ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Хрупкие полимеры, наполненные дисперсными частицами из "Промышленные полимерные композиционные материалы" В литературе имеется большое количество информации о механических свойствах наполненных порошками термореактивных пресс-композиций. Однако большинство этих данных часто эмпирические и работ по объяснению механизма действия дисперсных наполнителей очень мало. При растяжении или изгибе ненаполненные отвержденные полимеры разрушаются с малыми пластическими деформациями или вообще без них, причем относительная деформация при разрушении как правило не превышает 2—3%. При сжатии или сдвиге в них обычно проявляется предел текучести с развитием до разрушения достаточно больших пластических деформаций. Введение жестких дисперсных наполнителей в такие полимеры снижает разрушающее напряжение при растяжении и изгибе, увеличивает предел текучести при сжатии и сдвиге и повышает модуль упругости. Влияние таких наполнителей на поверхностную энергию разрушения имеет сложный характер и в отдельных случаях достигается ее резкое возрастание. В последнее время проведен ряд систематических исследований, которые и будут ниже рассмотрены подробнее. [c.70] Энергия разрушения. Поверхностная энергия разрушения и, следовательно, устойчивость к распространению трещин отвержденных эпоксидных и полиэфирных смол сравнительно малы. Обычно их ур лежит в пределах от 80 до 250 Дж/м . Введение частиц наполнителя в хрупкие полимеры препятствует росту трещин. При этом возрастание устойчивости к распространению трещин в абсолютных значениях может быть не очень большим, однако вследствие низкой поверхностной энергии разрушения ненаполненных полимеров при наполнении она может возрастать в 2—3 раза, что имеет большое практическое значение. [c.70] Эластифицированная смола, наполненная стекло сферами. . [c.73] Образование ручейкового рельефа поверхности разрушения при взаимодей-стви фронта трещины с дисперсным включением в кристаллическом оксиде магния [40]. [c.74] Образование ступени позади включения ПММА размером около 50 мкм в эпоксидной матрице (стрелка указывает направление распространения трещины) [41]. [c.75] Подставив уравнение (2.5) в уравнение (2.1) можно видеть, что расстояние между частицами должно уменьшиться в несколько раз, чтобы поверхностная энергия разрушения существенно возросла. Более подробные расчеты Т проведены Эвансом [43], который показал, что вклад линейного натяжения зависит как от размера частиц, так и от расстояния между ними. Результаты его расчетов обобщены на рис. 2.22, на котором показаны зависимости отношения напряжений, необходимых для распространения трещины в наполненной композиции с непроницаемыми частицами Ос и в матрице сгт, а также линейного натяжения Т от размера частиц и расстояния между ними (го/а) для сферических частиц, где 2го — диаметр частицы (глубина препятствия в плоскости трещины) и а — расстояние между частицами. [c.76] Зависимость отношения Ос/Оя (а) и Т1 р)тГа (б) от го/а. Сплошная линия — сферические частицы (а / о=1), пунктирные ЛИНИН — эллиптические с ш/го=10 (1) и ш/го=0,1 (2) (здесь 2ш — ширина препятствия в плоскости трещины) [43]. [c.76] В том числе возникновением о о.г ом о.б о.в ю г /а в наполненных композициях напряжений, обусловленных разностью термических коэффициентов расширения матрицы и дисперсной фазы. Лэнг и Рэдфорд, например, показали резко различную зависимость поверхностной энергии разрушения от объемной доли наполнителя при 77 и 293 К и объяснили ее, по крайней мере частично, термическими напряжениями [34]. [c.77] Прочность. Повышение энергии разрушения хрупких полимеров при введении порошковых наполнителей непосредственно влияет на их прочность и другие свойства, связанные с прочностью, такие как ударная вязкость по Изоду или Шарпи. Введение дисперсных частиц наполнителей обычно снижает прочность хрупких полимеров, хотя теоретически этого не должно происходить. [c.78] КО при этом, очевидно, решающую роль играют разме[1 начального де-фекта, инициируюшего разрушение, и его отношение к расстоянию между частицами. Это отношение определяет вклад линейного натяжения фронта трещины в прочность при растяжении наполненных композиций. Для лучшего понимания этого вопроса рассмотрим ряд работ по исследованию композиций на основе стеклообразной матрицы и дисперсного оксида алюминия [45—46], результаты которых анализировал Эванс [49]. [c.79] Эванс рассчитал напряжение, необходимое для прохождения трещины размером а через множество частиц. На рис. 2.25 показаны результаты его анализа данных, приведенных в работе [45]. При расстоянии между частицами большем размера самих частиц прочность полимера при наполнении не изменяется, так как частицы имеют сферическую форму и не могут служить начальными дефектами. При уменьшении расстояния между частицами до размера частиц прочность начинает повышаться в соответствии с расчетами Эванса. [c.80] Если наибольшие значения р и Со значительно превышают расстояние между частицами, вклад линейного натяжения фронта трещины в поверхностную энергию разрушения начинает в решающей степени определять прочность наполненных композиций, которую можно рассчитать, используя уравнение Гриффита. Однако это предположение не доказано экспериментально. Для доказательства необходимо независимо измерить энергию разрушения. [c.80] И —в дистиллированной воде Т — в парафине сплошная линия — на воздухе при 60%-ноп относительной влажности [39]. [c.81] Вернуться к основной статье