ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Временная зависимость прочности и относительных удлинений при разрыве полимеров из "Физико механические свойства полимерных лакокрасочных покрытий" Внутренние напряжения, возникшие в покрытиях при их отверждении, при изменении температуры или в процессе старения, сохраняются длительное время. Поэтому для выяснения условий разрушения покрытий под действием внутренних напряжений необходимо располагать не только значениями прочности при кратковременных испытаниях, но и временными зависимостями прочности и относительных удлинений при разрыве. В первой части этого раздела изложены данные по исследованию временной зависимости прочности и относительных удлинений при разрыве полимеров, а во второй — полимерных и лакокрасочных покрытий. [c.72] При изучении прочности любых твердых тел весьма важным является установление закономерно-, стей протекания процесса разруи1ения и природы сил, определяющих прочностные характеристики изучаемых тел. Сложность решения этих проблем для полимеров объясняется тем, что в полимерах под дей-. ствием напряжений одновременно с развитием процесса разрушения развиваются значительные обратимые деформации. [c.72] образом, был поставлен под сомнение критический. характер разрушения полимерных волокон и показана возможность кинетического процесса их разрушения. [c.73] В дальнейших исследованиях было установлено, что прочность полимеров, древесины, силикатных стекол, металлов и других материалов существенно зависит от продолжительности действия нагрузки [3, с. 32 10 11 12, с. 47]. [c.73] Опыты показали, что зависимости lgт = f(l/Г) действительно являются линейными, а значения Е оказались равными 190 кДж/моль. для полиамидного волокна, 120 кДж/моль для хлопкового волокна и 80 кДж/моль для вискозного волокна. Однако Буссе не придал большого значения этой константе. Дальнейшие же исследования показали, что эта константа имеет фундаментальное значение. Она тесно связана с природой сил, определяющих развитие процесса разрушения твердых тел, в том числе и полимеров. [c.73] Значительный вклад в изучение временной зависимости прочности твердых тел внесли работы Жур-кова с сотр., Бартенева с сотр. и др. [c.74] В работах [9, 15] при исследовании длительной прочности стекол было показано, что при напряжениях меньших критических происходит постепенное разрушение- материала. Разрушение стекол обусловливается приложенными напряжениями и тепловыми флуктуациями, т. е. длительная прочностб твердых тел обусловлена физической природой процесса разрушения, а не влиянием побочных факторов. [c.74] Изучение разрушения полиметилметакрилата и полистирола показало, что этот процесс протекает в две стадии — медленная и быстрая . Медленная стадия разрушения составляет основное время до разрыва образца. Высказано мнение, что на медленной стадии разрушения происходит разрыв связей полимера под действием тепловых флуктуаций, а приложенное напряжение препятствует их восстановлению. Когда напряжения на неразрушенной части образца достигают критической величины, образец разрывается мгновенно. [c.74] Энергии активации разрушения линейно уменьшаются с ростом напряжений. [c.75] На основе экспериментальных данных Журков и Царзулаев высказали предположение, что разрушение твердых тел под действием напряжений происходит при достижении критического напряжения не мгновенно, а постепенно, по мере накопления в образцах необратимых изменений, т. е. процесс разрушения носит не критический, а кинетический характер. [c.75] Уравнение (2.7) отражает общую температурновременную зависимость прочности твердых тел. Пред-экспоненциальный множитель то не зависит от механической и термической обработки для металлов и сплавов, а для полимеров — от пластификации, ориентации, молекулярной массы и химического строе--ния. Все перечисленные факторы, воздействующие на структуру материала, оказывают влияние на коэффициент у. [c.75] Из приведенных данных видно, что в пределах точности измерения значения С/о и Е хорошо совпадают. Это совпадение, по-видимому, не является случайны . и свидетельствует о единстве молекулярного механизма обоих процессов. Тепловые флуктуации могут приводить к разрыву связей между отдельными атомами и молекулами. Вероятность разрыва связей определяется множителем (С/ о — уа)/кТ. Растягивающее напряжение снижает начальный барьер С/о на величину уо. тем самым увеличивая вероятность разрыва связей, ответственных за прочность полимера. Чем сильнее напряжены макромолекулы, тем быстрее разрывается полимерное тело. При постоянной температуре с уменьшением растягивающего напряжения скорость разрушения падает и при а = О практически становится равной скорости деструкции полимера при данной температуре. [c.76] Количественное совпадение энергии активации механического разрушения полимера С/о с энергией его термодеструкции является подтверждением изложенных выше представлений о механизме разрушения полимеров. В случае действия напряжений концы разорванной макромолекулы удаляются друг от друга, что исключает возможность рекомбинации макрорадикалов. [c.76] Если принять а =110 Дж/(моль-К), то предэкс-поненциальный множитель уравнения (2.9) составит примерно 10 2 с, что согласуется с опытными данными. [c.77] Таким образом раскрывается физическое содер- жание коэффициентов то, у я 11. [c.77] Таким образом, энергия активации разрушения каучукоподобных полимеров не зависит от напряжения. [c.77] Таким образом, поскольку длительная прочность полимера существенно меньше его кратковременной прочности, полимерные изделия, подвергающиеся во время эксплуатации длительным нагрузкам, должны рассчитываться с учетом временной зависимости прочности. [c.78] Очевидно, что условие разрушения полимерных покрытий под действием внутренних. напряжений должно рассматриваться с учетом временной зависимости прочности покрытия, так как внутренние напряжения длительное время воздействуют на материал покрытия. [c.79] Современная теория ползучести металлов рассматривает это явление как единый процесс. Влияние разрушения на деформацию ползучести либо совсем не учитывается, либо учитывается на последней стадии разрушения. [c.79] Так как величина т — это деформация, накопившаяся на второй стадии ползучести, то с помощью этой зависимости представляется возможным рассчитать время службы изделия при малых напряжениях, определив экспериментально значение т при больших напряжениях. [c.80] Вернуться к основной статье