Практикум по химии и физике полимеров - Кузнецов Е.В.
Скачать (прямая ссылка):
Пример 1. Построить зависимость ат—T для полиизобути-лена по данным, полученным при измерении напряжения в условиях релаксации; принять температуру приведения T0 —298 К (см. рис. 8.3 и 8.5).
Для построения кривых ат—T подбирают все необходимые данные и вносят их в табл. 8.2.
Сначала в первую графу этой таблицы вносят значения температур, при которых проводились испытания. Затем по справочным
т, к
Ig Гр/Г0р0
Д Ig Qf
Ig ат пробное
T — T1 Ig ат
\gaT вычисленное
273,16+50 +25
+0 —20,2 —40,1 —49,6 —58,8 —65,4 —70,6 —74,1 —76,7 —80.8
0,02 +0,01 —0 —0,01 —0,02 —0,023 —0,025 —0,03 —0,032 —0,035 —0,04 —0,05
-0,7 0
1,1 0,8
1,9
1,25
1,53
1,4
1,32
1,04
0,85
1,56
-0,7 0
1,1 1,9 3,8 5,05 6,58 7,98 9,3 10,34 11,19 12.8
22,7 23,8
17,1 14,8 12,7
п,з
10,3 9,6
9,1 8.3
—0,65 0
0,97
2,1 3,87 5,09 6,6
8,1 9,6 10,9 П,9 12.9
таблицам находят плотность полимера и вычисляют поправку* тр/торо- В третью графу таблицы вносят значения расстояний, изме-
ренных между каждой парой соседних кривых, и записывают их KaKAlgaT (см. рис. 8.3.). Сдвиг релаксационной кривой вправо отмечается знаком «минус», а влево — «плюс». Выбранные значения Algar последовательно прибавляют к известной величине при Го и получают \gaT для каждой температуры (графа 4).
Затем вычисляют (t— то) lg#r- Эти данные используют для определения коэффициентов Ci и C2 в уравнении
ВЛФ. Для этого строят зависимость (t—Го)/lgar от разности температур t-tq (рис. 8.9). Если уравнение (8.14) записать в виде
О -25 -50 -75 -100
Рис. 8.9. Определение коэффициентов Ci и C2 в уравнении ВЛФ.
+
Ig ат C1 ' C1
(T-T0)
(8.19)
то тангенс угла наклона этого графика будет равен обратной величине коэффициента Ci, а отрезок /, отсекаемый на оси ординат, — отношение коэффициентов
IT =/
В данном примере tga = 0,23, а j = 32, следовательно Ci = 4,3, а C2= 140. Значения этих коэффициентов вводят в уравнение (8.14), вычисляют Ig ат (шестая графа таблицы) и строят кривую фактор
* Поправка на вертикальное смещение очень мала и в дальнейшем ею можно пренебречь.
сдвига — температура (см. рис. 8.5). Расчетные значения Ig ат представляют собой исправленные пробные значения и немного отличаются от них.
После выполнения всех расчетов строят обобщенную кривую (см. рис. 8.5). Для этого сдвигают на соответствующую величину AIg ат каждую кривую в сторону базовой, полученной при Г=298 К.
Пример 2. Релаксационный модуль полиизобутилена при 298 К равен 3•1O5 Па (3•1O6 дин/см2) при времени измерений 1 ч (см. рис. 8.5). Оценить модуль при времени измерений 1 ч и температуре 193 К.
Решение. По рис. 8.5 величина Igат при 193 К составляет около 12. Обобщенная кривая при /=10""12 ч дает значение модуля 109 Па (^1O10 дин/см2). Значение модуля увеличивается в 109/3-105^SOOO раз.
Работа 46. Изучение ползучести линейных и сетчатых полимеров
Цель работы. 1. Построение кривых ползучести в интервале температур, отвечающем переходной области.
2. Определение податливости и дискретных значений времени запаздывания.
3. Построение обобщенной кривой ползучести методом ВЛФ.
Образцы и оборудование
Фенолоформальдегидный полимер, эпоксидная смола в виде диска диаметром 20 мм и толщиной 5=2 мм. Прибор для изучения ползучести
Методика работы. Образец полимера помещают между горизонтальными ПИІНОЛЯМИ прибора (см. рис. 8.8) и прижимают его небольшим усилием [примерно 2•1O2 мН (20 гс)] через загрузочный шток к фиксирующей пятке. Не снимая груза, отклонением рычага 7 приводят горизонтальные пиноли 8 в контакт с образцом и фиксируют нулевое положение на отсчетном барабане измерительного устройства 2. Образец помещают в термостат и нагревают до заданной температуры. Затем образец термостатируют в течение 2 ч; корректируют нулевое деление на отсчетном барабане, нагружают образец расчетным грузом P и включают автоматику регистрации перемещений горизонтального диаметра образца. Расчетный груз при нагружении полимера подбирается так, чтобы деформация полимера под действием этой нагрузки не превышала 5%. Измерения проводят в момент окончания нагруже-ния, через 10, 20, 30, 45 и 60 с, затем через 5, 10, 15, 30 и 50 мин и далее через каждый час в течение 5 ч.
Опыты проводят в различных изотермических условиях с интервалом температур термостатирования 5 °С. Первый опыт начинают с температуры, близкой к Тс. Для каждого последующего опыта приготавливают новый образец. Результаты измерения
Ad (Z) и Z и расчетные значения D(Z), IgD(Z) и lg/ вносят в табл. 8.3.
Таблица 8.3
P= d = S =
Ad(O * JD(O IgD(O Ig/
На основании полученных данных строят графики в координатах D(Z)—/ и IgD(Z)—Ig/. Температурную зависимость фактора сдвига ат и обобщенную кривую IgD(Z)—/ строят так же, как и в работе 45.
Задание. 1. По кривым ползучести построить изохронные термомеханические кривые минутной и десяти минутной выдержки под нагрузкой.
2. Определить Тс и ее изменение в зависимости от времени действия нагрузки.