В других видах динамических экспериментов, например при диэлектрических измерениях, широко используются диаграммы Арганда, в которых строятся графики зависимости кажущейся составляющей от истинной. Получаются плавные, искаженные полукруглые или круглые дуговые графики, в которых точки вдоль графика соответствуют каждому использованному значению частоты. Искажение дуги или ее ограничение на угле, меньшем 180° (часть полукруга), связаны с наличием более одного харак-

Рис. 13.1, а. Идеализированное представление динамических механических свойств твердого (сшитого) полимера:

I — стеклообразный; 2 — вязкоэластический; 3 — резиноподобный

Рис. 13.1, б. Идеализированная диаграмма Арганда для механических свойств вязкоэластического твердого вещества: I — высокая частота; 2 — низкая частота

Рис. 13.2. График Арганда динамического механического анализа (ДМА) для полиэфирной пленки (ср. с рис. 13.5):

1 — наблюдается; 2 — вычислено теристического времени или с распределением характеристических времен. Представить эти параметры на диаграмме Арганда легче, чем другими способами. Существенно ограниченный диапазон частот, пригодных для динамических механических измерений, ограничивает применение последних. Однако в работах [7, 8] показано, что метод может быть вполне приемлем, особенно когда требуются сравнения с данными других динамических испытаний, например диэлектрических. Недавно в работах [9—11] использованы диаграммы Арганда для исследования результатов динамических механических испытаний высыхающих алкидных и эмульсионных красок. В этих работах выведено простое уравнение, и путем сравнения с результатами электронной микроскопии и других физических методов анализа найдены параметры этого уравнения, связанные со степенью сшивки и целостностью пленки. В работе [12] также дан теоретический обзор по использованию диаграмм Арганда и связь последних с динамическими механическими измерениями свойств пленок.

Примеры для иллюстрации этих данных даны на рис. 13.1, а и 13.1, б в виде идеализированных кривых. На рис. 13.2 приведены некоторые экспериментальные результаты, полученные из неопубликованных данных автора; для полиэфирных пленок б" и б' аналогичны, но не идентичны с G" и G'.

13.3. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЛИМЕРОВ

Так же, как и в случае вязкоэластических свойств полимеров, ниже дано только очень краткое введение; более подробные

Рис. 13.3. Идеализированные кривые напряжение — удлинение для хрупкого (о) и пластичного (б) разрушения твердых веществ сведения можно найти в специальных книгах и обзорах. При рассмотрении основных свойств полимеров можно выделить два основных вида разрушения: гибкое (ползучесть) и хрупкое (растрескивание). На рис. 13.3, а и 13.3, б приведены идеализированные кривые напряжение — удлинение для этих двух типов разрушения.

Если сила приложена к образцу в течение короткого времени, например в случае удара, то этого времени недостаточно, чтобы вызвать пластическую деформацию, т. е. чтобы полимерные молекулы или звенья успели переместиться друг относительно друга и занять новые равновесные положения. Следовательно, полимер реагирует на воздействие подобно гибкому стеклу (рис. 13.3, а), и при условии, что напряжение не превысит определенного предела, хрупкого разрушения не происходит. В принципе, возможно вычислить предел прочности при хрупком разрушении, зная энергии связей и межмолекулярные силы (см., например |17]). На практике, однако, значения этих величин на несколько порядков ниже найденных теоретически. Это обычно связано со структурными неоднородностями образца (щели, трещины, включения инородных частиц, присутствие деструктированного полимера), которые приводят к локальной концентрации напряжений. Такой вывод делает Гриффит |18] на основании теории хрупкого разрушения твердых веществ, которая опирается на предположение, что именно трещины ответственны за снижение прочности по сравнению с теоретической. Хотя эта простая теория имеет многочисленные существенные недостатки и многократно дополнялась (см., например [19]), ее основные положения, несомненно, правильны и неоднократно подтверждены [20].


⇐ вернуться назад| |читать дальше ⇒