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《高分子材料应变松弛速率的表示方法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。
1、第16卷第2期高分子材料科学与工程Vol.16,No.22000年3月POLYMERMATERIALSSCIENCEANDENGINEERINGMar.2000文章编号:100027555(2000)0220013203a高分子材料应变松弛速率的表示方法裘怿明,傅政,周丽玲,时锋,刘从伟(青岛化工学院,山东青岛266042)4E2i摘要:探讨采用应变松弛速率(vSAR)的概念描述硫化天然橡胶蠕变行为。结果表明,用vSAR=2exp(-töSi)速度i=1Si方程,能较好地反映材料的应变松弛变化规律以及载荷对材料应变松弛的影响,并认为用vSAR描述
2、硫化天然橡胶应变行为较为科学。关键词:硫化天然橡胶;应变松弛速率;数值计算方法;曲线拟合+中图分类号:O631.21文献标识码:A高分子热运动的特点之一是存在松弛现象,严样品2>样品3,而在S后则反之。另外,对于结晶或格地讲,高分子材料的蠕变过程是一种应变松弛现非晶的聚合物材料,当温度低于Tm或Tg时也很难[1]象,通常采用推迟时间S描述这一过程的快慢,即求取推迟时间S,这就给我们提出一个问题,如何表被指定的体系从一个平衡态过渡到另一个平衡态所征上述条件下的松弛行为?或者说用什么物理量去需的时间,蠕变速度取决于它的推迟时间S的大小。衡量材料在较宽
3、的测试条件下的松弛行为更为科实际上高分子材料分子量的多分散性、运动单元的学。多重性以及非线性的蠕变过程,仅用单一的S来描述高分子材料的蠕变速度是不严谨的,它不能反映出各运动单元对总的蠕变过程的贡献,同时,也反映不出各时刻的蠕变速率。对于采用数值计算方法直[2～5]接求取准松弛时间谱,笔者已做过初步的探讨,而由静态蠕变实验方法,直接求取某一时刻的蠕变速率,国内外尚未见报道。本文基于对高分子材料蠕变机理的理解,提出应变松弛速率的概念,由静态蠕变实验曲线求取应变松弛速率方程,以期更好地描述应变松弛行为。Fig.1Thecurveofmaterialhi
4、ghelasticdeformation1问题的提出1:Sample1;2:sample2;3:sample3.按推迟时间的定义,被测材料应变松弛到平衡从物理角度来看,高分子材料蠕变的快慢,实际应变的0.633倍时所需的时间称为推迟时间,亦即上就是高分子材料运动单元的松弛速度的问题,或是将应变松弛过程中的某一点作为衡量值。从高分称为应变松弛速率。假设应变对时间的函数E(t)为子的分子运动角度来看,推迟时间并不是单一的值,已知,那么可以将应变松弛速率表示为:单位时间内其次应变松弛过程也非线性,因而仅用单一推迟时应变的变化,用d(E(t))ödt表示
5、。若以vSAR代表应变间来衡量时,可能有时会无法区分各材料之间蠕变松弛速率,则有:的差异。Fig.1给出了假设的一种情况,3个样品推vSAR=d(E(t))ödt(1)迟时间相同,但在S之前应变松弛速度是样品1>a收稿日期:1998-12-29;修订日期:1999-04-09基金项目:国家自然科学基金资助项目(59573002)作者简介:裘怿明(1957-),男,硕士,副教授.14高分子材料科学与工程2000年可以看出,若已知应变对时间的函数,则由(1)式即由式(3)可以看出,随着t的增加,vSAR值逐渐减小,可求出应变松弛速率表达式。当t→∞时
6、,vSAR→0,这与高分子材料应变松弛随时间衰减的变化规律相吻合。因此,理论上讲采用应变2硫化天然橡胶应变松弛速率方程松弛速率的概念来描述各实验条件下应变松弛行为2.1运动方程以及线型和交链型的高分子材料应变松弛行为,应从微观角度来看,宏观的应变松弛曲线,实际上较为科学与理想,它既可以给出材料在某一时刻松是各种运动单元松弛后迭加的结果,尽管交联键束弛的瞬时变化,又可描述材料整个应变松弛过程的缚了大分子链的运动,应变很快趋于平衡,但从起始全貌。应变到平衡应变变化过程中,可视为运动单元从零到Mc贡献的结果,因而,其应变松弛运动方程仍可3实验实例选用4
7、参数模型进行拟合,故可写成:3.1胶料配方4E(t)=2E2i[1-exp(-töSi)](2)样品为硫化天然橡胶,基本配方为天然橡胶:i=1100份;高耐磨炭黑:15份;氧化锌:5份;硬脂酸:1式中t为时间(s);E(t)为t时刻的应变值;E2i为第i份;促进剂DM:1份;硫黄:1份。样品采用常规方法个松弛单元的高弹形变;Si为第i个松弛单元松弛[2,3]压制,试样尺寸为511.0mm×10.0mm。时间(s),常数。3.2仪器和计算2.2应变松弛速率方程测试采用自行改装的德国产Hopple塑性计。该对式(2)等式两边分别微分,得:仪器可由一位
8、移传感器送出正比于形变的电讯号,4d{Ed(E(t))2i[1-exp(-töSi)]}=2再由一台自动记录仪记录一条连续变化的蠕变曲d
