Механические свойства полимеров

Размещено на http://www.allbest.ru/

ASAХимический факультет

Кафедра высокомолекулярных соединений и коллоидной химии

Отчёт

о выполнении лабораторной работы

«Механические свойства полимеров»

Выполнила:

студентка гр. 231(2)

Шилягина Ольга

Проверила:

Замышляева О. Г.

Нижний Новгород 2011 год

Введение

Цель работы:

Изучить прочность полиэтиленово й плёнки при деформации растяжения и процесс релаксации напряжения. Построение деформационной и релаксационной кривой

Реактивы и оборудование:

Разрывная машина

Вырубной нож

Механический лабораторный пресс

Микрометр

Секундомер

1. Теоретическая часть

Прочность

Прочность на разрыв важна для материала, который собираются растягивать. Волокна должны обладать большой прочностью на разрыв.

Потом, существует прочность на сжатие. Образец полимера обладает прочностью на сжатие, если он хорошо сопротивляется попыткам сжать его.

Примером материала, обладающего высокой прочностью на сжатие является бетон. Все, что должно поддерживать снизу тяжелые предметы должно обладать высокой прочностью на сжатие.

Существует также прочность на изгиб. Образец полимера обладает прочностью на изгиб, если он хорошо противостоит попыткам согнуть его.

Существуют и другие виды прочности, которые мы могли бы обсудить. Образец обладает прочностью на скручивание, если он хорошо выдерживает попытки скрутить его. Существует также ударопрочность. Образец обладает ударопрочностью, если он не разрушится, когда его резко и сильно ударят, например, молотком.

Давайте рассмотрим в качестве примера прочность на разрыв. Для измерения прочности на разрыв полимерного образца мы берем образец и пытаемся растянуть его. Обычно мы растягиваем его при помощи разрывной машины марки "Инстрон". Эта машина просто зажимает оба конца образца и затем, когда вы ее включаете, растягивает образец. Растягивая образец, машина измеряет величину силы (F), приложенной к образцу. Когда мы знаем силу, приложенную к образцу, мы делим ее на площадь поперечного сечения (A) нашего образца. В результате мы получаем механическое напряжение, испытываемое нашим образцом.

Затем, используя машину, мы продолжаем увеличивать величину приложенной к образцу силы (и, следовательно, механического напряжения), пока он не разорвется. Напряжение, необходимое для разрыва образца и есть прочность материала на разрыв.

Аналогично мы можем представить себе похожие эксперименты для измерения прочности на сжатие или на изгиб. Во всех случаях прочность - это механическое напряжение, которое необходимо приложить к образцу, чтобы он разорвался. прочность полимер деформация релаксационный

Деформация

Однако существуют и другие характеристики механических свойств полимеров, чем просто прочность. Все, о чем нам может сказать такая характеристика, как прочность, это то, какое механическое напряжение надо приложить к образцу, чтобы сломать его. Она ничего не говорит нам о том, что происходит с нашим образцом, пока мы пытаемся его сломать. Вот здесь и стоит заняться изучением деформационного поведения образца полимера. Одним из примеров деформации является растяжение. Деформация - это просто изменение формы предмета, к которому приложено механическое напряжение. Когда мы говорим о прочности на разрыв, то деформация образца заключается в его удлинении, в том, что он становится длиннее.

Обычно мы говорим об относительном растяжении, выраженном в процентах. Для вычисления этой величины длину полимерного образца, когда он растянут, (L), следует разделить на исходную длину образца,(L0), а затем умножить на 100.

Две самых важных измеряемых величины - это предельная деформация и предел упругой деформации.

Предельная деформация важна для любого типа материала. Это не что иное, как количество раз, в которое вы можете растянуть образец, прежде чем он порвется. Предел упругой деформации равен относительной деформации, которой можно достичь, не создавая в образце остаточных деформаций. Другими словами, это максимальная величина растяжения, которой можно достичь, чтобы при этом образец вернулся к своей исходной форме и размерам после того, как будет снято механическое напряжение. Это особенно важно, если ваш материал является эластомером. Эластомеры должны сильно растягиваться и тем не менее сохранять способность возвращаться к исходной форме. Большинство из них может растянуться так, что относительная деформация составит от 500 до 1000 % и без проблем вернуться к своей исходной длине.

Модуль упругости

Эластомеры должны обладать высоким пределом упругой деформации. Но для других видов материалов, как например пластиков, обычно бывает лучше, если они не растягиваются и деформируются так легко. Если мы хотим знать, насколько хорошо материал противостоит деформации, мы измеряем нечто, называемое его модулем упругости. Чтобы измерить модуль упругости растяжения, то мы делаем точно то же самое, что и когда мы измеряли прочность и предельное растяжение. На этот раз мы измеряем механическое напряжение, прикладываемое к материалу, точно так же, как и в случае измерения прочности на разрыв. Мы постепенно увеличиваем величину механического напряжения, и к тому же мы меряем деформацию, которую испытывает образец при каждом уровне механического напряжения. мы продолжаем делать это, пока образец не порвется.

В общем случае, наибольшим модулем упругости растяжения обладают волокна, наименьшим - эластомеры, а модули упругости пластиков находятся где-то посередине между модулями волокон и эластомеров.

Модуль упругости рассчитывается как отношение механического напряжения к удлинению, соответственно он будет измеряться в единицах напряжения деленных на единицы удлинения. Но поскольку относительное удлинение безразмерно, то единиц, на которые мы могли бы поделить, просто нет. Поэтому модуль упругости выражается в таких же единицах, что и сила, то есть Н/см2.

2. Практическая часть

С помощью вырубного ножа на прессе вырубили образцы из полиэтиленовой плёнки, на которой с помощью линейки были нанесены метки, указывающие рабочую длину образца. Микрометром замерили ширину и толщину рабочей части образцов.

Данные занесли в таблицу 1.

Таблица 1. Зависимость деформации образца от приложенного напряжения

Усреднив полученные данные, построили деформационную кривую (Рисунок1)

Рисунок 1. Деформационная кривая образца полиэтилена

Далее образец растянули до половины критической нагрузки и сняли показания (Таблица 2), по которым была построена релаксационная кривая (Рисунок 2).

Таблица 2. Экспериментальные данные релаксации образца полиэтилена

Рисунок 2. Релаксационная кривая для образца полиэтилена

Вывод

Построили деформационную и релаксационную кривую для образца полиэтилена.

Список литературы

1. Семчиков Ю. Д., Зайцев С. Д. Введение в химию и физику полимеров. - Изд-во ННГУ, Нижний Новгород, 2007.

2. Семчиков Ю. Д. Высокомолекулярные соединения. 2003. М.: Издательский центр «Академия».

Размещено на Allbest.ru