Резильянс и эластичность по отскоку

[москатель]

У термина "резильянс" много различных значений. В  слово resilience переводится тоже со многими значениями: 

Я принимал значение термина в изложении R. McNeil Alexander: работа, совершаемая материалом при упругом восстановлении формы. Выражается она в % к работе, затраченной на деформацию материала. А что же тогда эластичность по Шобу? ГОСТ 27110? Вроде бы одно и тоже? Ну, может в методе Шоба энергия оценивается в момент удара бойком? И всё? Вопрос у меня возник, когда я стал сравнивать разные эластичные материалы. Резилин - 97%. Абдуктин -91%. Эластин и синтетические резины - около 80%. И решил посмотреть: а что полиуретаны? А про них англ/ам пишут:

(ASTM D2240) Дюрометр	40А	50А	60А	70А	80А	90А
(ASTM D2632) Эластичность (% отскока)	22	4		32	21	56

 

И как же это понять? Такой маленький резильянс у ПУ (если я правильно понял)? Я чего-то не понимаю? Просветите, пожалуйста.

[sibra]

Вы в кучу свалили и кислое и пресное...

В 10.07.2022 в 22:11, sibra сказал:

Вы в кучу свалили и кислое и пресное... Как всегда...

 

[москатель]

11.07.2022 в 06:11, sibra сказал:

Вы в кучу свалили и кислое и пресное... Как всегда..

Как всегда Ваше сообщение информационно и по делу. А просветить? Я ж Вас "просвещал")

[москатель]

Мда. Не развеял мрак незнанья пол/уретановый светильник.

Всё без подпитки затухает, как незаряженный мобильник.

Кучи... В 2010 ко мне в лаб приехали 2 болгарина, промышлявшие поиском интересных, по их мнению, тех/разработок на территории моей страны. Разговорились. И один сказал: знаешь, как загранцы относятся к вашей стране? Сам и ответил: как к помойке. Но, на помойке - сказал - на кучах мусора вырастают удивительные цветы. Которых на Западе нет. 

Я и до и после жил и живу среди этих "куч". И стараюсь на кучах цветы видеть. Про которые Любомир говорил. В университете у нас на кафедре полимеров занимались только целлюлозой... И про  методы испытания полимеров,  формулы Карозерса и  термомеханику я потом сам учил по вечерам, когда вдруг попал мнсом в университет.  А ПУ мне пришлось на заводе заниматься. Но, потом я с помощью ТДИ несколько классных штук сделал, которые запатентовали. 

Я хотел, создав тему, понять как коррелируются такие параметры, как эластичность по отскоку и твёрдость по Шору с % возврата энергии после прекращения деформации. Про эластин, резилин, абдуктин прочитал. Хотел сравнить с синтетическими резинами. Вот, к примеру, с ПУ. Пишут: "Типичные свойства составов полиуретановых каучуков: https://www.uniflexinc.com/blog/polyurethane-rubber-technical-data/:

(ASTM D2240) Дюрометр	25-ОО	40-ОО	50-ОО
(ASTM D412) Модуль упругости при растяжении, PSI
300%	14.2	22.7	35.5
200%	7.33	15.8	24.2
100%	3.05	9.06	14.6
(ASTM D412) Удлинение при разрыве, %	865	763	706
(ASTM D412) Прочность на растяжение, фунтов на квадратный дюйм	86.5	167	273
Штамп C (ASTM D624)	8.87	17.3	21.4
Сопротивление разрыву (фунт/дюйм.)
(ASTM D2632) Эластичность (% отскока)	25	30	39
(ASTM D395B) Остаточная деформация при сжатии, %	0.00	0.00	0.00

 

Как же это ПУ % отскока такой маленький дают? Демпферируют, что ли основную часть энергии при деформации? Остаточной деформации -0! Диссипация за счёт специфической структуры? И модуль сжатия не приводят. Ни в нашем сегменте, ни в зарубежном не нашёл: а какая у других резин эластичность по Шобу? Нашёл упоминание про то, что модуль упругости при сжатии (который мне нужен для оценки результатов наших с напарницей синтезов) можно оценить по показаниям твердометра  Шора. Формула, что ли связывающая есть? 

ПУ - это я просто для понятности себе взял. Так что, не обязательно мне полиуретановый Джо для этого нужен.

[москатель]

Кинетическая энергия подлетающего к образцу резины маятника Шоба  = mv²/2. При оценке же резильянса  на образец резины, прикреплённой к пластине с датчиком амплитуды, воздействуют, деформируя её, конечно же, со скоростью во много раз меньшей, чем летящий маятник. И, отпустив резину с пластиной и предоставив ей возвращаться к первоначальному состоянию, то же не создают больших скоростей деформации. А энергия имеет квадратичную зависимость от скорости! Квадратичную! Полагаю, что петля гистерезиса, если и есть в этом случае, то минимальная. Это при большой (ударной) скорости деформации большая часть возвращенной упругой энергии (в сравнении с затраченной) рассеивается в виде тепловой. Вот, как и происходит, видимо, в нелюбимых мною ПУ. Конечно, любой полиуретановый Джо может об этом  не задумываться. Это мне, россиянину, приходится. Я как-то рассказал одному форумному Homo habilis о своей технологии ожижения резины, так он сообщил мне, что они повторили у себя это и «засунули» образец в ГЖХ и получили не интерпретируемую «мешанину». Я поразился: зачем же вы в хроматограф – то вкололи? Колонки же серой и сажей «закоксуются»! Он: ну, у нас так принято – всё через ГЖХ. Да, колонки пришлось выбросить и с испарителем проблемы. Долбоклюи. Приборы есть - … ничего не надо. 

