Релаксационные свойства полимеров. Принцип суперпозиции
Семчиков 89-94.
Как видно из рисунка, при приложении напряжения σо = const начинает развиваться деформация, включающая три составляющие:
εупр — обратимая упругая деформация, развивающаяся мгновенно, обусловлена деформацией упругого элемента - пружины с модулем Еи последовательно присоединенной к модели, она равна σо/Е1. В полимере развивается за счет незначительного изменения значений углов и длины связей;
εэл — высокоэластичная обратимая деформация, обусловленная растяжением пружины с модулем Е2 и демпфера, связанных параллельно, равна σо/Е. В полимерном теле реализуется за счет подвижности сегментов;
εтек — необратимая деформация течения, развивается за счет растяжения демпфера, присоединенного к модели последовательно, в полимерном теле — за счет перемещения макромолекул.
После сброса нагрузки мгновенно исчезает εупр, затем в течение некоторого времени исчезает εэл, εтек - необратима.
Глубина релаксации определяется двумя факторами — временем и температурой и их влияние эквивалентно. Эквивалентность факторов времени и температуры позволяет осуществлять взаимный пересчет вязкоупругих характеристик полимерных материалов, такой подход носит название принципа температурно-временного приведения или температурно-временной суперпозиции.
Уменьшение напряжения во времени при фиксированной деформации означает уменьшение модуля упругости, который в этом случае называется релаксационным модулем упругости и обозначается Еω.
Процедура температурно-временной суперпозиции (ТВС) основывается на принципе эквивалентности временных и температурных воздействий. В соответствии с этим принципом, существует физическая взаимосвязь между временной (или частотной) и температурной зависимостями вязкоупругих свойств полимера.
Процедура температурно-временной суперпозиции (ТВС) основывается на принципе эквивалентности временных и температурных воздействий. В соответствии с этим принципом, существует физическая взаимосвязь между временной (или частотной) и температурной зависимостями вязкоупругих свойств полимера.
Под действием переменной нагрузки деформации вязкоупругих материалов уменьшаются с повышением частоты, поскольку сокращается время, в течение которого молекулы могут перегруппироваться. Поэтому, с повышением частоты жесткость материалов увеличивается.
При измерениях на высоких частотах получаются большие значения составляющей накопления комплексного модуля упругости, чем при измерениях на низких частотах. Согласно принципу температурно-временной суперпозиции, высокая частота нагрузки соответствует низкой температуре. На высоких частотах и при низких температурах интервалы времени, в течение которых молекулы могут перегруппировываться, становятся короче. Это проявляется в увеличении модуля накопления для комплексного модуля упругости. При низких частотах и высоких температурах происходит обратное.