Definice pojmu elastomer a viskoelastického chování polymerů

1.     Definujte pojem elastomer

Elastomery lze obecně považovat za vysoce kondenzované plyny, protože většina dílčích monomerů se vyskytuje v plynném skupenství. Polymerizací vznikají řetězce dlouhých molekul. Jejich molekulová struktura muže být amorfní, semikrystalická anebo krystalická.

Kaučuky jsou typické amorfní polymery s náhodným uspořádáním molekul.

Krystalické polymery jsou tvrdé a křehké. Semikrystalické polymery vykazují pružné deformace, tok (creep) i plastické deformace.

Elastomer (pryž) je výjimečný svou velkou pružnou deformací. V inženýrské praxi je smykový modul elastomeru definován jako G = nkT, kde n je počet řetězců elastomeru v jednotkovém objemu, k je Boltzmannova konstanta a T je teplota ve stupních Kelvina. Mnoho elastomerních materiálu má při stejné teplotě (nad bodem skelného přechodu) podobné hodnoty smykového modulu G nebo tvrdosti. Teplota a některé další parametry mají výrazný vliv na jejich vlastnosti. Elastomerní materiály patří do hlavní skupiny polymeru, které dále rozdělujeme do podskupina přírodní a syntetické materiály.

2.     Co je viskoelastické chování

Viskoelastické chování polymerů

•        Při aplikaci materiálů v praxi jsou důležité jeho deformační vlastnosti, které vyjadřují vztah mezi vnější silou a deformací materiálu

•        Mezní případy: 1) ideálně pružné těleso; 2) ideálně viskózní kapalina

Ideálně pružné těleso

-  deformace se ustaví okamžitě a její velikost je napětí přímo úměrná a s časem se nemění

Ideálně viskózní kapalina

-        vztah mezi smykovým napětím a deformací vyjadřuje Newtonův zákon

-        mezi napětím a deformací se rovnováha neustaví, deformace narůstá po celou dobu působení síly, deformovaný stav zůstává zachován

-        celková deformace závisí na velikosti napětí i na době jeho působení

-        veškerá práce vynaložená na deformaci se mění v kinetickou energii pohybujících se částic a nakonec v teplo

-        Celková deformace je časově závislá a deformační chování je označováno jako viskoelastické.

-        Viskoelasticitu materiálu je možné znázornit Tucketovým modelem.

Model se skládá ze 3 členů

1- pružina – představuje ideální elastickou neboli Hookovu pružnou deformaci ε₁

2- Kelvinův model – vznikl paralelním zapojením pružiny a netěsného válce s pístem – reprezentuje elastickou deformaci ε₂

3- netěsný válec s pístem – představuje viskózní tok – trvalou deformaci ε₃

Celková deformace viskoelastického tělesa se rovná součtu deformací jednotlivých členů.

Deformace 1 nastane okamžitě a je vratná.

Deformace 2 je časově závislá a je vratná.

Deformace 3 je časově závislá a je nevratná.