Характеристики механических свойств деформированных волокнистых материалов, методы их оценки и прогнозирования

• Автор: Цобкалло, Екатерина Сергеевна
• Шифр специальности: 05.19.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 468 с. : ил

Содержание работы

Введение

Определение научного направления исследований. Цели и задачи

Научные и практические аспекты работы

Глава 1. Структурные процессы и механическое поведение волокнистых материалов.

1.1.Структурные процессы при механических воздействиях на полимерные материалы.

1.1.1 .Молекулярные разрывы и деформация полимеров.

1.1.2. Конформационные, ориентационные процессы и деформирование полимеров

1.1.3. Влияние межмолскулярного взаимодействия и надмолекулярного строения на деформационные и прочностные характеристики полимерных материалов.

1.1.4. Структурные изменил при деформировании натуральной кожи.

1.2. Деформационные и прочностные характеристики полимерных материалов.

1.2.1. Упругие, высокоэластические и пластические деформации
1.2.2. Остаточные деформации показатель стабильности структуры и важнейшая характеристика эксплуатационных свойств
1.2.3. Влияние температуры и влаги на характеристики деформационных и прочностных свойств синтетических волокон
1.2.4. Релаксационные процессы в натуральных кожах.
1.2.5. Оценка прочностных и деформационных характеристик полимерных материалов из диаграмм растяжения.
1.2.6. Аналитическое описание и прогнозированиеупругорелаксационных процессов в полимерах.
Глава 2. Исследуемые материалы и методы испытаний
2.1 Исследуемые материалы
2.1.1. Обоснование выбора исследуемых синтетических нитей, ниток и
их исходные характеристики.
2.1.2. Исследуемые образцы натуральных кож.
2.2. Методы исследований.
2.2.1.Методы исследования деформационных и прочностных свойств
2.2.2.Метод инфракрасной спектроскопии.
2.2.3.Метод электронной сканирующей микроскопии
2.3.Статистическая обработка результатов измерений. Оценка
погрешностей
Глава 3. Характеристики деформационных свойств и структурные процессы в полиолефиновых нитях. Остаточный компонент деформации .
3.1. Деформационные характеристики полипропиленовой пленочной нити. Остаточный компонент деформации.
3.2. Процессы молекулярной деструкции и их связь с деформационными характеристиками у полипропиленовых пленочных нитей.
3.3. Деформационные характеристики высокомодульной полиэтиленовой нити, полученной по гельтехнологии
3.4. Обсуждение результатов
3.5.0сновные результаты и выводы.
Глава 4. Структурные процессы и характеристики механических свойства волокон и нитей амидного ряда.
4.1. Структурные процессы в волокнах амидного ряда при механических и температурных воздействиях.
4.1.1. Исследование мол екулярнодеструкционных процессов в синтетических волокнах амидного ряда методом инфракрасной спектроскопии
4.1.2. Исследование влагосодержания и межмолекулярных взаимодействий у синтетических волокон амидного ряда методом инфракрасной спектроскопии.
4.2. Характеристики деформационных и прочностных свойства нитей амидного ряда, полученных из гибкоцепных полимеров.
4.2.1. Характеристики механических свойств нитей, полученных из гибкоцепных полимеров. Остаточный компонент деформации.
4.2.2. Влияние повышенных температур на характеристики деформационных и прочностных свойств нитей, полученных из гибкоцепных полимеров
4.3. Характеристики деформационных и прочностных свойств нитей амидного ряда, полученных из жесткоцепных полимеров
4.3.1. Характеристики механических свойств нитей, получешгых из жесткоцепных полимеров. Остаточный компонент деформации
4.3.2. Влияние повышенных температур и влагосодержания на характеристики деформационных и прочностных свойства нити армос
4.3.3. Влияние повышенных температур и влагосодержания на характеристики деформационных и прочностных свойств нити терлон.
4.4. Характеристики деформационных и прочностных свойств нитей амидного ряда, полученных из среднежесткоцепных полимеров
4.4.1. Характеристики механических свойств нитей, полученных из среднежесткоцепных полимеров. Остаточный компонент деформации
4.4.2. Влияние повышенных температуры на характеристики деформационных и прочностных свойств нитей, полученных из
среднежесткоценных полимеров
4.5. Обсуждение результатов.
4.6.0сновные результаты и выводы .
Глава 5. Характеристики деформационных и прочностных свойств полиакрилонитрильных и полиэфирных нитей, жгутов и ниток
5.1. Характеристики деформационных и прочностных свойств полиакрилонитрильных нитей и жгутов. Остаточный компонент деформации
5.2. Характеристики деформационных и прочностных свойств полиэфирных нитей и ниток. Остаточный компонент деформации
5.2.1. Характеристики механических свойств полиэфирных нитей. .
5.2.2. Деформационные и прочностные свойства синтетических ниток лавсан и лавсансиблон
5.2.3. Аналитическое описание процессов релаксации напряжений у
синтетических ниток лавсан и лавсансиблон
5.3 Обсуждение результатов
5.4.Основные результаты и выводы
Глава 6. Характеристики жесткости синтетических нитей,
находящихся в растянутом состоянии
6.1. Характеристики жесткости нити капрон, находящейся в растянутом состоянии.
6.2. Характеристики жесткости полипропеновых нитей, находящихся в растянутом состоянии
6.3. Характеристики жесткости нитей лавсан и нитрон, находящихся в растянутом состоянии.
6.4. Обсуждение результатов
6.5. Основные результаты и выводы
Глава 7. Упругорелаксационные и прочностные свойства натуральной кожи волокнистого природного материала амидного ряда
7.1. Волокнистое строение натуральных кож
7.2. Упругорелаксационные свойства натуральных кож. Пластические остаточные деформации основная характеристика формоустойчивости материала
7.3. Экономическая эффективность внедрения разработанных технологических режимов .
7.4. Линейная вязкоупругость натуральных кож. Количественное описание и прогнозирование процесса релаксации напряжений.
7.5. Изменение жесткости натуральной кожи на разных уровнях предварительного растяжения
7.6. Обсуждение результатов
7.7. Основные результаты и выводы
Заключение.
Общие итоги работы.
Список использованных источников


