Материал: Структурные механизмы формирования механических свойств зернистых полимерных композитов

Рис. 3. КачсстпспимИ пил плблгодпемых о- экспериментах кривых нагружения в координатах Муни — Риплимв при растя жсини (а) и сжатии (б) многих элпсюмероо. ШтриховоИ линией показ она эаинсимостъ, иы'шелепнак с иомощью юхепщии» Мулл — Рлялнна

заданными длинами образующих их полимерных цепсП и заданной функциональностью СШИВОК [30].

Рассмотрим изотермические процессы деформирования образцов на ЛДМС при комнатных температурах. Используем с л е д у ю щ и е значении упругих констант материала: 6»= 1,4 МПа; 62 = М МПа. Постоянную Ат** будем вычислять по формуле

Атах “ \/5п!» |

где т , — масса одного моля полимерных цепей, измеренная п кг/моль. Данная зависимость отражает факт, установленный в рам­ ках статистической физики макромолекул. Расстояние между кон­ цами полимерных цепеII в их естественном иеэаишто.м состоянии пропорционально квадратному корню из длины цепи (т. е. нэ ее мо­ лекулярной массы). Получено это утверждение в рамках упрощен­ ного лрсдстанлсн ия о возможности оэаимоироннкноиснияэиеньси по­ лимерных цепеИ друг в друга (4, 7]. Выражение допускает уточнение с помощью моделей макромолекул с исключенным объемом, объем­ ным взаимодействием н т. д. Однако для лае сейчас этот момент нс существен.

На рис. 4 расчетные кривые растяжении сухого материала (у% = = <р = 0) сравниваются с соответствующими экспериментальными

Рис. 5. Экспериментальны*

дохлые и расчетлыс значении

(сШШШ линяя) откошеник коасгАпт Муни —Рнилиил С * ж

С \ в запискиостиот молекулл[>- ной ммгем цепей1Л1

Рас. 0.Экспериментальные дон­ ные я расчетная зависимость

(сплошпвя лнпня) НАЧАЛЬНОГО мадулн «долга ЦДМС пулкали*

зато О от содержании жидко­

го хошоысша. Со — модуль сдвига сухого вулкопкэата. Для мгтислслил лепо/п.эораггы сле­ дующие значения молекулярной шеей иоллмерных цепей т», гг/моль: 1 — 11; 2 — 7

ЮЩиИ прием. Согласие предложенному описанию (см. табл. 6), в координатах Мунц — Р ислипа начальный участок растяжения не является отрезком прямой, но описывается кривой линией, близ­ кой к прямой, Мы аппроксимировали его прямой линией, проходя­ щей через точки соответствующих удлинению материала А1 = 1,0 н А1 = 1.6, После этого константы определяли непосредственно с полученного графика (хак это показано на рис. 2). Такой прием по­ зволил сравнить теоретические аналоги констант Муни — Ривлниа с эксне])иментальны мц данными [30]. Вычисление выполнено для сухого пулкаиизата (р, = у» = 0, тл( = 21 кг/моль) в предположе­ нии, что в момент образовании сетки и нем содержалось 16% жидкой фазы (у>о = 0,16).

На следующем графике [рис. 6) показана снизь начального мо­ дуля сдоига с содержанием жидкой фазы. Теоретические кривые

Рис. 7, Экспериментальные дшныс, полученные на ллу* обры» кдк ПДМС, и рпс'(стиля кривая (сплошная линия, = О,I»V 3 <р, = О) одноосного нагружения сухого пулклшгеатп о хоорлннатик Муни — Рколнпа. Молохуллрплл масел полимерных ц тс1 т , = 21 кг/м о т.

Заиисимостн, представленные на |шс. 4-0, подтверждают разум­ ность используемого онисаиия. Подчеркнем еще раз, что мы не пре­ тендуем ла очень высокую точность предсказания свойств. Они ме­ няются лрн переходе от одной партии образцов х другой, зависят от множества факторов, которые нельзя описать с помощью только трех констант материала (рис. 7, (30]).

Содержание жидкоИ фазы » момент образования сотки су­ щественно влияет на упругие свойства системы, формирует их на стадии изготовления. Рассмотрим это па примере расчетных зави­ симостей растягивающей силы Р$отнесенной к начальному ссчешио образца от удлинения вдоль оси нагружения Л. Вулхаииэат ока­ зывает более жесткое противодействие внешней нагрузке, если о нем

Рис. 0. Эл1ШС11МО<11>раСГЯГИ11ПЮ-

щеИеилы, ошсссиноЯ к шющ/чди шгшльиого сечения образца, от удмшепкя материала. В расчета использованы условия <^0 = О, 2, ^ = V»- ОбьсммАи доли жидкого коыиоискта на мозшелг исиьиа- ■ашрсоосвсгстпснпй раппа: 1 —

0,1; 2 — 0,3; 3 — 0.5

находилось меньше жидкости на момент зашивания пеней и сетку (рис. 8). Однако прояплнетей это только ори больших удлинениях материала и никик нс отражается на начальном модуле сдвига элас­ томера. Натальный участок крипоН нагружения практически не за­ висит от ф><р. Получить дайны Ирезультат можно только с помощью представлении: о материале как о полимерной сетке, образованной цепями конечной длины.

Свойствиэластомеров находятся также в сильной зависимости от содержания пластификатора на момент испытания (рис. 9). Уве­ личение содержания жидкой фазы о пулкинизме приводит к умень­ шению его жесткости, В отличие ох рассмотренной выше ситуации эта закономерность проявляется как при больших, так и при ма­ лых удлинениях. Начальный модуль вулканкзатл сущестиепио за­ висит от содержания жидкой фазы а момент испытания (см. рис. 6). Расчеты, приведенные па графиках (см. рис. 8, 9), выполнены для значений хл* = 13 кг/моль.

5,2. Совместимость с жидкими комп итамн и прочность материала

Важную роль при описании совместимости полимера с пластифи­ катором играют значения параметра Хаггинса ,х- Зависимость его от концентрации пластификатора, и температуры во многом опреде­ ляет степень набухания эластомера, процессы массообмсиа жидко­ го компонента в системе, условия фазового разделения (стремление