Влияние структурной и динамической гетерогенности кристаллических полимеров на механику их деформирования

• Автор: Аверкин, Борис Алексеевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1985
• Место защиты: Ленинград
• Количество страниц: 174 c. : ил

1. ОПИСАНИЕ ДЕФОРМАЦИОННОГО ПОВЕДЕНИЯ ПОЛИМЕРОВ.

СТРУКТУРА И МОЛЕКУЛЯРНАЯ ДИНАМИКА ПОЛИМЕРОВ

1.1. Описание деформирования полимеров

1.2. Надмолекулярная структура аморфно-кристаллических полимеров

1.3. Молекулярная динамика в полимерах.

Флуктуационный свободный объем

1.4. Постановка задачи

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ ВОПРОСА О НЕЛИНЕЙНОСТИ ДЕФОРМИРОВАНИЯ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПОЛИМЕРОВ

2.1. Объекты исследования

2.2. Измерительные методики

2.3. Выяснение вопроса о нелинейности деформирования исследуемых полимеров

3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ДЕФОРМИРОВАНИЯ И РЕЛАКСАЦИИ ПОЛИМЕРОВ
3.1. Математическая модель, учитывающая неоднородность деформирования полимеров
3.2. Краткие сведения об используемых методах идентификации параметров математической модели деформационного поведения на ЭВМ
3.3. О применимости предлагаемой модели для
описания деформационного поведения аморфнокристаллических полимеров
4. ВЫЯСНЕНИЕ ФИЗИЧЕСКОГО СМЫСЛА ПАРАМЕТРА ПРИВЕДЕНИЯ. . У#7
4.1. Температурные зависимости деформации и плотности
полимеров

4.2. Температурная зависимость параметра приведения и ее анализ с точки зрения теории свободного
объема
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. ОБЩЕ ИТОГИ
ЛИТЕРАТУРА

Структурная гетерогенность является характерной особенностью реальных кристаллических твердых тел, в том числе и полимерных. Низкомолекулярные твердые тела (металлы, кристаллы с ионными или ковалентными связями, молекулярные кристаллы) имеют элементами структуры: блоки мозаики, фрагменты, зерна, разделенные сравнительно тонкими граничными зонами. Физические свойства таких тел (и прежде всего механические: деформируемость и прочность) в значительной, а нередко - и в решающей степени зависят от их структурной гетерогенности. Поэтому разработка структурномеханической проблемы для низкомолекулярных твердых тел составляет одну из важнейших научных и технических задач.
Структура твердых кристаллических полимеров обладает интересной спецификой. Здесь основные элементы структуры - кристаллиты, а также и более крупные (надмолекулярные) элементы: сфе-ролиты, фибриллы, ламели, разделены широкими аморфноподобными областями, сравнимыми по размерам с размерами кристаллитов. Эти области состоят из цепных молекул, переходящих из одного элемента структуры в другой, и обладают значительно более высокой эластической податливостью, чем кристаллиты.
Таким образом подобные полимеры представляют собой своеобразные композиционные материалы, в которых жесткие и податливые элементы содержатся в соизмеримых объемных соотношениях (в отличие от низкомолекулярных твердых тел). Это, естественно, обуславливает разнообразные особенности реакции полимерных тел на механические воздействия.
Говоря о неоднородности объема полимера в отношении меха-

гидростатического давления от атмосферного до 2640 МПа (26,4 <5'ар) ширина линии полиэтилена менялась от 0,7 до 9,5 Гс. В политетрафторэтилене при давлении 700 МПа был зафиксирован фазовый переход, Более поздние измерения, выполненные на полиэтилене и тефлоне /76, 77/, подтвердили и расширили данные о торможении молекулярной подвижности гидростатическим давлением. Всестороннее сжатие тормозит молекулярное движение и сдвигает область перехода к более высоким температурам. Эффект давления полностью обратим. Все авторы /75-77/ объясняют ослабление подвижности под давлением уменьшения свободного объема в теле.
Влияние одноосного нагружения на молекулярную подвижность в аморфно-кристаллических полимерах впервые исследовали С.НДурков и Е.Н. Егоров /78/. Ими было обнаружено увеличение ширины линии в нагруженном состоянии для волокон капрона (рис.10) и лавсана при комнатной температуре и выше.
Наиболее сильное влияние на форму спектра было зарегистрировано при повышенной температуре, когда в спектре имелась узкая компонента (рис.10,а). Интенсивность узкой линии заметно уменьшалась с увеличением нагрузки (деформации). Узкая компонента обусловлена микроброуновским движением макромолекул аморфных областей. Уменьшение молекулярной подвижности авторы объяснили обеднением набора возможных конформаций, которые может принимать макромолекула при увеличении расстояния между точками закрепления в результате растяжения под действием внешней силы, В работе /79, 80/ было обнаружено, что для ориентированных капрона и лавсана отношение площади узкой компоненты к общей площади ЯМР спектра {(1т.) при фиксированной температуре уменьшается линейно с деформацией. Величина /^(подвижная фракция) характеризует долю молекул, участ-