ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Разрушение полимеров в высокоэластическом состоянии из "Прочность полимеров" Как уже было показано выше, одной из характерных особенностей высокоэластического состояния является способность макромолекул изменять форму под действием внешних сил (кон-формационные превращения). Благодаря этому деформации образцов, развивающиеся под действием внешних сил, достигают сотен, а в некоторых случаях свыше тысячи процентов. Эти деформации обратимы. Растяжение полимеров, находящихся в высокоэластическом состоянии, сопровождается выделением тепла. Равновесное соотношение между деформирующим напряжением и деформацией устанавливается не сразу, а с течением времени. [c.96] В работах была предпринята попытка изучить зако-. номерности разрыва в связи с влиянием различных факторов величины дефекта, скорости деформации, деформируюш,его напряжения и удельной когезионной энергии полимера. [c.98] Все приводимые в дальнейшем экспериментальные данные получены при температуре 40 С. Как показал опыт, температура весьма существенно влияет на кинетику разрастания разрыва. [c.99] Скорость распространения разрыва при данном режиме деформации остается неизмеримо малой почти в течение всего времени испытания непосредственно перед разрывом она начинает быстро и скачкообразно увеличиваться. [c.99] Величина надреза существенным образом изменяет скорость распространения разрыва. С увеличением относительной длины надреза ИЬ (где L—ширина образца) уменьшается время Тр от начала деформации образца до момента его разрыва (рис,74). [c.100] При изображении полученных результатов в логарифмических координатах получается линейная зависимость . [c.101] Величины V и V в пределах исследованных скоростей связаны соотношением v =Av , где А и п—постоянные. [c.101] Однако, как следует из полученных данных , второе слагаемое не оказывает заметного влияния на значение и в условиях описанного эксперимента. [c.101] Сравнение результатов, полученных при испытаниях вулканизатов, отличающихся только полярностью исходных каучуков, позволяет сделать вывод, что повышение полярности каучуков при прочих равных условиях сопровождается уменьшением средней скорости разрыва. [c.102] Влияние температуры, скорости деформации и полярности каучука на кинетику разрастания разрыва заставляет предположить, что условия, облегчающие ориентацию материала в месте распространения разрыва, благоприятствуют упрочнению образца. [c.102] В той области изменения таких параметров, как температура, скорость деформации, полярность полимера, в которой эти параметры существенно влияют на дополнительную ориентацию материала в месте рас пространения разрыва, их влияние на закономерности прочности оказывается решаю-щим . [c.104] Таким образом, структура высокоэластического материала сильно изменяется при разрыве. Способность эластомеров проявлять дополнительную ориентацию в области распространения разрыва благоприятствует рассасыванию перенапряжения. Поэтому разрыв происходит за счет разрастания наиболее опасного дефекта, но одновременно в образце развиваются процессы разрушения, начинающиеся на других многочисленных дефектах. На рис. 80 изображен разорванный образец резины, поверхность которого покрыта многочисленными надрывами, не явившимися, однако, непосредственной причиной разделения образца на части. [c.104] Место разрыва фиксировали нанесением надреза длиной 1 мм и проводили краской белую линию, перпендикулярную направлению растяжения образца. Вдоль этой линии распространялся разрыв, и расширение линии в вершине разрыва позволяло судить о дополнительной ориентации материала. Киносъемка производилась скоростной кинокамерой СКС-1 через застекленную дверцу термостата. При проектировании полученного кинофильма с нормальной скоростью 16 или 24 кадров в секунду достигалось замедление от 5 до 500 раз в зависимости от скорости киносъемки. [c.105] При необходимости покадровых измерений кадры фильма проектировались индивидуально. Таким образом, пространственно-временные измерения осуществлялись с большой точностью. Одновременно с киносъемкой снимались показания динамометра. По описанной методике была изучена кинетика распространения разрыва в зависимости от температуры испытания и скорости деформации. Снято более 300 скоростных кинофильмов, которые были затем обработаны на дешифраторе. [c.105] Для установления связи кинетики разрыва с механическими характеристиками исследованных вулканизатов были изучены кривые их растяжения (рис. 84). Оказалось, что понижение температуры испытания, как правило, сопровождается уменьшением относительного удлинения в момент разрыва. [c.107] Анализируя температурные зависимости относительного удлинения и разрушающего напряжения (см. рис. 85 и 86), нетрудно прийти к заключению, что работа деформации до разрыва с понижением температуры должна изменяться немонотонно. Сравнение значений работы деформации до разрыва (Л), найденных из кривых растяжения при различных температурах, показало, что при понижении температуры от 18 °С до О °С, как правило, наблюдается увеличение работы до разрыва. При дальнейшем понижении температуры значения А уменьшаются (рис.87). Аналогичные закономерности были получены при различных скоростях растяжения. [c.109] Сравнивая рис. 86 и 87 с рис. 82 (см. стр. 106), можно заметить, что в температурной области, характеризующейся уменьшением скорости распространения разрыва, значения работы деформации до разрыва увеличиваются. [c.109] Таким образом, переход из высокоэластического состояния в стеклообразное сопровождается уменьшением скорости распространения разрыва, относительного удлинения в момент разрыва, разрушающего напряжения и работы деформации до разрыва. Учет этих закономерностей имеет существенное значение при решении некоторых практических вопросов, связанных с механическим разрушением вулканизатов эластомеров. [c.110] Однако при более высоких степенях вытяжки (1,7 1,9 2,45) характер зависимости lg p=Яз) становится отличным от зависимости Буссе-Журкова. Экспериментальные точки при малых напряжениях укладываются на прямые, наклон которых с ростом степени вытяжки несколько возрастает. При напряжениях, соответствующих долговечностям 10 сек, на кривых lg p=/(a) появляется изгиб. С убылью напряжений долговечности начинают возрастать более резко, чем по экспоненте. При еще меньших напряжениях кривые lg-p=/(a) круто поднимают в область больших значений 1 Тр. [c.111] Вернуться к основной статье