Введение к работе
Актуальность проблемы. Каучуки и материалы на их основе являются одним из наиболее широко применяемых в современной технике и промышленности классом полимеров. В настоящее вре -мя кроме натурального каучука резиновая прошлпленность имеет в своем распоряжении широкий ассортимент синтетических кау-чуков. В процессе эксплуатации изделия из эластомеров в большинстве случаев подвергаются механическим воздействиям. Но в настоящее время еще не выявлены надежные способы оценки работоспособности эластомеров в условиях, близких к эксплуатационным, особенно когда они подвергаются большим деформациям. В этой области они проявляют нелинейные вязко-упругие свойства. Существуют различные подходы к построению теории нелинейных эффектов. Общим для всех подходов является допущение о том, что изменение надмолекулярной структуры является причиной появления нелинейности. Однако, до сих пор систематические исследования с комплексным применением прямых физических методов по изучению молекулярного механизма и кинетики структурных превращений в эластомерах в области больших удлинений не проводились. Последнее является одной из существенных причин расхождения теоретических оценок и экспериментальных значений вязко-упругих характеристик эластомеров при больших удлинениях.
Настоящая работа проведена в рамках темы "Изучение физических процессов на различных уровнях атомно-молекулярной структуры, определяющих прочность твердых полимеров при сложных внешних воздействиях" (№ гос. регистр. 01.86.0042459).
Цель работы заключалась в выявлении молекулярных процессов в структурирующихся эластомерах в режиме релаксации напряжения в области нелинейного поведения.
В связи с этим основными задачами исследований были:
- изучение влияния режима растяззния (скорость вытяжки
,и температуры Т) и времени выдержки (t.) в растянутом состоянии на структуры полиизопренов (СКИ-3) методами ИК-спехтро-скопии и рентгзно-структурного анализа (РСА);
- разработка методики оценки областей изопараыетричес-
ких времен, обеспечивающих устойчивость параметры ИК-полос
поглощения.
Научная новизна.
Установлено, что зависимость степени кристалличности (Ск„ ) и размера кристаллитов ( h* ) СКИ-3 от скорости деформирования (-V ) имеют экстремальный характер.
Впервые показано, что устойчивость во времени сформированных };металлов, их размер и ориентация в пространстве зависит от скорости растяжения. Если "&" меньше равновесной скорости (1*р ), степень кристалличности со временем падает, если я?- выше равновесной скорости и находится между экстремумами графика Ск = ^ ( ^), степень кристалличности возрастает; когда & близка или равна экстремуму на графике Со &), степень кристалличности неизменна.
Установлено взаимозависимое изменение интенсивности экваториального рассеяния рентгеновских лучей от плоскостей (200) и (031) при вариации скорости деформации и времени вы-дерлки в деформированном состоянии. Показано, что она связана с изменением ориентации кристаллитов при растяжении.
Разработана методика оценка областей изопараметричес-ких времен, обеспечивающих неизменность параметров Ш-полос поглощения при одноосном растяжении СКИ-3. Выявлено, что область изопараметряческого времени для оптической плотности полосы поглощения ИЗО см но численному сначении близка к времени релаксации Л -процессов для СКИ-3.
Установлено, что при нагружении с постоянной скоростью ( & = 1,7 мм/сек) зависимость долговечности ( Щ t) от напряжения ( б") для СКИ-3 при Т = 293 К подчиняется уравнению %ркова.
Практическая ценность работы. Разработанная автором методика позволяет использовать ИК-спектроскопиэ для дифференцированной оценки областей времен релаксации эластомеров при больших удлинениях. Изопараметрические области, определяемые этим методом, и обеспечивающих устойчивость структурных параметров эластомеров при деформации, позволяет продлить срок службы эластомерных материалов и изделий ка их основе.
Автор защищает:
- экспериментально установленную экстремальную зависи
мость степени кристалличности и размера кристаллитов в СКИ-3
от величины скорости растяжения при постоянной температуре;
результаты экспериментов по исследованию устойчивости во зремени сформированных кристаллитов, их размера и ориентации в пространстве;
обнаруженное явлеж.э взаимозависимого изменения интенсивности экваториального рассеяния рентгеновских лучей от плоскостей (200) и (031) в кристаллитах и выяснения механизма этого явления;
разработанную экспериментальную методику оценки областей изопараметрических времен при больших удлинениях СКИ-3 по данным Ж-спектроскопки.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на следующих конференциях и совещаниях: Республиканской конференции молодых ученых и специачистов Таджикистана (Душанбе, 1989 г.; Лешшабад, 1990 г.; Курган-Тюбе, 1991 г.;), УІ Всесоюзном Коордішационном Совещании по спектроскопии по-'лимеров (Минск, 1989 г.); УІІ Всесоюзной конференции по старению и стабилизации полимеров (Душанбе, 1989 г.); ІУ Всесоюзной конференции молодых ученых по физической химии "ФИЗХИ-ЫИЯ-ЭО" (Москва, 1990); XIII Международной конференции по высокомолекулярным соединениям (Чехословакия, Прага, 1990 г.); Х7 Всесоюзном Симпозиуме по реологии (Одесса, 1990 г.); II Всесоюзной научно-теоретической коїгферзнции "Проблемы физики прочности и пластичности" (Душанбе, 1990 г.), а также на науч них семинарах Таджикского госуниверситета.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 печатных работ, список которых приводятся в конца автореферата.
Структура и объем диссертации. Материал диссертации изложен на 168 страницах машинописного текста, включая 51 рисунков и 7 таблиц, библиографию из 185 наименований работ отечественных изарубевных исследователей и состоит из введения, четырех глав и заводов.