[yatcheh]

15.07.2022 в 21:00, москатель сказал:

Кинетическая энергия подлетающего к образцу резины маятника Шоба  = mv²/2. При оценке же резильянса  на образец резины, прикреплённой к пластине с датчиком амплитуды, воздействуют, деформируя её, конечно же, со скоростью во много раз меньшей, чем летящий маятник. И, отпустив резину с пластиной и предоставив ей возвращаться к первоначальному состоянию, то же не создают больших скоростей деформации. А энергия имеет квадратичную зависимость от скорости! Квадратичную! Полагаю, что петля гистерезиса, если и есть в этом случае, то минимальная. Это при большой (ударной) скорости деформации большая часть возвращенной упругой энергии (в сравнении с затраченной) рассеивается в виде тепловой. Вот, как и происходит, видимо, в нелюбимых мною ПУ.

 

Так значит надо не процент отскока измерять, а отпускать маятник и измерять затухание колебаний. Фурье-анализ этих виглей затухания даст сигнал, где амплитуда и полуширина будет содержать количественное описание и динамики того резильянса, и энергетики с гистерезисом. 

[москатель]

15.07.2022 в 22:58, yatcheh сказал:

не процент отскока измерять, а отпускать маятник и измерять затухание колебаний.

Ну, да. Так и делают делали. В 1962 - 66 г.г. В публикациях именно виггли фиксировали на фотопластинках. И по амплитуде резильянс определяли = 100(ΔL₁/ΔL₂)². С тех пор и датчики продвинутые у исследователей появились и  ПК с программами.  Которые,наверное, и преобразования Фурье нараз делают.

Я -то о чём? Про различие резильянса и эластичности по отскоку я написал выше. Прибор Шоба мне ещё когда «купится», а работать хочется. Я пытаюсь понять систему соотношений модулей и параметров, которые можно приборами резинщиков определить, что бы представлять происходящее внутри моих резин (и оценить целесообразность закупки того или иного прибора). Резильянс, они же, кстати, тогда ещё в 60-х рекомендовали по tgδ (тангенс механических потерь) оценивать: ln(100/R) ~ π tgδ. Я бы и оценивал: у меня прибор самодельный был с дилатометром и иглой Вика. По графикам КЛР/Т и обычной термомеханической кривой я (дублируя) tgδ определял.   Кооператоры термостат спалили, обогреваясь, а фурнитуру выбросили. Чертежи у меня остались.  Проблема моя в быстром норадреналиново-офицерском решении: приборы у фин/партнёра для внутрилабораторного (нам с напарницей для физ/параметрического контроля правильности нашей работы по синтезу модуляторов) использования в первую очередь требовать или приборы, параметры которых = понятный "язык резинщиков. Мы - реалисты и понимаем, что всё и сразу не получим. Так может есть какие-то связи между параметрами, привычными резинщикам, и параметры, иллюстрирующие на физ/свойствах наших резин правильность нашего синтеза?

F  - сила, которая сжимает образец. E – модуль Юнга. S –площадь сечения образца. L – его длина. ΔL / ΔL L-  относительная деформация.

 F =E (ΔL /L ) S (из закона Гука). 

Значит сжатие (ΔL) = F L/ES и я могу резильянс предсказывать по модулю?

А так как результатом испытаний образца на маятнике Шоба является изменение кинетической энергии = то, есть работа, я могу оценить и модуль? Ведь, работа = F ΔL cos α (при совпадении направлений векторов силы и перемещения/деформации cos α=1). 

Резины мы с напарницей стали классные «печь»)! Но, мы же просто химики. К тому же работающие в России. И нам надо понимать, что там в реакторах и в среде резины происходит. Какое же это удовольствие, когда  результатом наших рассуждений (в которых мы мысленно представляем процессы, происходящие, как следствие «монтажа» того или иного компонента структуры или введения свободного «ронина») является новый образец резины, и именно с ожидаемыми (к чему и стремились) свойствами! Не режущийся ножом! Растягивающийся на 1100%, и со щелчком залетающий в банку вместе со скальпелем! И в отличие от ПУ не капризный к нашим российским реалиям (влажность, рас****яйство, низкая технологическая культура). И, (ого-го!) не токсичный! Так как нет там ни NCO, ни в конце канцерогенно деструктирующихся ПМ.