Поэтому рассмотрение релаксационных процессов в кожах требует особого внимания и будет рассмотрен ниже. Проведенный анализ исследований, касающихся изучения остаточного компонента деформации, позволяет сделать следующее заключение. В настоящее время отсутствуют систематические данные о восстановительных свойствах волокнистых материалов в широком диапазоне изменений деформаций или нагрузок. Поэтому остановимся на некоторых аспектах этой проблемы. Особенно актуально изучение влияния температурных воздействий на характеристики механических свойств арамидных волокон и нитей, что связано с их использованием при высоких температурах. Основные температурные характеристики волокон амидного и олефинового рядов представлены в табл. З 6,,,,. Следует отметить, что температура стеклования жесткоцепных полимеров отличается от традиционной температуры стеклования гибкоцепных полимеров. Как показано авторами работы 0 при достижении определенной температуры, которую условно можно обозначить как температуру стеклования, возникает частичная подвижность, обусловленная ограниченными крутильными колебаниями элементарных звеньев или одновременно продольными волновыми колебаниями макромолекулы как целого. Сегментальная подвижность, типичная для гибкоцепных полимеров, в жесткоцепных полимерах практически отсутствует. Однако ограниченная подвижность оказывается достаточной для фазового перехода из исходного неравновесного аморфного состояния в более равновесное жидкокристаллическое. Температура размораживания ограниченной подвижности условно называют температурой стеклования. Верхний температурный предел эксплуатации сверхпрочных высокомодульных арамидных нитей при термических воздействиях обычно ограничивается температурой стеклования, превышение которой приводит к протеканию термохимических процессов и необратимым изменениям структуры и свойств этих волокон 6, ,,3. Теплостойкость арамидных волокон зависит как от химической структуры, так и от технологии их получения. Как правило, прочность этих волокон монотонно понижается по мере повышения температуры. С прочность составляет от исходной величины . Изученшо влияния термического старения на деформационные свойства арамидных волокон и нитей посвящены работы ,0,. На сегодняшний день достаточно хорошо изучены и обобщены процессы, характеризующие структурные изменения для параароматических волокон в области высоких температур 7. Менее изучено изменение механических свойств арамидных волокон при температуре ниже температуры стеклования. Приводимые в литературе данные касаются, в основном, прочностных характеристик, процессов ползучести и релаксации и не затрагивают проблему изучения остаточных деформаций 7. Важнейшим фактором, влияющим на характеристики механических свойств гидрофильных волокон, к которым относятся все волокна амидного ряда, является влага. Поглощение влаги характерно для полимеров, у которых межмолекулярное взаимодействие реализуется посредством водородных связей, так как молекулы воды склонны к образованию водородных связей как с молекулами воды, так и с полярными группами 8. Сорбция влаги происходит в основном в аморфных областях структуры. Ароматические полиамидные нити имеют аморфнокристаллическую терлон, кевлар, фенилон, номекс или мезаморфную структуру СВМ, армос и содержат полярные группы , СО, способные сорбировать воду. По данным работы 9 прочность параарамидных волокон зависит от влаги. Предполагается, что этими участками являются амидные группы и эффект аморфизации объясняется разрушением водородных связей, образованных этими группами. В литературе широко представлены работы, посвящнные изучению сорбции влаги синтетическими волокнами . Для большинства волокон изотерма сорбции имеет Эобразный характер. Имеется целый ряд работ по изучению сорбции влаги волокнами СВМ, терлон , 3, кевлар и номекс 1,4. В работе 5 изучена сорбция воды фенилоном С4. Различают три типа воды в арамидах свободная вода, слабо связанная водородными связями вода и сильно связанная водородными связями вода 3,6.