структура його стає такою ж, як і до розтягування (крива 1).
Оскільки деформація розтягу не змінилася, згортання клубків і перегрупування вузлів флуктуаційної сітки супроводжувалися процесом течії макромолекул. Після звільнення з затискачів динамометра такий зразок не скоротиться, оскільки вся еластична деформація в ньому перейшла в деформацію течії. Чим більш полярен полімер, тим більш пологою виявляється крива релаксації і повільніше падає напруга. Сітка хімічних зв'язків сітчастих еластомерів практично не релаксує. Напруга релаксує до тих пір, поки не зосередиться на вузлах хімічної сітки, досягнувши рівноважного значення, і не розвантажаться всі вузли флуктуаційної сітки (крива 2). Хімічні зв'язки перешкоджають необоротного переміщенню клубків молекул, але не заважають переміщенню сегментів. Якщо зразок звільнити із затискачів динамометра, то він з часом повністю відновить свої первинні розміри, і напруга в ньому впаде до нуля.
Рис. 4. Релаксація напруги в лінійному (1) і сітчастому (2) ЕЛАСТОМЕРІВ (а), модель Максвелла (б) і релаксація напруги в цій моделі (в).
кристалічний полімер стеклование деформація
Повністю оборотна деформація розвивається в ідеально пружної сталевої пружині, а повністю необоротна - при навантаженні поршня, поміщеного в ідеальну рідину. Послідовне з'єднання пружини і поршня є найпростішою моделлю в'язкопружного тіла, яку називають моделлю Максвелла (рис. 4б). Пружина характеризується модулем G, рідина в поршні - в'язкістю? , А напруга експоненціально знижується з часом:? =? про е -t /? або після логарифмування ln?=ln? про -t /?. У координатах ln?-t це пряма лінія, тангенс кута нахилу якої до осі абсцис tg? =1 /? , Що використовують як один з методів експериментального визначення часу релаксації (ріс.4в). Напруга в зразку впаде до нуля при часу спостереження, що набагато перевищує час релаксації (?=1/tg?). Кількісні залежності між структурою і властивостями еластомерів складні, тому знаходять феноменологічні закономірності за допомогою моделювання.
При повзучості зразок швидко навантажують і стежать за деформацією, яка ускладнюється все зростаючою напругою в розрахунку на постійно зменшується площа поперечного перерізу (рис. 5а). Під дією прикладеного навантаження макромолекулярні клубки розгортаються, а частина сегментів переміщається, орієнтуючись в напрямку дії сили, що призводить до зміщення і клубків відносно один одного (крива 1). Таким чином, розвиваються одночасно і оборотна (високоеластіческая), і необоротна (вязкотекучего) деформації. Після розвантаження зразок частково (на величину високоеластичної деформації) скоротиться за рахунок згортання клубків макромолекул, але збереже залишкову, вязкотекучего деформацію. У сітчастому ЕЛАСТОМЕРІВ повзучість розвивається до навантаження сітки хімічних зв'язків, які виключають взаємне переміщення макромолекул, Тому при повзучості зразка гуми не виникає необоротної деформації, а після розвантаження зразок скорочується до первинних розмірів (крива 2).
Модель Максвелла (ріс.5б) не відображає основної особливості кривої повзучості - наявності ділянки уповільненого розвитку пружної деформації. У реальному полімері пружна деформація розвивається не як в пружині, а уповільнено, оскільки переміщення сегментів гальмується вузькому опором середовища.
Рис. 5. Повзучість в лінійному (1) і сітчастому (2) полімерах (а) і крива повзучості для моделі Максвелла (б). Пунктиром позначена частина кривих скорочення зразка після припинення дії сили; точкою позначені переходи до лінійному ділянці кривих.
Це відображається моделлю Кельвіна-Фойгта (рис. 6), де пружина і поршень з'єднані паралельно, і напруги на них складаються:? =? ел +? в'язки. За законом Гука? ел=G? , А за законом в'язкої течії Ньютона? в'язки =?. d?/dt. Звідси? =G? +?. d?/dt, а після інтегрування одержимо:? =? (1-е -t /?). Крива по цьому рівнянню не враховує необоротну деформацію і тому добре моделює повзучість сітчастого еластомеру.
Рис. 6. Модель Кельвіна-Фойгта і крива повзучості для цієї моделі.
Повзучість лінійного полімеру добре описується також об'єднаної механічної моделлю, що поєднує моделі Максвелла і Кельвіна-Фойгта (рис. 7). До моменту часу t загальна деформація складається з миттєво пружною складової (1-й елемент, пружина), уповільнено пружною і еластичної (2-й елемент) і вузький (третій елемент, поршень):
? заг =?/G 1 +? (1-е -t /?)/G 2 +? t /? 3.
При розгляді моделі виявляється відмінність між в'язкістю (? 3) і мікров'язкість (? 2) полімеру. Перша характеризує в'язке опір переміщенню макромолекул, а друга - переміщенню їх сегментів.
