ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Деформационные свойства полистирола в стеклообразном состоянии из "Полистирол физико-химические основы получения и переработки" До настоящего времени основное внимание уделялось изучению прочностных свойств стеклообразного полистирола, хотя проблема оценки предельных условий разрушения расплава не менее важна для технологии переработки полимеров, ибо этим определяются критические режимы ориентационной вытяжки, скорости деформации при течении и т. п. Тем не менее почти все известные результаты исследований предельных характеристик полистирола относятся к температурам, лежащим ниже области стеклования. При этом разрушению — разрыву образцов предшествуют более или менее значительные деформации, в ходе которых параллельно с их развитием в материале постепенно накапливаются повреждения, в конечном счете приводящие к разделению образца на части. Поэтому процессы накопления деформаций и приближения к предельному состоянию должны рассматриваться как параллельные и взаимосвязанные явления. Кроме того, во многих практически важных случаях предельное состояние изделия, допустимое условиями его эксплуатации, определяется не его разрушением, а деформационной устойчивостью, т. е. способностью выдерживать определенные нагрузки, не переходя через некоторый уровень деформаций. [c.220] Нри скорости растяжения V и длине образца I скорость деформации е в условиях однородного изменения сечения образца равна V/1 и так как I = 1 + Vt (где — начальная длина образца), то Е = V/ Iq -Ь Vt), т. е. е уменьшается по мере растяжения. Поэтому кинематические условия растяжения при больших деформациях оказываются неэквивалентными на разных стадиях растяжения. Более предпочтителен режим растяжения при е = onst, когда скорость растяжения возрастает, компенсируя увеличение длины образца по мере растяжения. Однако в действительности растяжение стеклообразных полимеров в области больших деформаций происходит несколько по-иному. А именно при критической деформации г в некотором сечении образуется сужение, и дальнейшее растяжение образца происходит путем перехода полимера из исходного, слабо деформированного состояния в суженную часть образца — шейку, представляюш ую собой высокоориёнтированный материал. При этом все растяжение осуществляется путем резко локализованного в малом объеме перехода полимера из неориентированного в ориентированное состояние, связанного с очень высокой скоростью деформации, при сохранении постоянного напряжения а. [c.221] Изменение размеров образца при растяжении характеризуется величиной деформации е, определение которой достаточно просто и однозначно только, если приращение длины образца AZ мало по сравнению с начальным размером Iq. Тогда е = AZ/Zq. Это определение под названием инженерной меры деформации используется и при больших деформациях, когда (AZ/Zq) становится сравнимой е единицей. Однако часто пользуются иными мерами больших деформаций, представляющими собой те или иные функции от е. Так, физический смысл имеет логарифмическая мера деформации е = = In (Z/Zq) = In (1 -Ь ё), поскольку она характеризует деформацию, создаваемую по отношению к текущей длине образца, т. е. de = = dl/l. [c.221] Развитие больших деформаций в стеклообразном полимере становится возможным тогда, когда при. деформации е вследствие растяжения, свободный объем увеличивается до размеров, обеспечивающих конформационную подвижность цепи, т. е. при деформации Е происходит вынужденный под воздействием внешней нагрузки переход в высокоэластическое состояние [1]. При снятии нагрузки на участке аЪ кривой ОаЪ упругое восстановление произойти не может из-за того, что вследствие ориентационной вытяжки (перехода в ориентированное состояние) исчезает сегментальная подвижность макромолекул — их состояние замораживается в образовавшейся шейке. [c.222] При нагревании полимера подвижность цепей возрастает и при достижении температуры стеклования полностью реализуется потенциальная возможность высокоэластического восстановления. В зависимости от предыстории полимера полное восстановление происходит либо непосредственно при Т = Тлибо по мере возрастания сегментальной подвижности цепи совершается в некотором диапазоне температур, лежащем ниже Т . [c.222] Внешняя общность вынужденно-эластических деформаций полимеров и пластических деформаций ндликристаллических низкомолекулярных тел, по-видимому, все же не вполне случайна, и здесь может быть установлен ряд аналогий, имеющих физическое основание. Действительно, в обоих случаях сопоставляемые явления носят критический характер и связаны с появлением молекулярной подвижности. Но в низкомолекулярных телах эта подвижность реализуется в течении, а в полимерах между твердым и текучим состояниями лежит специфическая область высокоэластического поведения, поэтому молекулярная подвижность выражается в развитии высокоэластических деформаций. [c.223] Таким образом, общим является то, что в критической точке (пределе вынужденной эластичности и пределе текучести) резко воз- растает молекулярная подвижность, а различием —,то, к чему это приводит. Общность критического состояния обусловливает возможность применения очень многих подходов и результатов, сложившихся и разработанных для расчета предела текучести, к анализу условий образования шейки в стеклообразных полимерах. Кроме того, резкая негомогенность деформаций при образовании шейки позволяет говорить о переносе целых структурных блоков — доменов, связанных проходными цепями. Тогда движение крупных структурных единиц представляет собой пластическое течение, а высокоэластичность деформаций в целом обеспечивается изменением конформаций проходных цепей, т. е. большие деформации развиваются как пластические, но при нагревании полимера выше начинает сказываться высокоэластичность проходных цепей, которая не была заметна и никак не проявлялась в процессе развития шейки. Вследствие этого сам процесс развития шейки можно трактовать как аналог пластического течения . Хотя такой механизм переноса относительно крупных структурных блоков в большей мере относится к кристаллиззтащимся полимерам, существование структуры в аморфных стеклообразных полимерах позволяет предположить, что и для них аналогия между образованием шейки и пластическим течением низкомолекулярных тел имеет смысл. [c.223] Обе эти формулы качественно правильно передают основные особенности функции о (е, Т) линейное возрастание а с понижением температуры и логарифмическое— в зависимости от е. [c.225] Уместно также указать, что можно видеть аналогию между положением Гх на температурной оси и областью р-перехода в полистироле. Эта аналогия связана с физическим смыслом сопоставляемых явлений появление молекулярной подвижности в области р-рела-ксации обусловливает принципиальную возможность увеличения свободного объема при деформировании, а достижение критической величины свободного объема — развитие вынужденно-эластических деформаций. [c.226] Вернуться к основной статье