III. Biến dạng mềm cao:
3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hồi phục ở trạng thái mềm cao:
a/ Aính hưởng của thời gian tác dụng lực và nhiệt độ vào vận tốc của quá trình hồi phục:
Thời gian hồi phục được tính theo cơng thức:
RTU U e ∆ =τ0. τ 0
τ : thời gian của một giao động của nguyên tử ≈ 10-13 (s)
∆U: năng lượng hoạt động biến dạng mềm cao.
Khi∆U càng bé và nhiệt độ càng cao thì τ càng giảm. Để biết rỏ sự phụ thuộc này ta xét sự phụ thuộc của biến dạng vào thời gian ở các nhiệt độ khác nhau của cao su lưu hố mềm như sau:
Từ đồ thị ta thấy ở khoảng 6÷700C thì biến dạng tăng chớp nhống đến εel , ∞ nhưng ở - 700C thì thực tế cao su khơng đạt được biến dạng mềm cao cân bằng. Trên cơ sở thực nghiệm đĩ A. P. Alexandrop đưa ra phương trình biến dạng cho trường hợp chung như sau:
Trong trạng thái mềm cao biến dạng tương đối chung được xác định: εtot = εrec (đh) + εel ,t (mc) + εfl (chảy)
Khi nhiệt độ thấp thì thời gian hồi phục lớn suy ra cĩ thể bỏ qua εfl ⇒εtot (t otal) = εrec + εel ,t
Mặt khác:
εel ,t = εel, ∞ (1 - e τ
t
− )
t : thời gian biến dạng (thời gian tác dụng lực) τ : thời gian trễ (thời gian hồi phục)
τ = τ0 . RT U
e
∆
⇒εtot = εrec + εel, ∞ ( 1 - e-
RTU U e t ∆ . 0 τ )
Nếu εrec, τ 0, ∆U = const ⇒ εtot = f(t,T) εel , ∞ ε (τ) -120 -210 -230 -320 -400 -700 7-600C
Khi nhiệt độ càng tăng thì biến dạng càng nhanh đạt giá trị cân bằng
Từ đồ thị: ở nhiệt độ cao thì polymer dễ đạt trạng thái mềm cao cân bằng và εel,∞ khơng phụ thuộc vào T. T chỉ ảnh hưởng đến vận tốc đạt εel,∞. Từ đồ thị này suy ra đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của biến dạng vào nhiệt độ khi lực tác dụng khơng đổi ở các thời gian biến dạng ( thời gian tác dụng lực) khác nhau:
Từ đồ thị suy ra:
- Khi nhiệt độ thấp thì biến dạng rất bé và chỉ là ε đàn hồi và giá trị nĩ khơng phụ thuộc vào t
- Khi nhiệt độ cao thì εtot cũng khơng phụ thuộc vào t - Ở nhiệt độ trung gian nào đĩ εtot = f(t)
b/ Sự phụ thuộc của độ biến dạng vào nhiệt độ ở các tần số tác dụng lực khác nhau:
Tần số là số lần tác dụng trong một đơn vị thời gian εel,∞ T1>T2>T3>T4>T5 t(thời gian) εrec T1 T2 T3 T4 T5 T ε εel,∞ εrec t1 t2 t3 t1 > t2> t3
ω lớn: tác dụng động ω bé: tác dụng tĩnh
c/ Ý nghĩa thực tế của hiện tượng hồi phục:
Hiện tượng hồi phục cĩ ảnh hưởng rất nhiều đến tính chất cơ lý của polymer. Nếu nắm vững được hiện tượng hồi phục và các yếu tố ảnh hưởng thì sẽ biết được phạm vi sử dụng của polymer
Ví dụ: nếu sử dụng trọng lượng ở điều kiện tác dụng động chịu được lực tác dụng lớn hơn trong điều kiện tác dụng tĩnh.