ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Разрушение волокон из "Структура и прочность полимеров Издание третье" Процесс разрушения волокон зависит от исходной структуры и от той перестройки, которая происходит в ходе деформации и предшествует разрушению. [c.122] Особенности механических свойств волокон (образцы сверхпрочного корда, например, в 2 раза прочнее, чем образцы низкопрочного) также связывают с особенностями их структуры [258— 264]. В частности, В. А. Берестнев отмечает, что асимметричные частицы содержатся только в высокопрочном и сверхпрочном вискозном корде. С увеличением числа асимметричных частиц в вискозных волокнах возрастает разрывная длина волокна [260, с. 31 263, с. 5]. [c.122] Поскольку асимметричные частицы в волокнах размещаются в наименее упорядоченной среде, то такие волокна ведут себя как армированные материалы. Уменьшение рзмеров армирующих частиц при сохранении их общего объема сопровождается существенным улучшением характеристик сопротивления многократным деформациям. [c.122] В таких армированных системах напряжения распределяются неравномерно. Нагрузка воспринимается в основном армирующими частицами, а связующее обеспечивает одновременность работы всех асимметричных частиц. Деформация волокон с высокими деформационными показателями сопровождается перемещением асимметричных частиц внутри макрофибрилл. В результате этого в материале может возникнуть своеобразный жесткий каркас. Вследствие того, что деформация каркаса затруднена, напряжения распределяются в основном по микрофибриллярным элементам структуры. [c.122] Наличие макропор способствует концентрации напряжений, но может и, наоборот, облегчать развитие в материале больших деформаций вследствие деформации его пористой части. [c.123] Результаты электронно-микроскопических исследований свидетельствуют о том, что при эксплуатации и разрушении капроновых и вискозных волокон происходит распад асимметричных частиц. Первоначально разрушаются частицы, расположенные параллельно направлению действующей силы. Вследствие разрушения армирующих частиц система утрачивает свойства армированного материала. Однако одновременно изменяются те элементы структуры, которые расположены между частицами. Микрофибриллы ориентируются вдоль силового поля. В зависимости от химического состава волокна может происходить как уплотнение, так и разрыхление материала. [c.123] Были рассмотрены изменения, которые происходят в элементарных волокнах, составляющих нить капронового корда, после разрушения нити на динамометре при однократном растяжении или в процессе многократного растяжения [379, с. 740]. [c.123] Один из типичных случаев разрыва волокна на динамометре характеризуется тем, что оборванный при разрыве конец имеет ровный край, вокруг которого расположен венчик из тонкой пленки. Эта пленка образуется на поверхности волокна при формировании. Она хорошо заметна на снимке, сделанном в поляризованном свете. [c.123] На сколе БК может находиться или возникнутьдефектВ(рис. 11.55, б), который начнет распространяться в направлении ВГ. В точке Г вследствие дальнейшего ориентационного упрочнения он залечится и перейдет в скол Г Д. Точно таким же образом дефект может распространяться по ДЕЖ и т. д. Наконец, когда нагруженным остается лишь небольшое сечение ЖЗ, нагрузка, прикладываемая к волокну в процессе испытания, становится равной его прочности, и происходит одновременный разрыв всех имеющихся в этом сечении цепей. [c.124] Разрушение сложной кордной нити при многократном воздействии проходит через стадии разрывов элементарных волокон по обоим рассмотренным выше механизмам. Некоторые из элементарных волокон разрушаются вследствие постепенного развития макродефектов. Когда число оставшихся волокон будет столь мало, что прилагаемая во время испытания нити нагрузка станет равной их прочности, произойдет разрыв волокон, аналогичный рассмотренному выше случаю разрушения на динамометре. [c.124] На рис. П.56 а показаны два волокна, взятые с участка разрыва нити испытаний на многократные деформации. Из этой микрофотографии видно, что концы волокон могут быть двух типов либо ступенчатые (разрыв на ранней стадии многократного растяжения), либо ровные (разрыв в последней стадии утомления). Такой же характер имеют разрушения волокон кордного каркаса шины, разрушенного при стендовых испытаниях (рис. П.56, б). [c.124] Крутка нити также влияет на изменение структуры волокна при многократном