ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы СВОЙСТВАМ В УСЛОВИЯХ СТАТИЧЕСКОГО МЕХАНИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ Оценка теплостойкости в условиях релаксации напряжения из "Структура и свойства теплостойких полимеров" Величину АН° можно экспериментально определить только для визкомолекулярных жидкостей, испаряющихся без разложения. Для оценки бп полимера предложен ряд косвенных методов, как экспериментальных, так и расчетных. [c.54] Экспериментально параметр растворимости полимера бп определяется по зависимости характеристической вязкости системы или константы Хаггинса от параметра растворимости жидкости, в которой определяется характеристическая вязкость. На рис. 1.7 показана такая зависимость для полиарилата изофталевой кислоты и фенолфлуорена. Там же приведены растворители, в которых проводились измерения [36]. Максимум зависимости [т]] от б соответствует параметру растворимости бп = 21,2. Параметр бп можно определять также по экспериментальным данным о набухании полимеров. Однако эти методы здесь детально не рассматриваются, так как наиболее интересны расчетные способы оценки ПЭК [37—39]. [c.54] Для расчета величин Af, была составлена [40, 41] избыточная система уравнений на,основе (1.15), решение которой проводилось методом наименьших квадратов на БЭСМ.-4. Экспериментальные значения б были взяты для низкомолекулярных органических жидкостей, для которых скрытая теплота испарения хорошо известна. В результате для достаточно точного расчета параметров растворимости б оказалось необходимым ввести 18 инкрементов A.E i (табл. 1.4). По известным значениям AE i и AVi можно рассчитать значения б для органических жидкостей различного химического строения. В табл. 1.5 приведены расчетные и экспериментальные значения б для большого числа органических растворителей, многие из которых применяются для растворения теплостойких полимеров. [c.55] Расчетные значения бп для ряда полимеров, представленные в табл. 1.6, согласуются с имеющимися экспериментальными данными. Следует отметить, однако, что используемые экспериментальные методы не являются достаточно точными, и поэтому расчетные значения бп могут оказаться более достоверными. [c.61] Возможность расчета удельной энергии когезии вещества (параметра растворимости 6) позволяет решать ряд задач, связанных с предсказанием растворимости низкомолекулярных. и высокомолекулярных веществ в органических жидкостях, совместимости полимеров с пластификаторами и друг с другом. Рассмотрим это на ряде конкретных примеров.. [c.61] Анализ растворимости большого числа полиарилатов, ароматических полиамидов, полиимидов и других теплостойких полимеров показывает, что при совпадении параметров растворимости для полимера и растворителя или небольшом расхождении (в указанных пределах) в 50% случаев наблюдается хорошая растворимость полимера в данном растворителе. Это существенно ускоряет выбор подходящих растворителей, так как из большого их числа (см., например, табл. 1.5) можно сразу отбросить как непригодные те, которые имеют параметры растворимости б, существенно отличающиеся от параметра растворимости полимера бп. В оставшихся растворителях, для которых б бп, можно экспериментально проверить растворимость полимера. [c.61] При образовании сетки в такой системе происходят химические превращения, которые приводят к изменению параметров растворимости фрагментов цепей, расположенных между узлами этой сетки. В частности, параметр растворимости эпоксидных фрагментов становится равным 8,9 (кал/см ) . В результате наступает частичное микрорасслаивание системы, которое хорошо контролируется по изменению температурной зависимости тангенса угла механических потерь. На этой зависимости становится заметным максимум и резкое возрастание tgS, соответствующие размягчению каждого из компонентов (рис. 1.8). [c.63] Если из двух несовмещающихся полимеров нужно получить гомогенный материал, это можно сделать получением многокомпонентной системы (например, приготовлением смеси сополимеров), в которой различие в параметрах растворимости компонентов мало и составляет 0,1 (ккал/смЗ)о.