Практикум по химии и физике полимеров - Кузнецов Е.В.
Скачать (прямая ссылка):
Следует заметить, что деформация в этом приборе не сохраняется строго постоянной. Однако если модуль упругости пружины существенно выше модуля упругости образца, то релаксация напряжений с достаточно хорошим
Рис. 8.7. Принципиальная схема прибора для исследования релаксации напряжений:
1,2 — тензометрический датчик; 3 — стержень; 4 — растягивающий стержень; 5 — стопор; 6 — винт стопора; 7 — прокладка; 5 —скоба; 9, 10, // — блок держателя пружины и датчика; 12 — плоские пружины; 13 — винт установки на нуль; 14 — основание прибора; 15 — термостат; 16 — стальная тяга; 17 — зажимы; 18 — образец.
приближением будет соответствовать условию постоянной деформации.
Релаксационный модуль в опытах на растяжение при условии /і<С/ вычисляется по формуле
ev)=-^ (8л6)
где /i=/—10 — приращение расчетной длины образца после начального деформирования; b=F/l0— отношение площади расчетной части образца к его начальной длине; P(t)—нагрузка, изменяющаяся во времени.
Рис. 8.8. Принципиальная схема прибора для исследования ползучести.
В опытах с большими деформациями для определения E(t) следует пользоваться выражением, учитывающим нелинейность связи между нагрузкой и деформацией:
u //Z0-(VO2
Для измерения ползучести можно воспользоваться установкой, показанной на рис. 8.8. Образец в виде диска сжимается постоян-
но
ным усилием, приложенным в вертикальном направлении. Деформация ползучести регистрируется по изменению горизонтальных размеров образца (его диаметра). Образец укрепляется между регулируемой по высоте пяткой І, горизонтальными пинолями 8 и загрузочным штоком 6. Пятка с контргайкой ввернута в крестовину 9, которая соединена с несущей плитой 3 четырьмя колонками 4. Несущая плита укреплена на двух штангах корпуса с помощью муфт и может передвигаться по вертикали. На несущей плите размещены рычажные механизмы передачи горизонтального смещения и колонка загрузочного рычага. На этой же плите смонтированы измерительные устройства горизонтального и вертикального смещения. Рычажный механизм передачи горизонтального смещения состоит из шарнирного контактного рычага 7, на верхнем плече которого помещается подвижный хомутик с контактной иглой. Нижнее плечо рычага имеет базовую полированную плоскость, в которую упирается наконечник горизонтальной пиноли 8. Горизонтальная пиноль связана с бобышкой через плоские пружины 5, выполненные в виде параллелограмма. Смещение горизонтального размера (диаметра) образца регистрируется с помощью устройств 2. Установка снабжена термостатом, работающим в заданном температурном режиме.
В этих опытах податливость D(t) определяется по формуле
Ad(t)S
D(t)= -—- (8.18)
w P(v+ 0,273) v 7
где kd(t)—приращение горизонтального размера (диаметра); S — толщина диска; P — усилие; V — коэффициент Пуассона (v=0,5).
Работа 45. Изучение релаксации напряжений в линейном полимере
Цель работы. 1. Построение кривых релаксации напряжений в интервале температур, отвечающих переходной области.
2. Определение релаксационного модуля и дискретных значений времени релаксации.
3. Построение обобщенной кривой релаксации напряжений методом ВЛФ.
Образцы и реактивы
Пластифицированный поливинил- Различные типы каучуков
хлорид Краситель с белым пигментом
Оборудование
Релаксометр Микрометр
Штанцевый вырубной нож Разметная скоба
Гидравлический пресс Резиновая подложка
Методика работы. Образец полимера укладывают на резиновую подложку и помещают в гидравлический пресс. На полимер устанавливают вырубной нож и давлением пуансона пресса вырубают образец в виде двойной лопатки. На полученном образце с по-
мощью разметочной скобы, базовые выступы которой предварительно окрашивают, наносят риски расчетной базы длиной Io и измеряют микрометром площадь поперечного сечения F. Подготовленный образец закрепляют в зажимах прибора и помещают в термостат с заданной температурой. После 30 мин прогрева образец в течение примерно 10 с подвергают растяжению до длины
/(-^^•100^30%). Контроль деформации осуществляют с помощью катетометра. Измерения проводят в момент окончания на-гружения, через 10, 20, 30, 45 и 60 с, а затем через 5, 10, 15, 30 и 60 мин и далее через каждый час в течение 5 ч. Опыты повторяют в различных изотермических условиях с интервалом температур термостатирования 5 °С. Первый опыт начинают с температуры, близкой к T0 исследуемого полимера. Для каждого последующего опыта приготавливают новый образец. Результаты измерений и расчетные значения E(t), Ig E(t) и Ig (t) вносят в табл. 8.1.
Таблица 8.1
T =
F =
I =
Нагрузка Р( t)
Время t
Модуль E (t)
Ig E (t)
На основании полученных данных строят графики в координатах E(t)—t и Ig E (t)—\g t для всех температур термостатирования. Далее определяют фактор сдвига аг, для чего необходимо заполнить табл. 8.2.
Таблица 8.2
т, к
Ig Гр/Гср0
A Ig aj
Ig ат пробное
T-T0 Ig ат
Ig ат вычисленное
По данным табл. 8.2 строят кривую зависимости фактора сдвига ат от температуры, а затем — обобщенную кривую Ig E(t)—lg/.
