Properties of polymers

Контрольные вопросы и задания
 
1. Что понимают под внешним трением? 
2. Перечислите параметры трения и изнашивания. 
3. Охарактеризуйте влияние различных факторов на коэффициент 
трения. 
4. Какие факторы влияют на изнашиваемость полимера и как повы-
сить его изнашиваемость? 
5. Какие полимерные материалы используются в узлах терния и как 
их классифицируют в зависимости от коэффициента трения? 

---

85 
Глава 11. Акустические свойства полимеров 
11.1. Параметры акустических свойств полимеров
 
Поведение полимерных материалов под воздействием звуковых коле-
баний характеризуется акустическими свойствами. В общем акустические 
свойства определяют способность полимерного материала к переносу и 
поглащению энергии звуковых колебаний. В зависимости от частоты ко-
лебаний они подразделяются на следующие типы: 

инфразвуковые (до 20 Гц); 

звуковые (от 20 Гц до 20 кГц); 

ультразвуковые (более 20 кГц). 
При этом параметрами, характеризующими акустические свойства по-
лимеров, являются следующие: 

звукопоглощение, 

коэффициент затухания, 

скорость распространения предельных звуковых колебаний. 
Так, звукопоглощение – это способность полимерного материала по-
глощать звуковую энергию, ее оценивают коэффициентами звукопогло-
щения (К
зп
) 
погл
зп
пад
К
I
I

и звукоотражения К
зо
отр
зо
пад
К
I
I

, 
где I
погл
, I
отр
и I
пад
– интенсивности поглощенного, отраженного и падаю-
щего звука, соответственно. Коэффициент звукопоглощения:
зо
зп
К
1 К
 
. 
Коэффициент звукопоглощения является основным характеристиче-
ским параметром полимеров. Его значение зависит от: 

структурно – релаксационных и пластических свойств собственно 
материала, 

конструктивных особенностей изделий (размеры, форма и. т. п.). 
В свою очередь коэффициент затухания α
з
является качественной 
характеристикой процесса звукопоглощения в полимерном материале по 
длине L, определяемого по формуле: 
0
з
1
ln
L
A
L
A

 
, 
где А
0
и А
L
– амплитуды звуковых колебаний в начальных и конечных точ-
ках участка толщиной L. 

---

86 
По сути, коэффициент затухания характеризует диссипацию акусти-
ческой энергии, вызванную внутренним трением. Для оценки диссипиру-
ющей способности полимерного материала используют тангенс угла ме-
ханических потерь, tgφ, определенный при звуковых частотах. Он связан с 
физико-механическими, физико-химическими свойствами, составом, 
структурой и текстурой полимерного материала. 
Скорость распространения предельных звуковых колебаний (c) опре-
деляют по формуле: 
c
K


, 
где ρ – плотность полимерного материала, K – коэффициент упругих 
свойств среды, который находится по формуле: 
(1
)
(1
) (1 2
)
H
K



 

   
, 
где Н – модуль упругости при звуковой частоте (динамический); ν – коэф-
фициент Пуассона. 
Значение скорости распространения звуковых колебаний не постоян-
но, и ее дисперсия может быть весьма существенной, зависящей от причин 
– релаксационной, температурной и резонансной. 
Так релаксационная дисперсия вызвана процессом установления рав-
новесного состояния системы в изменяющихся акустических условиях. В 
зависимости от соотношения времени релаксации τ
р
и времени звукового 
воздействия τ равновесное состояние или наступает (τ > τ
р
) или практиче-
ски отсутствует (τ < τ
р
). Соответственно может исчезать или преобладать 
эффективная упругость акустической среды. 
Температурная дисперсия определяется изменением условий обмена 
энергией между микрообластями и акустического сжатия и растяжения 
полимерного материала. Причиной появления у полимерного материала 
резонансной релаксационного спектра является гетерофазность состава и 
структурное разнообразие матрицы.