з. [c.64] Естественно, что при предсказании растворимости полимеров в низкомолекулярных жидкостях, а также при совместимости их с пластификаторами и друг с другом одних значений параметров растворимости часто оказывается недостаточно и необходимо в более явной форме учитывать специфическое взаимодействие между полимером и растворителем. Особенно это относится к системам, содержащим водородные связи или проявляющим другие специфические межмолекулярные взаимодействия. [c.64] Под теплостойкостью, согласно [1], понимается способность полимеров сохранять при повышенных температурах твердость, необходимую для работоспособности изготовленных из них изделий . Следовательно, теплостойкость связывается со способностью полимера не размягчаться при повышении температуры. [c.67] По определению Коршака [2, 3], теплостойкость — та предельная температура, при которой полимер теряет свою механическую прочность при действии той или иной нагрузки . При этом под разрушением подразумевается как хрупкое разрушение (при малых деформациях), так и разрушение с образованием шейки (при больших деформациях, имеющих вынужденно-эластический характер). В последнем случае целесообразнее говорить о механическом размягчении — деформируемости полимера под действием механической нагрузки. [c.67] При определении в качестве меры теплостойкости предельной температуры можно провести аналогию с характеристикой разрушения в виде предела прочности . Под этим пределом подразумевается напряжение, которое может выдержать материал, не разрушаясь или не размягчаясь, в условиях непрерывного деформирования. В этом случае не учитывается, что разрушение или размягчение может произойти при напряжении, существенно меньшем предела прочности или предела вынужденной эластичности. В таких условиях разрушение или размягчение наступит лишь за более длительный срок пребывания материала под нагрузкой. Поэтому в настоящее время физически обоснованной характеристикой прочности считают время (долговечность), в течение которого при действии той или иной нагрузки не происходит разрушения или размягчения [4—6]. [c.67] То же характерно и для определения теплостойкости. Если важно быстро определить теплостойкость полимерного материала, то целесообразно в качестве критерия пользоваться предельной температурой в том смысле, как это изложено выше. [c.67] Рассмотрим в этой связи физические способы оценки теплостойкости полимеров. [c.68] Если твердый полимер предназначается для работы в условиях релаксации напряжения, то сохранение теплостойкости соблюдается при условии, что напряжение в материале не снижается вследствие релаксации ниже требуемого значения. Тогда теплостойкость буд т характеризоваться временем р, в течение которого это условие соблюдается в заданном температурном режиме. [c.68] Практически для детальной оценки теплостойкости полимеров, работа1рщих в условиях релаксации напряжения [7], необходимо провести следующие опыты. [c.68] ГО процесса. Для этого кривые релаксации напряжения перестроить в координатах а—ео, в которых каждая кривая соответствует постоянной длительности релаксационного процесса, т. е. является изохронной зависимостью. Как правило, такие зависимости имеют максимум, что схематически изображено на рис. П.2. [c.69] При большой продолжительности релаксации р действуют более сложные соотношения. [c.69] Для более быстрой оценки теплостойкости полимеров, работающих в условиях релаксации напряжения, получил распространение метод [8—12], согласно которому опыты по релаксации напряжения проводятся в сканирующем режиме при повышающейся температуре. Монолитные призматические образцы полимера помещают между рабочими пластинами релаксометра и деформируют до определенного значения. После этого задают линейное повышение температуры со временем. Естественно, что в закрепленных образцах в таких условиях возникают сжимающие напряжения вследствие теплового расширения. По мере повышения температуры напряжение в образце возрастает до определенного предела, а затем уменьшается в результате ускорения релаксационных процессов и при температуре стеклования полимера становится равным нулю. Придавая образцу различные начальные деформации, получают серию релаксационных кривых, каждая из которых имеет максимум (рис. 11.5). Геометрическое место максимумов ограничивает область напряжений и температур, в которой релаксационные процессы в полимере выражены слабо, и, следовательно, теплостойкость сохраняется в заданном режиме испытаний. [c.71] Вернуться к основной статье