растяжении. Элементарные волокна в результате крутки давят друг на друга, приводят к нарушению ориентации кроме того, между волокнами возникает трение, способствующее образованию дефектов на их поверхности. Периодичность структурных дефектов волокна позволяет предположить, что они произошли от наложения волокон друг на друга при крутке. Вследствие крутки нити на волокне в процессе утомления возникают дефекты, разрастание которых в конЦё концов приводит к разрушению корда. [c.125] Была предпринята попытка определить границы области работоспособности капроновых ориентированных волокон, сшитых формальдегидом [380, с. 304]. Была показана возможность графического построения области работоспособности ориентированных химических волокон на основании результатов динамометрических испытаний волокон в широком интервале температур. [c.125] При рассмотрении влияния ориентации на разрушающее напряжение для волокон различают два случая [233] цепные молекулы волокнообразующего полимера не связаны поперечными связями в единую сетку и цепи образуют трехмерную сетчатую структуру. В первом случае развиваются в основном пластические деформации, и может быть достигнута высокая степень ориентации. В результате этого прочность материала возрастает. При наличии пространственной сетки для достижения высокой степени ориентации необходимы значительные усилия. При этом нагрузка распределяется по цепям неравномерно и тем неравномернее, чем больше степень ориентации, оцениваемая по общему удлинению. Некоторые цепи в результате нагружения рвутся, и на соседние цепи накладывается дополнительная нагрузка. Разрыв наступает раньше, чем большинство цепей будет вытянуто. [c.125] Кривая 1 (для воздушносухого волокна) отличается от трех других тем, что в начале растяжения напряжение резко возрастает. Затем кривая изгибается и переходит в прямолинейный отрезок. Из хода кривой 1 видно, что структурные единицы в этом случае подвергаются наименьшей ориентации перед разрывом. Кривым растяжения влажных волокон (2,3, 4) соответствует значительно большая ориентация по сравнению с воздушно-сухим волокном. Полагают [381, с. 61 ], что максимальная относительная длина волокна Ур имеет определенный физический смысл и связана с завершением процесса ориентации. Это положение вызывает известные возражения в результате перенапряжения в местах дефектов предельная ориентация в микрообъемах может быть уже достигнута, хотя деформация образца в целом не соответствует предельно ориентированному состоянию. [c.126] Наиболее достоверное заключение, которое вытекает из описанных экспериментов, сводится, по-видимому, к существенному влиянию технологических факторов, благоприятствующих ориентации, на прочность волокна. Особенное значение имеет способность материала ориентироваться в процессе деформации до разрыва, как мы это наблюдаем на примере изотропного ксантогенатного волокна (см. кривую 4 на рис. 11.57). Было проведено исследование [382] девяти модельных образцов нитей из вискозы различных типов. Зная степень растяжения по отнощению к длине сухого волокна, можно найти конечную длину в относительных единицах (у = 1 + е , е. — относительное растяжение) и относительную длину при разрыве Тр = 1 + вр (где — относительное удлинение при разрыве). [c.126] Взаимосвязь между разрушающим напряжением и степенью ориентации установлена с помощью явления двойного лучепреломления. При сопоставлении значений разрушающего напряжения и коэффициента двойного лучепреломления нитей оказалось [382], что при разрыве достигается определенная степень ориентации. Это,справедливо для всех типов вискозы независимо от молекулярной массы и содер) ания увлажняющего агента (рис. П.59). [c.127] Таким образом, сделанный ранее на испиьстин тальных данных (см. рис. 11.58) вывод о том, что волокна к моменту разрыва должны достигать возможно больших значений общей деформации, может быть уточнен к моменту разрыва волокна должна быть достигнута возможно большая степень ориентации. [c.128] Метод определения среднего значения угла ориентации с помощью двойного лучепреломления имеет то достоинство, что он применим как к кристаллической, так и к аморфной частям полимера. [c.128] В настоящее время между структурой и механическими свойствами высокоорнентированных линейных полимеров и слоистыми структурами такими, как волокна, пленки и игольчатые кристаллы установлена корреляционная связь [266, с. 181—204]. [c.128] Вернуться к основной статье