Дослідження взаємодії між гнучколанцюговими полімерами та високодисперсними наповнювачами

ЗМІСТ
ВСТУП
Розділ 1. Структура, фазові і релаксаційні стани полімерних систем
1.1. Макромолекулярні характеристики і типологія полімерів
1.2. Структура полімерів в конденсованому стані
1.3. Релаксаційний спектр макромолекул
1.4. Гнучколанцюгові полімери, їх характеристики
1.5. Релаксаційні стани та релаксаційні переходи в гнучколанцюгових полімерах
Розділ 2. Високодисперсні наповнювачі як модифікатори полімерів
2.1. Загальні уявлення та класифікація високодисперсних наповнювачів
2.2. Розмір і форма частинок високодисперсних наповнювачів
2.3. Диспергування
2.4. Питома поверхня
2.5. Поверхнева енергія
2.6. Фізичні і хімічні властивості високодисперсних наповнювачів
Розділ 3. Взаємодія гнучколанцюгвих полімерів з високодисперсними наповнювачами
3.1. Адгезія полімерів на поверхні наповнювача
3.2. Фізична адсорбція на наповнювачах
3.3. Cіткові теорії взаємодії на межі поділу фаз полімер-наповнювач
3.4. Хімічна природа зчеплення полімер-наповнювач та активні центри на поверхні частинок наповнювача
3.5. Граничний шар на межі поділу фаз полімер-наповнювач
3.6. Напруга на поверхні поділу полімер-наповнювач
Розділ 4. Вплив взаємодії високодисперсних наповнювачів на динамічні властивості композиту
4.1. Вимірювання в’язкопружних властивостей на ультразвукових частотах
4.2. Експериментальна частина
4.2.1. Концентраційна і температурна залежність в’язкопружних властивостей ПВХ-композицій
4.2.2. Вплив міжфазного шару на температурні залежності в’язкопружних характеристик КПМ
ВИСНОВКИ
ЛІТЕРАТУРА

Розділ 4. Вплив взаємодії високодисперсних наповнювачів на динамічні властивості композиту

4.1. Вимірювання в’язкопружних властивостей на ультразвукових частотах

Теоретична частина

В дослідженні фізичних властивостей полімерних матеріалів важливе значення набувають ультразвукові методи основані на вимірюванні швидкості і поглинанні пружних хвиль. Цей метод дозволяє дослідити силове поле молекул, яке обумовлює швидкість звуку і упаковку молекул, відповідальну, очевидно, за поглинання звуку, кінетику і динаміку руху кінетичних одиниць, отримати відомості про внутрішню структуру матеріалу без його розрушення.

Якщо в полімері від зовнішнього джерела звуку збуджуються коливання, то вони створюють в навколишньому середовищі пружні напруги, які приводять в рух сусідні частинки середовища. Таким чином відбувається розповсюдження пружних коливань в просторі. Із-за малої амплітуди коливань в ультразвукових дослідженнях компоненти тензора напруг і деформацій не виходять із області закону Гука. Враховуючи, що хвилі малих амплітуд не викликають зміни структури, фізико-хімічних та інших властивостей речовини, їх і використовують для дослідження полімерів.

В дослідженні фізичних властивостей і структури полімерних матеріалів важливого значення набувають імпульсні ультразвукові методи. В досліджуване середовище безперервно випромінюються у вигляді короткого „пакета” ультразвукові імпульси [1]. Вони приймаються, підсилюються і подаються на індикатор за допомогою якого вимірюється час розповсюдження імпульсу для випадків, коли перетворювачі знаходяться в контакті один з одним і коли вони розділені досліджуваним середовищем. При цьому визначається і амплітуда сигналів. По часу проходження ультразвукового імпульсу через досліджуване середовище при відомій відстані між п’єзоперетворювачами судять про швидкість розповсюдження поздовжньої і поперечної хвиль в зразку. По амплітуді сигналу без зразка та із зразком судять про коефіцієнт поглинання ультразвуку в полімері.

Для дослідження в’язкопружних властивостей будемо користуватись установкою, на якій встановлена кювета, що дозволяє дослідити в’язкопружні властивості полімерів при поздовжній деформації та деформації зсуву в області температур, обмежених точкою Кюрі п’єзовипромінювача і приймачів.

Кювета 1 (рис. 4.1) має два приймачі. Між приймачами в строго фіксованому стані знаходиться випромінювач ультразвукових коливань. Середовищем передачі є ізотропні рідини, в яких досліджуваний полімер практично не набухає [1].

В кюветі 1, зробленій з сталі, кріпляться нерухомо в тримачах 3, 9 за допомогою ізоляційних прокладок 7, 8 і електродів 11 випромінювач 12 і приймач 5, другий приймач 13, закріплений в тримачі 2 за допомогою мікрометричного гвинта 14, може здійснювати оборотно-поступальні рухи в площині, перпендикулярній площині розміщення приймача і випромінювача. До тримача випромінювача 3 спеціальним обладнанням 4 кріпиться досліджуваний зразок 6, при повороті якого навколо осі 10, перпендикулярній напрямку розповсюдження ультразвукової хвилі, збуджуються поздовжні хвилі і хвилі зсуву.

Рис. 4.1. Схема кювети, що працює за принципом диференціального вимірювання:

1 - корпус кювети; 2 - тримач приймача, що переміщається; 3 – тримач випромінювача; 4 - тримач зразка; 8, 9 - ізолятори; 10 - пристрій для повороту, зразка; 11 – п’єзовипромінювач; 13 - електроди; 14 - мікрогвинт.

