ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Деформирование и разрушение полимеров. Определение и содержание предмета из "Разрушение полимеров" Излишне напоминать о важности детального изучения деформирования и прочности промышленных полимерных материалов. Это очевидно всем, кто захочет применять полимеры в несущих конструкциях, для антикоррозийных покрытий или в узлах деформирования либо займется переработкой отходов из них. Прочность и разрушение образца являются положительной и отрицательной сторонами одного и того же явления разрушения материала под действием напряжения. Последний этап такого разрушения проявляется в риде макроскопического ослабления используемого объекта, будь то труба для воды, нефтяная цистерна из армированного стекловолокна или пластмассовая корзина для продуктов. Часто менее заметны предшествующие промежуточные этапы нелинейное деформирование, воздействие окружающей среды, начало образования трещин и их рост, хотя именно они служат причиной и создают очаги разрушения в нагруженном образце. [c.9] В какой момент какие условия воздействия становятся критическими для состояния, в котором находится материал. Ввиду того что из множества характеристик полимерных структур выбирается только их деформация, полностью решить эту задачу вряд ли возможно. Компетентное рассмотрение обеих задач, их взаимосвязи и зависимости от других областей науки о полимерах, вероятно, можно найти в энциклопедиях полимеров [1, 2] и частично в специальных учебниках по вязкоупругости [3, 4], механике [5] и физике [6—8] полимеров. Хотя в общем случае первая задача и не может быть решена, в литературе по разрушению (учебники [9—12]) широко и понятно объясняется это явление, которое сводится к процессам, вызывающим наиболее очевидные изменения морфологии образцов во время разрушения. [c.10] Предыдущие утверждения относительно задач исследования разрушения хорошо иллюстрируются на примере твердого поливинилхлорида (ПВХ) (рис. 1.1 —1.3). Образцы труб для воды подвергаются хрупкому разрушению под действием внутреннего давления при высоком значении касательного напряжения, частично пластическому разрушению — при умеренных значениях напряжения, действующего в течение длительного времени, и разрушению, обусловленному ростом термических трещин (трещин серебра образующихся при ползучести),— при низких значениях напряжения, действующего очень длительное время. Тремя процессами, вызывающими разрушение труб в данных трех примерах, являются соответственно быстрое вытягивание дефектов, течение материала и термоактивационный рост дефектов. Во всех трех процессах элемент объема, в котором вызывается разрушение, конечен следовательно, неоднородные деформации должны быть локальными. Ниже мы рассмотрим природу подобной неоднородной деформации предположительно однородного материала и попытаемся объяснить ее. [c.10] Хорошим примером иепредсказуемых результатов является поведение труб из полиэтилена (ПЭ) и других частично кристаллических материалов при постоянном поперечном напряжении для них обнаружено резкое падение рабочих напряжений при длительном нагружении (рис. 1.5). На начальном участке временной зависимости для ПЭ, как и для ПВХ, долговечность сильно зависит от напряжения. В зависимости от температуры ослабление материала бывает либо хрупким (рис. 1.1), либо пластическим (рис. 1.2 и 1.6). Оба материала также сравнимы по термической активации роста трещин при ползучести (рис. 1.3, 1.7 и 1.8), которая может вызвать ослабление трубы по истечении длительного срока службы. Оба материала различны в тОлМ смысле, что для ПЭ кинетика роста трещины при ползучести заметно отличается от кинетики роста трещины при пластическом ослаблении (рис. 1.5), а для ПВХ практически не отличается. Это лишний раз свидетельствует о том, что необходимо изучать собственно физическую природу развития дефекта материала, чтобы надежно предсказывать его поведение, особенно при первом применении, и (или) улучшать свойства путем введения дополнительных компонентов или изменения способа изготовления. [c.12] Приведенные значения параметров промышленных полимеров соответствуют комнатной температуре (критические напряжения относятся к температуре перехода хрупкость—пластичность). Если нет ссылки на литературу, то данные заимствованы из работы [7] и справочника по полимерам [20]. [c.17] К упомянутым выше молекулярным процессам следует добавить внутреннюю деструкцию, вероятность образования очага разрушения или трещины. По аналогии с описанием деформирования с позиций молекулярной структуры тела, использованной Бласенбреем и Печхолдом [38], все этн молекулярные процессы можно отнести к четырем физическим перестройкам между соседними сегментами с параллельно расположенными осями цепей изменению конформации (вращение сегмента, гош-гранс-иереход), кавитации, проскальзыванию и разрыву цепи. На рис, 1.12 показаны данные перестройки сегментальных пар. Разрыв цепи и до некоторой степени кавитация и проскальзывание потенциально ухудшают способность полимерной сетки нести нагрузку. В то же время конформационные изменения, по-видпмому, являются консервативными процессами, которые видоизменяют или задерживают, но никогда не вызывают ускорения процесса разрушения. [c.19] ОДНИМ из многих возможных типов его ослабления [9]. Дополним это определение указанием на то, что в результате образования новых поверхностей либо раскрываются пустоты, либо прежде связанные части разрушаемого образца отделяются друг от друга. [c.20] Математически можно определить процесс разрушения как увеличение суммарной степени связности частей образца или структурного элемента по крайней мере на единицу. Это определение включает прорыв пленок и разрыв труб, но исключает мельчайшие повреждения, вызванные трещиной серебра или разрывом цепи. [c.21] Термин разрушение охватывает всю последовательность разрушения от его возникновения, роста трещин и их распространения до полного разрушения. В отличие от деградации и ослабления материала путем термического воздействия и влияния окружающей среды под процессом разрушения понимают разделение тела на части под действием напряжения, направленного вдоль оси последнего. Это возможно только при наличии действующей силы. Однако силы вызывают деформации. Следовательно, началу разрушения всегда предшествует деформирование образца. [c.21] При растяжении для различных морфологических состояний материала представлены на диаграмме (рис. 1.14). [c.23] В упомянутых выше монографиях [2—10] очень поверхностно рассмотрено влияние процессов молекулярной деструкции на конечные свойства материала. Однако в последние 10 лет значительный прогресс наблюдался именно в данной области при исследовании деформируемости, прочности и разрыва молекулярных цепей. Значительный вклад в этой области внесли советские ученые Регель, Слуцкер и Томашевский [11]. [c.23] Вернуться к основной статье