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Caratterizzazione di materiali plastici: influenza di temperatura e velocità di deformazione

Prima modellazione della birifrangenza data dalla temperatura in polimeri vetrosi

È stato dichiarato da molti studiosi (V., ad esempio, Arruda e Boyce, 1993; Arruda et al.,1993), che l'orientamento della catena molecolare evolve con l'ampiezza della forza e lo stato di deformazione,ciò è causa della produzione di incrudimento nel polimero. E 'anche ben noto che l'orientamento molecolare in un polimero produce anisotropia ottica, e che il materiale birifrangente può essere utilizzato per monitorare tale orientamento. La dipendenza dell'anisotropia ottica dalla temperatura, misurata mediante il provino birifrangente e modellata dai precedenti ricercatori, fornisce alcune intuizioni di base fisica per la dipendenza della curva tensione–deformazione dalla temperatura di polimeri vetrosi sottoposti a grande deformazione. Raha e Bowden (1972) hanno proposto un modello per la dipendenza dell'evoluzione della birifrangenza nel PMMA vetroso dalla temperatura, tramite gli studi di un piano deformato plasticamente con prova di compressione. Essi hanno proposto che il polimero vetroso a struttura macromolecolare con forma a rete, in virtù della fisica delle catene molecolari imbrigliate (vedi Fig. 1), evolve durante la deformazione plastica con dissociazione di valenza secondaria. In equilibrio termico dove il numero di questi legami interni è essenzialmente debole, si sono ricavate leggi che legano la dipendenza della birifrangenza dalla temperatura. In equilibrio termico, il numero di iterazioni e sue dissociazioni è stato modellato da Raha e Bowden, come densità di una catena che si evolve con la temperatura come segue

n₀ (Θ) A + B [1- exp (-Eª/RΘ) (1)

Dove n₀ è la densità della catena a temperatura assoluta Θ.
A' rappresenta una rete forte che non subisce dissociazione termica, il termine B'
rappresenta la densità della rete che evolve termicamente, Eª è l'energia di dissociazione termica e R è la costante universale dei gas.

Raha e Bowden determinarono che Ea =5.9(±0.5) kcal/mol, dalla riduzione dei dati di birifrangenza; questi dati vengono anche utilizzati per valutare la dissociazione termica di un | COOCH³ | in interazione con il PMMA di 5.6 kcal/ mol. Il loro modello dava una buona previsione dei dati sulla deformazione per compressione piana in birifrangenza. Kahar et al. (1978) similmente, osservò la dipendenza della birifrangenza dalla temperatura nel PMMA dopo aver subito un'estrusione. È stato proposto che l'effetto è dovuto al fatto che la temperatura dipende dal valore di anisotropia ottica . op di un'unità rigida e ripetuta di molecole polimeriche.
Boyce (1986) ha notato che nella modellistica del polimero vetroso l'evoluzione della densità di catena n, la quale è definita statisticamente come quel segmento fra gli elementi fisici interni al materiale, deve provocare uno sviluppo del numero statistico di collegamenti rigidi per la catena N secondo la legge:

n(Θ)N(Θ) = cost (2)

affinché il numero totale di collegamenti rigidi nel modello,e quindi la massa del sistema fisico, si conservi. Il suggerimento di una rete di dissociazione come descritto da Raha e da Bowden (1972) e da Kahar ed altri (1978), è stato seguito per comprendere la risposta all'incrudimento dipendente dalla temperatura dei polimeri vetrosi, in un modello attuale di incrudimento (Arruda e Boyce, 1993b) usando lo sviluppo di n(Θ) e di N(Θ) in conformità con l'eq. (2).
Il concetto di densità di rete, sviluppato per gli elastomeri, può essere applicato ai polimeri, definendo n(Θ) per " catene" come la lunghezza macromolecolare fra gli elementi interni del polimero. I valori di n(Θ) definiti in questo modo eccederanno rispetto alle densità di rete molecolari.
Nell'applicazione corrente, i valori di n(Θ) calcolati eccedono, rispetto alla densità molecolare del PMMA, approssimativamente di un ordine di grandezza, ciò sta ad indicare un'alta densità interna. Rif [1]

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Caratterizzazione di materiali plastici: influenza di temperatura e velocità di deformazione

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Informazioni tesi

  Autore: Giancarlo Molinari
  Tipo: Laurea II ciclo (magistrale o specialistica)
  Anno: 2007-08
  Università: Politecnico di Torino
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria meccanica
  Relatore: Lorenzo Peroni
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 141

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Parole chiave

deformazione
temperatura
velocità
materiali plastici
cartterizzazione

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