То есть, прочную резину, вандалоустойчивую и возможную защиту от повреждений металла кузовов, например, и деталей механизмов, контактирующих с абразивными и колющимися объектами, мы, вроде, теперь знаем, как делать. Резину с большим растяжением до разрыва - тоже. Но, что надо-то, что бы опять мне вернуться к жизни, влезть в этот "псевдорынок"? Фин/партнёр говорил о возможности замены ПУ клеев при изготовлении изделий из резиновой крошки. Прямо целая подотрасль возникла - отходы шин девать-то куда? Мы показали, что адгезия наших резин к рез/крошке больше, чем у ПУ клея. Но, усадка будет велика - мы получаем резины в виде обратного латекса. Он про манжеты и валики из ПУ говорит. А для них именно  сжатие важно. То ли по модулю сжатия оценивать, то ли по резильянсу? 

И я, yatcheh, чего расписался - раздухарился? Вы - человек очень грамотный и с широким кругозором. Но, Вы - скорее всего органик - синтетик (судя по Вашим сообщениям). И, какой бы широкий кругозор у Вас ни был - Вы можете и не знать про приборы резинщиков и для ТМА. А есть человек, живущий и работающий в среде, максимально (возможно, эта среда больше всех в мире) насыщенной информацией и по прибористике и по термомеханическим свойствам полимеров. Он мне много лет назад Очень помог. Вы, вот знаете, что лимонная кислота в определённых условиях при нагреве не в итаконовую может превращаться, а в ангидрид? Моё предприятишко вот уже почти 10 лет по такому режиму производит то, чего у других нет и, что позволяло успешно конкурировать на псевдорынке. Я заметил, что для вызывания интереса у этого человека (и появления в теме) надо в теме ПУ или изоцианаты упомянуть. Упомянул. Но, видимо, как и полиуретанообразование со временем (или повышением Т) приводит к биуретовым и аллофанатным разветвлениям, так и в жизни всё энтропизируется. Что-то не сработало. А меня время безжалостно треплет. И хочется поработать по интересной теме. И, ведь, поразительные успехи есть!

 

 

[sibra]

В 16.07.2022 в 15:32, москатель сказал:

А меня время безжалостно треплет. И хочется поработать по интересной теме. И, ведь, поразительные успехи есть!

В 16.07.2022 в 15:32, москатель сказал:

И, ведь, поразительные успехи есть!

Да, ну! Нобеля потянем!

[москатель]

17.07.2022 в 06:54, sibra сказал:

Нобеля потянем!

Хм.  Говорят: "тянуть кота за хвост".  По русски, если вульгарно изъясняются, говорят: "потянем на нобелевку". А такой степени вульгаризма, какую Вы употребили, стараются не допускать - ассоциации (сугубо российские) возникают: потянем полиуретанщиков, натянем полиуретанщикам ( по Далю -нос имеется в виду). 

А что касается наших успехов -  всегда хотел что-то, превосходящее ПУ сделать. И сделал. Известно, что резины на карбоксилатных каучуках по прочности на разрыв превосходили и ПУ и ПМ. Их, как я писал, нынче промышленно не выпускают. А я ещё в конце 90-х наладил производство карбоксилатных полимеров с использованием антискорчинга. Сейчас не на каучуковых компонентах олигомеры делаем, а на том, что можно относительно свободно и надёжно приобрести в России. Нобелевская премия сейчас, насколько я понял, мероприятие договорное, политизированное. Потому тем, кто из России на неё вряд ли можно рассчитывать. 

Вы, любезный sibra, если ответить что в моей теме хотите - так отвечайте, а не "отмечайтесь" наподобие братьев наших меньших,  территорию метящих, одними междометиями, да эмоциональными ремарками. Форум -то химический. Не кулинарный, где, наверное, уместно про кислое и пресное говорить. И не психологический для сброса эмоций экзальтированных субъектов. Вы же, вроде бы, химик?

                                                                                                 ***

Пишут, что у синтетических каучуков усиливают гистерезис деформации:

- введение в молекулярную цепь тяжелых боковых полярных групп,

- бензольных колец, увеличением молекулярной массы,

- активными наполнителями,

- увеличением степени вулканизации.

Больше «сшивок» - больше энергии диссипируется в тепло? ПУ именно на такое "заточены"? Фин/партнёр устраивал мне совместные конференции с промышленниками - так все отмечали, что прокладки и манжеты из ПУ "горят" при эксплуатации. А подходят некие "резинки", состав которых они даже приблизительно не знают. 

Я и хочу теперь с достигнутого "рубежа" по прочности и % удлинения перейти на способность наших резин многократно сжиматься и изгибаться. Думаю, что это свойственно резинам, в которых энтропийный вариант эластичности реализован. И думаю, что бы структурно изменить так, что бы и прочность, полученную модуляторами, не потерять, но и модуль сжатия увеличить, что ли?

[Максим0]

17.07.2022 в 07:54, sibra сказал:

Да, ну! Нобеля потянем!

Товарищ Дмитрий Иванович нобелевскую не потянул... вы планируете открытие в химии круче его Таблицы?