У тому випадку, коли кут падіння хвилі на зразок із строго паралельними поверхнями рівний нулю, в ньому розповсюджуватиметься тільки подовжня хвиля. Із збільшенням кута повороту зразка досягається критичний кут (кут Брюстера), при якому падаюча поздовжня хвиля повністю відбивається, і в; зразку розповсюджується тільки поперечна хвиля, значення кута Брюстера залежить від властивостей досліджуваного матеріалу і передаючої рідини. Практично цей кут визначають для кожного конкретного зразка по зміні хвильової картини на екраніелектронного осцилографа таким чином: при повороті зразка з положення, що відповідає наявності тільки поздовжньої хвилі, на екрані спостерігається складна інтерференційна картина, оскільки зразок стає двопроменезаломлюючим; при досягненні кута Брюстера картина внаслідок проходження ультразвукової хвилі тільки одного типу спрощується, а подальший поворот зразка знову приводить до її ускладнення. Дана методика дозволяє знайти кут Брюстера залежно від стану релаксації і типу матеріалу з точністю від 0,5 до 1°. Розміри кювети визначаються величиною акустичного шляху, який рівний (де R — радіус випромінювача;l— довжина хвилі). В цьому випадку помилки, зв'язані з розширенням ультразвукового пучка, будуть невеликими. Вибір такої конструкції кювети дозволяє після початкової настройки одночасно одержувати всі необхідні дані для розрахунку вязкопружних властивостей досліджуваного матеріалу.

Блок-схемаультразвуковоїустановки.

Описана диференціальна кювета є складовою частиною ультразвукової установки для дослідження вязкопружних властивостей полімерів в широкій області температур, що задається блоком регулювання 3 і контрольовані блоком вимірювання 7 системи, що знаходиться в термоблоці 4.

Генератор запускаючих імпульсів 1, узятий з ультразвукового еходефектоскопа УДМ, є симетричним мультивібратором з самозбудженням. Форма коливань внаслідок введення коректуючих ланцюжків в ланцюзі сіток близька до прямокутної, частота коливань понижена до 200 Гц. Генератор радіоімпульсів 2, виробляючий короткочасні високочастотні імпульси, що використовуються для збудження пьєзо-випромінювача 3, також взятий з УДМ. В установці використовується аттенюатор 7, узятий з ультразвукового структурного аналізатора ДСК-1. Резонансний підсилювач 5 з коефіцієнтом посилення не. нижче 2,5×106 і смугою пропускання в області вибраних частот 0,8; 1,8; 2,5 Мгц відповідно 200, 300, 500 кГц узятий з УДМ. Як широкосмуговий підсилювач 9 необхідно використовувати підсилювач каналу вертикального відхилення багатофункціонального імпульсного осцилографа типу С1-13А (ОІ - 60) з коефіцієнтом посилення не менше 500. Блок чекаючої розгортки 10, генератор стандартної частинки маркерних міток часу 12, що калібруються, і осцилографічний індикатор 11 також узяті з С1-13А (ОІ – 60).

Швидкість поширення поздовжньої хвилі в матеріалі визначають за формулою

а швидкість поширення здвигової хвилі — методом пластини, що обертається, за формулою

де d — товщина зразка; vж — швидкість ультразвука у випробовуваній рідині при температурі дослідження; Dt — час проходження ультразвукового сигналу через досліджуваний матеріал, виміряне по мітках часу; a - кут повороту зразка.

При відомих швидкостях vlі vt і відповідних їм коефіцієнтах поглинання al і at дійсні і уявні частини модулів одержують у вигляді:

де m', E', K' - дійсна частина відповідно модулів зсуву, подовжньої хвилі і об'ємного модуля; m", E", K" - відповідні уявні частини v(m1) - коефіцієнт Пуассона.

При проходженні імпульсу через пластинку форма імпульсу спотворюється, що може викликати значні помилки при вимірюванні швидкості в поглинальних зразках. Ця швидкість, визначається в імпульсному методі, є груповою:

Тільки у разі відсутності дисперсії

При збільшенні відстані між випромінювачем і приймачами відбувається не тільки збільшення відстані між викидами на екрані електронного осцилографа, але і зменшення їх амплітуди. В процесі вимірювань по першому викиду при хорошому юстируванні випромінювача і приймачів, а також за відсутності розбіжності ультразвукового променя викид зменшується тільки в результаті поглинання ультразвука в середовищі. За допомогою атенюатора визначаємо різницю відліків, DN амплітуд сигналу без зразка і із зразком на шкалі, яка попередньо проградуйована в неперах або децибелах. Знаючи також товщину зразка d, знаходимо коефіцієнт поглинання

Вимірюючи поглинання в твердому тілі, окрім втрат на поглинання в самому зразку слід враховувати втрати через часткове віддзеркалення ультразвукового імпульсу на межах середовища із зразком. В цьому випадку

де S1— поправка на віддзеркалення. Представляючи інтенсивність ультразвука на виході пластинки у вигляді

де

r1v1; r2v2 — акустичний опір середовища і пластинки, одержуємо наступне співвідношення:

Характеристика роботи

Диплом

Кількість сторінок: 88

Безкоштовна робота

Закрити

Дослідження взаємодії між гнучколанцюговими полімерами та високодисперсними наповнювачами

Замовити дану роботу можна двома способами:

  • Подзвонити: (097) 844–69–22
  • Заповнити форму замовлення:
Не заповнені всі поля!
Обов'язкові поля до заповнення «ім'я» і одне з полів «телефон» або «email»

Щоб у Вас була можливість впевнитись в наявності обраної роботи, і частково ознайомитись з її змістом, ми можемо за бажанням відправити частини даної роботи безкоштовно. Всі роботи виконані в форматі Word згідно з усіма вимогами щодо оформлення даних робіт.