы полимера, а размеры макромолекул распределены, как правило, в достаточно широком интервале значений, реальный полимер обладает широким набором, или спектром времен релаксации. Существование спектра времен релаксации сильно затрудняет исследование равновесных свойств полимеров и в каждом отдельном случае можно говорить о степени приближения к данных наших исследований к реалиям.
Очень существенно влияние релаксационных явлений на процесс стеклования полимеров. Стеклование резко ограничивает подвижность различных звеньев макромолекулярных цепей. Однако основной процесс стеклования (α -переход) связывают с замораживанием сегментальной подвижности.
Рассмотрим некоторые явления, наблюдаемые при переходе через температуру стеклования полимера (Тс) на примере изменения удельного объема полимера при изменении температуры. Изменение величины удельного объема связано со способностью макромолекул или их сегментов, боковых привесок перемещаться в процессе теплового движения. С уменьшением температуры величина таких перемещений падает и удельный объем уменьшается. При температуре стеклования (α - переход) сегментальная подвижность прекращается и остаются лишь колебательные процессы различных элементов цепи. Состояние в котором «заморозится» сегментальная структура полимера сильно зависит от степени приближения ее к равновесному состоянию, а, следовательно, определяется скорость охлаждения.
Рис. 2.8. Изменение удельного объема при охлаждении полимера: 1 – быстрое охлаждение; 2 – медленное охлаждение
Обычно зависимость Vуд от Т практически линейна по обе стороны от температуры стеклования. Однако наклон дилатометрической прямой меняется при переходе через Тс очень существенно (рис. 2.8). На рисунке представлены дилатометрические записи Vуд от Т при разных скоростях охлаждения. При большой скорости охлаждения (1), в силу значительной незавершенности процессов релаксации, зависимость идет существенно выше, чем при малой скорости охлаждения (2). Полимер застекловывается при большей Тс со значительно большей долей свободного объема в стеклообразном состоянии. Таким образом, полимер, оказывается, хранит память о параметрах процесса, приведшего к стеклованию, «помнит» свою предысторию [3, с. 112].
Рис. 2.9. Температурная зависимость тангенса механических потерь изотактического полипропилена
Подобная «память» остается и при замораживании не только сегментов, но и других элементов макроцепи. Замораживание и размягчение подвижности элементов макромолекул сопровождается совершением работы внешних сил или над внешними силами. Поэтому процесс сопровождается скачкообразным изменением доли поглощением энергии и ведет к скачку энергетических потерь, характеризуемому тангенсом механических потерь tgδ. Зависимость tgδ от температуры является очень чувствительным к степени молекулярной подвижности в полимере методом исследования. В частности на рис. 2.9 представлена температурная зависимость tgδ от температуры для изотактического полипропилена. На зависимости проявляются как минимум три перехода. α -переход соответствует размораживанию сегментальной подвижности макроцепей. β -переход отвечает за движение более мелких структурных групп. γ -переход соответствует реализации подвижности метильных боковых привесков. Любое внешнее воздействие на структуру полимера, например введение частиц наполнителя ограничивающих подвижность макромолекул, существенно изменяет форму и положение на температурной зависимости всех трех переходов [4, с. 108].
Большой интерес представляет поведение эпоксиаминных композиций при статических нагрузках. На рисунке 2.10 показаны характерные кривые релаксации напряжения эпоксиаминного композита при комнатной температуре. Они имеют S-образную форму, характерную для большинства полимеров. При малых начальных деформациях наблюдается довольно большой начальный линейный участок. С течением времени все релаксационные кривые сливаются при некотором равновесном уровне напряжения , при котором деформация далее не развивается. Значения в области стеклообразного состояния уменьшаются с ростом температуры. Наличие этого уровня напряжения, ниже которого релаксация более не развивается, свидетельствует о существовании «безопасного напряжения», которое материал может выдерживать длительное время. Ниже этого «безопасного уровня», т. е. при небольших начальных деформациях, полимер проявляет линейное вязко-упругое поведение с ограниченной ползучестью. При начальных деформациях выше определенного уровня поведения полимера становится нелинейным, развивается неограниченная ползучесть, и полимер разрушается. Эти закономерности имеют большое значения для работы полимера в наполненных системах и на подложках, так как в соответствии с ними, внутренние напряжения не могут полностью релаксировать.
