Напряжения в полимерных кристаллах, вызываемые внутренней атомно-молекулярной динамикой

• Автор: Кулик, Виталий Борисович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 127 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

1 Состояние вопроса в области проводимых исследований

2 Методика эксперимента

2.1 Кюветы для измерения ИК-спектров

2.2 Кюветы для получения римановских спектров

2.3 Особенности получения ИК-сиектров

2.4 Особенности регистрации римановских спектров

2.5 Обработка результатов измерений

2.6 Дополнительные методы исследования (рентгеновская

дифракция)
2.7 Объекты исследования
3 Исследование и оценка деформаций и напряжений в полимерных кристаллах при тепловых и нулевых колебаниях
3.1 Исследование термической деформации нанокристаллов
полиэтилена
3.1.1 Результаты, полученные методами рамановской спектроскопии
3.1.2 Определение параметра Грюнайзена для валентных колебаний С-С
3.1.3 Температурные зависимости тепловой деформации регулярных транс-последовательностей в ПЭ
3.1.4 Результаты исследований тепловой деформации нанокристаллов ПЭ, полученные методом рентгеновской дифракции
3.1.5 Механизмы термической деформации полимерных кристаллов
3.2 Природа температурных зависимостей деформации
3.2.1 Данные рентгеновской дифракции
3.2.2 Данные рамановской спектроскопии
3.2.3 Связь деформации с амплитудой и энергией
3.3 Вклад нулевых колебаний в колебательную динамику и
деформацию нанокристаллов ПЭ
3.3.1 Экстраполяция температурных зависимостей
3.3.2 Анализ температурной зависимости ширины полосы в рамановском спектре
3.4 Напряжения в полимерных кристаллах
3.4.1 Напряжения, вызываемые валентными колебаниями
3.4.2 Напряжения, вызываемые поперечными колебаниями
3.4.3 Напряжения на межмолекулярных связях в полимерных кристаллах
3.5 Результаты исследований других полимеров
3.6 Выводы к главе
4 Влияние размеров кристаллитов на напряжения на скелете полимерных молекул
4.1 Результаты, полученные при помощи рамановской
спектроскопии
4.2 Результаты теоретического анализа
4.3 Выводы к главе
5 Тепловые и флуктуационные деформации химических связей в поверхностных и граничных слоях полимеров
5.1 Изменения частоты и формы полос регулярности в ПК- и римановских спектрах поверхностных и граничных слоев полимеров и композитов
5.2 Деформация химических связей в поверхностных и граничных
слоях полимеров и композитов
5.3 Возбужденные химические связи в поверхностных и
граничных слоях полимеров
5.4 Механизм влияния поверхности и границ раздела на
деформацию химических связей
5.5 Выводы к главе
Заключение
Список использованных источников

Из рис. З.Зв видно, что зависимость V = /(ст) линейна при всех температурах испытаний
у(ст) = у(о- = 0)-сса = у(о)-а£сес (3-1)
Здесь у(а - 0) - частота максимума полосы для ненагруженного образца, а — механоспектроскопический коэффициент, Ес - модуль Юнга кристалла ПЭ. Из наклона зависимости у(с>) следует, что а = - (5,7 ± 0,1) (смТПа)'
Смещение частоты валентных колебаний С-С под действием одноосного растягивающего напряжения теоретически и экспериментально изучено в работах [64 - 67]. В них получены значения а в пределах 3
5,9 (смТПа)'1.
Основная причина низких значений а, найденных при экспериментальных исследованиях - отсутствие учета пластической деформации образца, обусловливающая неравномерность распределения нагрузки по сегментам молекул и нелинейность зависимости смещения частоты от напряжения. Другая-причина - малость величины смещения, которая для исследованных образцов не превышала несколько обратных сантиметров. Поэтому указанную нелинейность было трудно заметить.
Значительно большего смещения ~15 см'1, удалось достичь авторам работы [64] при гидростатическом сжатии ПЭ. Оказалось, что зависимость частоты от напряжения при всестороннем сжатии линейна во всем исследованном диапазоне давлений. Этот результат согласуется с общепринятыми'представлениями о том, что при всестороннем сжатии нагрузка распределена по микрообъемам тела равномерно. Найденное в работе [67] значение механоспектроскопического коэффициента составило а = 5,5557 (смТПа)"1. Известно, что при всестороннем сжатии изменение объема полимера происходит главным образом из-за изменения расстояния между макромолекулами и в меньшей степени из-за деформации валентных углов и связей. В связи с этим истинная величина а не может быть меньше 5