ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Механохимия процессов утомления и усталости полимеров из "Механохимия высокомолекулярных соединений" Известны две основные причины, вследствие которых происходит накопление подобных разрушительных изменений, снижающих долговечность изделий из полимеров. [c.218] Одной из таких причин является изменение с течением времени свойств полимерных композиций, из которых изготовлено изделие, в результате воздействия факторов внешней среды (света, тепла, кислорода, влаги и т. д.) или взаимодействия компонентой самой смеси (избытка структурирующего компонента, отщепляющихся веществ и др.). Эти изменения называют старением. [c.218] Практически явления старения и утомления протекают одновременно и тесно взаимосвязаны старение осложняет и усугубляет процессы утомления, а утомление, в свою очередь, активирует процессы старения. Совместное действие этих разрушитель.1ых процессов оказывается несравненно более губительным для изделия, чем каждого из них изолированно. Только в искусственно созданных условиях можно разделить процессы старения и утомления с целью их изучения. [c.218] Ниже ири рассмотрении вопросов механохимии утомления и усталости будет затронут только молекулярный механохимический механизм процесса, вопросы же старения, а также всякого рода побочных явлений обсуждаться не будут. [c.219] Каждая из этих составляющих утомления играет основную или второстепенную роль в зависимости от конкретных свойств ингредиентов полимерной композиции, природы, химической активности компонентов среды, режима механических воздействий и т. д. Ниже будут рассмотрены в общих чертах только первые две причины. [c.219] Факт образования. макрорадикалов ири деформации полимеров (см. гл. 1) не вызывает никаких сомнений, так как даже при относительно небольших деформациях и мягком режиме их возник-новения идет интенсивный механокрекинг. [c.219] Направление этих превращений зависит от химической природы компонентов, участвующих в процессе утомления, режима утомления и т. д. Например, если первичный макрорадикал в результате взаимодействия с кислородом среды превращается в пе-рекпспый, то для натурального каучука это приведет к временной относительной стабилизации, а для большинства синтетических каучуков—к сохранению активности вторичного перекисного радикала и развитию цепных процессов структурирования и т. д. [c.220] В отсутствие противоутомителей в местах наибольшей концентрации напряжений, в которых и развиваются разрушительные процессы утомления, инициированные механокрекингом, возникают дефекты структуры — первичные очаги последующего разрушения, как бы микронадрыв у эластичных или микротрещина у жестких полимеров. [c.220] Кроме специально вводимых противоутомителей аналогичную роль играют некоторые ингредиенты полимерных композиций, например структурирующие агенты (сера, диазосоединения и др.), антиоксиданты (вторичные амины), химические пластификаторы (хиноны, тиофенолы, дисульфиды, тиоловые кислоты), ускорители (каитакс, тиурам) я т. д. [c.220] Если в результате деформаций в месте наибольшей концентрации напряжений происходит механокрекинг цепей, то присутствующий акцептор-противоутомитель может лишь стабилизировать свободный макрорадикал и предотвращать развитие разрушительных свободнорадикальных процессов, но не обрыв цепи. Другими словами, противоутомитель-акцептор в лучшем случае только предотвращает самопроизвольное развитие дефекта структуры и ограничивает его первичной стадией механокрекинга. Это сильно затормаживает процесс утомления, но не предотвращает его. [c.221] Акты механокрекинга и вызываемые ими дефекты структуры в процессе утомления накапливаются во всем объеме, но разрушение образца идет по линии макродефектов. [c.221] Деструктивные процессы механокрекинга при утомлении приводят к снижению молекулярного веса, а следовательно, и прочности полимера. Так, было показано, что с уменьшением молекулярного веса СКС-ЗОА резко снижается динамическая выносливость и сопротивление утомлению, причем яаиболее отрицательно сказывается влияние низкомолекулярных фракций, введение которых вызывает резкое снижение прочностных и усталостных показателей полимера (даже при сохранении среднего значения молекулярного веса). [c.221] В жестких полимерах, в которых объемные изменения накапливаются медленнее, чем в эластичных, наблюдается четкое снижение молекулярного веса в процессе утомления. Так, удельная вязкость 0,1%чного раствора гидратцеллюлозыЗ при многократных деформациях нити вискозного корда при 2%-ном удлинении и нагрузке 0,5 кГ снижается от 0,150 до 0,141 через 500 тыс. циклов и до 0,126 через 1 млн. циклов. Соответственно для нити капронового корда при 5%-ном удлинении и нагрузке 0,3 кГ удельная вязкость в крезоле уменьшается от 0,814 до 0,761 через 300 тыс. циклов. При этом вязкость уменьшается примерно на 7% одновременно зафиксировано снижение прочности на 30% и обнаружено 5,0% (к общему объему) дефектных участков, в том числе 3,3% крупных дефектовз . [c.221] Вернуться к основной статье