Рис. 2.10. Кривые релаксации напряжения эпоксидной смолы ЭД-20, отвержденной полиэтиленполиамином при начальной деформации 1,5 (1) и 3% (2)
Для эпоксиаминных композиций, как и для других пространственных полимеров, с увеличением концентрации узлов сетки кроме повышения температуры стеклования наблюдается увеличение ширины α-перехода и уменьшение его интенсивности. Релаксационные характеристики в области α-перехода и в стеклообразном состоянии зависят также от предыстории образца. В некоторых случаях α-максимум имеет сложную форму и расщепляется на два или более компонентов, которые после отжига образца часто сливаются в один максимум. Это свидетельствует о неоднородности и неравномерности сетки непосредственно после отверждения.
Влияние плотности сшивания на γ- и β-переходы менее исследовано и менее однозначно. Положение γ-перехода может смещаться как вверх, так и вниз по температурной оси и во многих случаях не завит от частоты сетки. Кроме того, γ-переход обычно является результатом наложения нескольких типов молекулярного движении, подчиняющихся разным закономерностям.
β-переходы также представляют собой, как правило, сложные процессы и их отнесение еще более затруднено. Для эпоксидных смол они исследованы более подробно, однако полученные данные не позволяют сделать общих заключений. В ряде работ не обнаружено зависимости температуры максимума β-перехода от концентрации узлов сетки. В то же время, по данным работ, увеличение плотности сшивания эпоксидного полимера за счет уменьшения молекулярной массы олигомера или функциональности амина приводит к значительному увеличению Тβ, причем авторы этих работ считают возможным по изменению Тβ контролировать степень отверждения полимеров, так как этот максимум лежит в области стеклообразного состояния, и при его определении не вызывает доотверждения полимера, которое происходит при нагревании недоотвержденного полимера выше температуры стеклования. Если правильно указанное выше отнесение β-перехода к движению оксиэфирного фрагмента – О – СН2 – СН(ОН) – СН2 – основной цепи молекулы, то повышение Тβ может быть связано с общим уменьшением подвижности цепи при увеличении плотности сшивания. Релаксационные γ- и β-переходы слишком сложны и мало исследованы, чтобы можно было делать какие-либо общие заключения, однако они дают информацию о молекулярном движении в стеклообразном состоянии и в значительной степени определяют характеристики эпоксиаминных полимеров в этой области.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, в ходе проведенной работы были изучены свойства эпоксиаминных композиций, а также релаксационные переходы в них.
Эпоксиаминные полимеры и их деформационные вязко-упругие свойства, в том числе и аномалия вязкости, являются следствием релаксационного механизма деформации. Существенной особенностью полимеров является то, что релаксационные процессы  перегруппировки цепных макромолекул и их агрегатов под действием внешних сил протекают чрезвычайно медленно, не заканчиваясь иногда в течение многих суток. При действии внешних сил на простые жидкости величины сил межмолекулярного взаимодействия и размеры молекул таковы, что эти перегруппировки при комнатной температуре протекают очень быстро, за ничтожные доли секунды. Очевидно, что чем выше вязкость при прочих равных условиях, тем медленней протекают релаксационные процессы. Полимеры, обладающие очень длинными молекулами и имеющими огромную вязкость, пример такого явления.
Полимеры обладают определенной  гибкостью  цепей, что очень усложняет релаксационные процессы. Гибкость макромолекул полимера означает некоторую свободу движения отдельных ее частей. Перемещение же этих участков, размеры которых могут быть весьма различны в разные моменты времени и в разных местах макромолекул, будет происходить с различной скоростью. Поэтому у полимеров наблюдается сложный релаксационный процесс, состоящий из множества одновременно идущих простых релаксационных процессов с весьма различными временами релаксации.
