ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Типы полимерных материалов из "Применение полимерных материалов в конструкциях, работающих под нагрузкой" Пластифицированные полимеры . Под пластификацией обычно подразумевают введение (по механизму диффузии) в полимер веществ, с ним совмещающихся, в которых полимер набухает. Пластификация проводится с целью понижения т. е. получения высокоэластичных материалов при температурах от обычных до минусовых, и понижения для улучшения формуемости полимеров при переработке в изделия. [c.157] Различные механизмы пластификации приводят к разным прочностным и деформационным характеристикам полимерных материалов. [c.158] Неоднородные смеси аморфного полимера и неполярных пластификаторов вели бы себя полностью как вязкоупругие системы, если бы молекулы полимера не обладали гибкостью. Здесь осуществлялся бы максвелловский механизм проявления упругости вещества и его вязкого течения. Если бы время наложения вынуждающей внешней силы было бы очень мало (меньше времени релаксации 0i), то превалировали бы упругие силы, и система вела бы себя только как упругое тело. Наоборот, если это время было бы много больше 0i, тело вело бы себя как вязкая жидкость. [c.158] личие в системе гибких молекул вносит новый элемент — возникновение запаздывающей упругости (высокая эластичность). Концентрация введенного пластификатора влияет в этом случае следующим образом. При некоторой концентрации пластификатора жесткость полимера резко понижается вследствие перехода в высокоэластическое состояние (температура испытания ниже Тс полимера). По мере увеличения концентрации пластификатора текучесть полимера начинается при более низких температурах. [c.158] В линейных полимерах, пластифицированных неполярными растворителями, возникают пластические деформации при самых малых концентрациях пластификатора и до концентраций, вызывающих высокоэластические деформации. При концентрациях пластификатора, приводящих к возникновению высокоэластического состояния, под действием вынуждающей внешней силы возникнут все три вида деформаций мгновенноупругая, высокоэластическая и пластическая. [c.158] Эластичные полимерные материалы с добавками неполярных пластификаторов не пригодны для использования их в качестве уплотнителей, поскольку их ползучесть вследствие пластических деформаций будет начинаться с течением времени даже при самых малых нагрузках. Они также не могут применяться и для изготовления гибких оболочек и шлангов. По рассмотренным причинам подобные материалы не пригодны для использования в качестве конструкционных материалов. [c.158] Сходство обеих систем состоит в том, что при некоторой критической концентрации пластификатора Т . системы монотонно понижается по мере возрастания концентрации. Но снижение жесткости пластифицированного полярного полимера не сопровождается возникновением пластических деформаций при тех же условиях опыта, как это происходит в аморфных полимерах, пластифицированных неполярными пластификаторами. Лишь при значительной концентрации пластификатора (примерно выше 60%) в полярном полимере будет происходить нарастание пластических деформаций наряду с высокоэластическими. [c.159] Тем не менее с практической точки зрения важно, что существует интервал соотношений концентраций полимера и пластификатора, когда полимер находится в высокоэластическом состоянии в довольно широком интервале температур (от —60 до +170° С) и при этом не обнаруживает пластических деформаций при умеренных нагрузках (но крайней мере при 50—70 кгс1см ). Именно этим объясняется все возрастающее использование подобных материалов для изготовления шлангов, гибких оболочек, кабельной изоляции, манжет прессов и насосов, а также различных уплотнительных прокладок. [c.159] В литературе можно найти более подробное описание свойств пластифицированных полимеров. [c.159] Совмещенные композиции полимеров. В последние годы отечественная промышленность начала выпускать и широко применять так называемые совмещенные композиции, например фенолиты и декорозиты. Они представляют собой материалы, в которых связующим является феноло-формальдегидная смола, совмещенная с поливинилхлоридной смолой и порошкообразным наполнителем (каолин, окислы металлов, кокс). Одним из видов так называемого ударопрочного полистирола является композиция полистирола с бутадиен-нитрильным каучуком. Известны композиции поливинилхлорида и бутадиен-нитрильного каучука. Широко применяются композиции полиэтилена и нолиизобути-лена в разных соотношениях. [c.159] В табл. 24 представлены значения приведенного модуля высоко-эластичности для полиэтилена и композиции его с полиизобутиленом — экспериментальные и рассчитанные по кривым сжатия. [c.160] Все прочностные уравнения чистых полимеров полностью справедливы для таких композиций. Следует только заметить, что при быстрых испытаниях (стандартные испытания на растяжение, сжатие, изгиб) при некоторой критической величине деформаций наблюдается побеление образцов, особенно заметное на композиции полистирола и бутадиен-нитрильного каучука. Это указывает на возникновение микротрещин вследствие разрушения твердой составляющей (полистирол). [c.160] Следует заметить, что при механическом соединении двух составляющих, различие деформационных характеристик а/Е которых велико, более жесткий (но малопрочный) компонент разрушается быстрее, чем весь образец. Подробнее эта проблема будет обсуждена ниже. [c.160] Поэтому, чем больше в композиции количество компонента с малым модулем упругости, тем выше ее прочность при ударе. Высказанные соображения верны только в том случае, если время испытания либо больше, либо равно времени запаздывания высокоэластической деформации мягкого компонента композиции. Если это не так, то мягкий компонент при ударе окажется хрупким и никакого сугцественного повышения ударной прочности при его применении не произойдет. [c.161] Полимеры с порошБОобразными наполнителями. Типичным примером гибких полимеров, модифицированных порошкообразными наполнителями, являются резины, в которые вводят сажи, окись кремния, каолин и другие вещества, а примером твердых полимеров — винилит, используемый для изготовления граммофонных пластинок (сополимер винилхлорида и винилацетата с добавками сажи и окиси кремния). [c.161] Кроме особого случая активированных саж, вводимых в каучуки с целью их структурирования, во всех других случаях порошкообразные наполнители вводят в полимеры с целью снижения их усадки и удешевления материала. Со сделанной оговоркой можно считать, что введение порошкообразных наполнителей ухудшает механические свойства полимеров, поскольку вещество становится более рыхлым. Тем не менее при некоторых соотношениях наполнителя и связующего прочностные свойства полученного материала существенно увеличиваются. [c.161] Полимеры с коротковолокнистыми наполнителями. В чистом виде коротковолокнистые наполнители применяют редко. Так, аминопласты получают в промышленности смешением смолы с тонкоразмолотой чистой целлюлозой. В подавляющем большинстве случаев все прессовочные порошки (с применением смол типа феноло-формальдегидных) представляют собой смесь коротковолокнистого наполнителя (древесная мука), порошкообразных минеральных наполнителей, красителей и смазок (стеараты). Эти материалы не применяют для изготовления деталей, работающих под нагрузкой, вследствие чего их прочностные характеристики не рассматриваются. Кроме того, теоретическое рассмотрение таких систем крайне сложно, а экспериментальные данные по испытаниям подобных материалов практически отсутствуют, если не считать данных приемно-сдаточных испытаний по ТУ или стандартам. [c.162] Полимеры с длннноволоквистыми наполнителями. Примераш отечественных материалов с длинноволокнистыми наполнителями являются волокнит и стекловолокнит АГ-4В. Эти материалы применяются для изготовления деталей, работающих под нагрузкой, так как они отличаются от материалов с коротковолокнистыми наполнителями повышенной механической прочностью. Здесь мы впервые встречаемся со сложным полимерным материалом, в котором наполнитель является упрочняющим компонентом. [c.162] О поведении композиции в целом . [c.162] Вернуться к основной статье