МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Московская Государственная Академия тонкой химической технологии им. М.В. Ломоносова

Кафедра химии и физики полимеров и полимерных материалов

Отчет по лабораторной работе

Влияние температуры и частоты на деформацию полимеров

Руководитель: Соколова Л.В.

Студент группы ХХХХХ

Москва 2010

Введение 3

Объекты исследования 3

Методы 5

Проведение эксперимента 6

Обработка результатов 7

Обсуждение результатов 9

Список использованной литературы 12

Введение

Изучение температурных и частотных зависимостей деформации дает важную информацию о поведении полимеров в различных физических состояниях. Так, температурная зависимость деформации позволяет оценить значения температур стеклования и текучести (а значит, определить температурные интервалы переработки полимерного материала и работоспособности изделия). По ее форме можно судить о молекулярной массе образца, густоте пространственной сетки физических межмолекулярных связей.

Графическая зависимость деформации образца от температуры называется термомеханической кривой. Такие кривые можно получить различными способами. В соответствии с рекомендациями Международной конфедерации термического анализа, метод, в котором используется неизменяющаяся нагрузка на образец, называется термомеханическим анализом. Метод, использующий меняющиеся нагрузки получил название динамической термомеханометрии. Частотно-температурные методы исследования деформируемости полимеров в широком интервале температур были впервые разработаны А.П. Александровым и Ю.С. Лазуркиным в 1939 г.

Александров и Лазуркин разработали этот метод для изучения релаксационных свойств полимеров и природы процесса стеклования. Уже в те годы было замечено изменение свойств полимеров при изменении скорости внешнего воздействия. При неизменной температуре с увеличением частоты нагружения наблюдали как бы «затвердевание» полимерного материала. В процессе эксплуатации многие полимерные изделия подвержены осциллирующим деформациям, поэтому очень важно знать и прогнозировать их поведение в таких режимах.

Цель работы: Определение зависимости деформации образца полиметилметакрилата в зависимости от температуры и частоты воздействия в режимах нагрева и охлаждения при двух частотах

Объекты исследования

Полиметилметакрилат — синтетический полимер метилметакрилата, термопластичный прозрачный пластик.

Эти органические материалы только формально именуются стеклом, и относится к совершенно иному классу веществ, о чём говорит и само название, и чем в основном определяются ограничения свойств, и, как следствие того — возможностей применения несопоставимых со стеклом по многим параметрам; органические стекла способны приблизиться по свойствам к большинству видов неорганических стёкол только в композитных материалах, однако огнеупорными они уже никогда не будут; стойкость к агрессивным средам органических стёкол также определяется значительно более узким диапазоном.

Тем не менее, материал этот, когда его свойства дают очевидные преимущества (исключая специальные виды стёкол), используется как альтернатива силикатному стеклу.

Как уже отмечено, самолёты и вертолёты, относящиеся к предыдущему поколению, остекляют однослойными или многослойными (композитными) материалами на основе органических и силикатных стекол.

Изделия из оргстекла получают вакуумным формованием, пневмоформованием и штамповкой. Используется также метод холодного формования. Многие области применения этих полимеров пересекаются со стеклом, но оргстекло значительно проще обрабатывается и формуется, а также обладает меньшим весом. Это определяет его преимущество для изготовления различных деталей интерьера, указателей, рекламной продукции и аквариумов. Обычно для связи используется трудоёмкое оптическое стекло. В этом волокне сердцевина делается из кварцево-германатного стекла. Хотя материал стеклянных волокон дешевле пластиковых, их себестоимость выше из-за специальной обработки и технологии изделий. В отдельных, менее ответственных случаях широкое применение для связи имеет пластиковое волокно.

Таблица 1. Технические характеристики

Показатели	Единица измерения	Литьевое оргстекло	Экструзионное без УФ защиты	Экструзионное с УФ защитой
Предел прочности при растяжении (23 °С)	МPа	70		70
Модуль упругости при растяжении	МPа	3000		3500
Относительное удлинение при растяжении (23 °С)	%	4		5
Температура стеклования	°C	95	100	105
Ударная вязкость (не менее ) 2,5-4 мм	кДж/м²	9	9	12
Ударная вязкость (не менее) 5-24 мм	кДж/м²	13
Максимальная температура эксплуатации	°С	80	80	80
Температура формования	°C	150-170	150-155	150-155
Удельный вес	г/см3	1,19	1,19	1,19
Коэффициент светопропускания	%	92	92	92

Методы

Кривые зависимости деформации от температуры получают на приборе Александрова-Гаева, работающем в режиме деформации сжатия и температурах от -180 до +200^оС. Прибор предназначен в основном для испытания сшитых эластомеров (или очень высокомолекулярных сшитых полимеров) в стеклообразном и высокоэластическом состояниях. Образец полимера в форме цилиндра помещается между нижним столиком и верхним подвижным штоком. Синусоидально изменяющаяся нагрузка создается вращающимся эксцентриком, деформирующим верхнюю пластину мягкой рессоры. Усилие с нижней пластины рессоры через соединенный с ней верхний шток передается на образец. Подобная конструкция рессоры обеспечивает постоянную амплитуду напряжение и мягкое воздействие на образец, исключающее его разрушение в стеклообразном состоянии.

Устройство регистрации амплитуды деформации образца состоит из зеркальца, закрепленного на нижней пластине рессоры, лампы-осветителя и шкалы с делениями, на которой видно отраженное зеркалом световое пятно. Поскольку зеркальце через шток плотно контактирует с образцом, то амплитуда его деформации прямо пропорциональна амплитуде перемещения светового пятна по шкале прибора.

Рис. 1 Схема прибора Александрова-Гаева.

1 – образец; 2 – неподвижный шток; 3 – верхний шток; 4 – гайка для поджатия образца; 5 – эксцентрик; 6 – рессора; 7 – зеркальце

.