Полимеры, состоящие из макромолекул, способны к образованию различных надмолекулярных структур и имеют различную молекулярную массу. Все эти образования обладают различной подвижностью и разным временем релаксации. Поэтому  релаксационные процессы в полимерах могут быть описаны с помощью широкого набора времен релаксации, содержащего как очень малые, так и очень большие их значения, т. е. спектром времен релаксации.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Арзамасов Б. Н. Материаловедение: учебник для вузов. / Под ред. Арзамасова Б. Н. – М.: МГТУ им. Баумана, 2008.
Дебердеев Т. Р., Гарипов Р. М., Сычева М. В., Улитин Н. В., Фомин А. А., Иржак В. И. Описание топологической структуры модифицированных циклокарбонатом эпоксиаминных систем // Вестник Казанского технологического университета. – 2008. – Т.5. – C.112-118.
Дж. Ферри. Вязкоупругие свойства полимеров. Пер. с англ. под ред. В. Е. Гуля. М., Изд. ин. литер., 1963. - 536 с.
Кочнова З. А., Жаворонок Е. С., Чалых А. Е. Эпоксидные смолы и отвердители: промышленные продукты. – М.: Пэйнт-Медиа, 2006. – 200 с.
Нильсен Л. Механические свойства полимеров и полимерных композиций. Пер. с англ. под ред. П. Г. Бабаевского, М., Химия, 1978. - 312 с.
Тобольский А. Свойства и структура полимеров. Пер. с англ. под ред. Г. Л. Слонимского, Г. М. Бартенева. М., Химия, 1964. - 322 с., гл. 3, 4.
2

Список литературы [ всего 6]

1.Арзамасов Б. Н. Материаловедение: учебник для вузов. / Под ред. Арзамасова Б. Н. – М.: МГТУ им. Баумана, 2008.
2.Дебердеев Т. Р., Гарипов Р. М., Сычева М. В., Улитин Н. В., Фомин А. А., Иржак В. И. Описание топологической структуры модифицированных циклокарбонатом эпоксиаминных систем // Вестник Казанского технологи-ческого университета. – 2008. – Т.5. – C.112-118.
3.Дж. Ферри. Вязкоупругие свойства полимеров. Пер. с англ. под ред. В. Е. Гуля. М., Изд. ин. литер., 1963. - 536 с.
4.Кочнова З. А., Жаворонок Е. С., Чалых А. Е. Эпоксидные смолы и отвердители: промышленные продукты. – М.: Пэйнт-Медиа, 2006. – 200 с.
5.Нильсен Л. Механические свойства полимеров и полимерных ком-позиций. Пер. с англ. под ред. П. Г. Бабаевского, М., Химия, 1978. - 312 с.
6.Тобольский А. Свойства и структура полимеров. Пер. с англ. под ред. Г. Л. Слонимского, Г. М. Бартенева. М., Химия, 1964. - 322 с., гл. 3, 4.
Очень похожие работы
Пожалуйста, внимательно изучайте содержание и фрагменты работы. Деньги за приобретённые готовые работы по причине несоответствия данной работы вашим требованиям или её уникальности не возвращаются.
* Категория работы носит оценочный характер в соответствии с качественными и количественными параметрами предоставляемого материала. Данный материал ни целиком, ни любая из его частей не является готовым научным трудом, выпускной квалификационной работой, научным докладом или иной работой, предусмотренной государственной системой научной аттестации или необходимой для прохождения промежуточной или итоговой аттестации. Данный материал представляет собой субъективный результат обработки, структурирования и форматирования собранной его автором информации и предназначен, прежде всего, для использования в качестве источника для самостоятельной подготовки работы указанной тематики.
bmt: 0.00512
© Рефератбанк, 2002 - 2024