ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Влияние некоторых параметров структуры полимеров на их прочность из "Прочность полимеров" В настоящее время влияние межмолекулярного взаимодействия на прочность полимеров считается общепризнанным, хотя существуют различные точки зрения относительно того, является ли это влияние непосредственным или косвенным. [c.174] В зависимости от строения полимера и условий разрыва меняется степень и характер ориентации звеньев цепных молекул и, следовательно, свойства материала в области разрыва. При этом изменяется относительное противодействие разрыву сил главных валентностей и сил Ван-дер-Ваальса. [c.175] В результате использования описанной выше методики исследования процесса разрыва с помощью скоростной киносъем-ки1 128 было установлено, что в пределах исследованных скоростей величины прямо пропорциональны скорости роста области разрыва и в определенном диапазоне связаны экспоненциальной зависимостью с 1/Т (см. рис. 127, а на стр. 145). Скоростные киносъемки процесса разрыва некристаллизующихся полимеров в широком диапазоне температур показали также, что при значительном понижении температуры происходит изменение степени дополнительной ориентации в месте роста области разрыва. [c.176] Как уже упоминалось, испытания на разрыв модельных вулканизатов с одинаковой степенью поперечного сшивания при квазиравновесном способе деформации показали, что все они характеризуются равными значениями разрушающего напряжения. Заметное различие в энергиях межмолекулярного взаимодействия при таком способе испытания не сказывалось на значениях разрушающего напряжения. Это дает основание утверждать, что при таком способе испытания ответственными за сопротивление разрыву являются в основном химические связи. Значение разрушающего напряжения а , определеннее при деформировании квази-равновесным способом, характеризует противодействие химических связей разрушению материала. [c.176] Рассмотрим предположительный механизм разрыва эластомера с развитой пространственной структурой. При этом не будем учитывать влияния таких факторов, как кристаллизация, действие наполнителя и пластификация. В этом случае исключается заметное развитие пластической деформации, но не исключено развитие деформации высокоэластической. [c.177] Если разрыву материала в месте роста надрыва предшествует его разделение на тяжи, то, как и в других случаях, необходимо одновременное преодоление связей обоих типов. Напряжение в месте роста области разрыва -, так же как и номинальное напряжение, складывается из противодействующих разрыву сил химических связей и сил межмолекулярного взаилюдей-ствия а, . [c.177] Величина зависит от температуры опыта, скорости деформации, степени набухания образца. Рассматривая разрушение и восстановление межмолекулярных связей в результате теплового движения, мы пришли к выводу, что а , аналогично противодействию вязкому течению, должно быть обратно пропорционально вероятности разрыва связей и прямо пропорционально скорости деформации материала в месте распространения разрыва, или, что то же, скорости распространения разрыва v. То же самое относится и к химическим связям, которые, однако, значительно реже разрушаются под действием теплового движения кинетических единиц, чем межмолекулярные связи. [c.177] На рис. 127, а (см. стр. 145) были изображены данные, подтверждающие температурную зависимость (зр—з ), вытекающую из уравнения (60). Представляет интерес сопоставить экспериментальные данные зависимости разрушающего напряжения от скорости перемещения зажимов динамометра V с выводами теории. Для такого сопоставления необходимо выразить аналитически взаимосвязь между у и V. [c.178] В опытах, проведенных Догадкиным и Сандомирским,Зр з.,. Если учесть это обстоятельство, то их эксперименты (см. рис. 117 и 122) согласуются с уравнением (62), устанавливающим линейную зависимость между разрушающим напряжением и скоростью деформации v в логарифмических координатах. [c.178] С уменьшением удельной когезионной энергии должно уменьшаться значение 0 , если а сохраняется постоянным. Однако последнее условие трудно выполнимо. Поэтому однозначных результатов, свидетельствующих о наличии или отсутствии связи между энергией межмолекулярного взаимодействия и значением и —аор, до настоящего времени не получено. [c.179] Совершенно определенно установлено, что набухание полимеров, изменяя межмолекулярное взаимодействие, резко влияет на прочность . Было показано, что при режимах утомления, характеризующихся малыми значениями напряжения, энергетические затраты на активацию химических процессов, приводящих к разрушению вулканизата, возрастают с увеличением энергии межмолекулярного взаимодействия. При режиме утомления, характеризующемся малым напряжением, увеличение межмолекулярного взаимодействия сопровождается уменьшением сопротивления утомлению. При утомлении вулканизатов под действием больших напряжений изменение сопротивления утомлению (в результате варьирования межмолекулярного взаимодействия) коррелируется с изменением статической усталости. [c.179] Эти представления основываются на учете сопротивления разрыву со стороны межмолекулярных связей. Оно тем больше, чем сильнее межмолекулярное взаимодействие, ниже температура и короче время действия силы, т. е. чем выше скорость деформации. Увеличение энергии межмолекулярного взаимодействия при прочих равных условиях сопровождается уменьшением средней скорости роста разрыва. Ранее, рассматривая зависимость временных характеристик прочности от напряжения, мы указывали, что они оказываются одинаковыми как при однократном растяжении, так и при многократном, проводимом при максимальных напряжениях за цикл, близких к ар при однократной деформации. [c.179] Такая же аналогия наблюдается и для температурных зависимостей временных характеристик прочности. На рис. 148 изображена зависимость lgx от логарифма 1/Т. Эта зависимость изучена автором при различных температурах. Как видно из графиков, результаты хорошо укладываются на прямую в логарифмических координатах. Из полученных данных следует, что время сопротивления утомлению увеличивается по мере увеличения межмолекулярного взаимодействия при больших значениях напряжений и хорошем отводе тепла и уменьшается с повышением температуры. [c.179] Одной из особенностей разрыва полимеров является существенное изменение структуры материала в процессе его деформации и разрушения. При этом происходит изменение релаксационных свойств материала, оценивать которые при разрыве до сих пор не удавалось. [c.180] Недавно была предпринята попытка оценить релаксационные свойства рвущегося образца по скорости самопроизвольного сокращения . С помощью скоростных киносъемок (см. стр. 98) исследовалось самопроизвольное сокращение образцов ненаполненных вулканизатов из бутадиен-нитрильных каучуков СКН-18, СКН-26, СКН-40 равной степени сшивания. При проведении исследования использовались образцы разной формы / пластины размером 60x50 X 1 мм с надрезом длиной 2,5 и 1 мм на середине большей кромки И—узкие полоски размером 60x10x1 мм без надреза. Образцы деформировались вдоль большего размера. [c.180] С помощью этой методики получены данные о скоростях самопроизвольного сокращения, соответствующих определенным моментам времени, и по этим данным построены графики. Экстраполируя значения скорости самопроизвольного сокращения к нулевому моменту времени, можно получить значения начальной скорости самопроизвольного сокращения и ,, которые характеризуют релаксационные свойства материала в момент разрыва. [c.181] На рис. 149 показаны зависимости от удлинения, изученные на образцах типов / и II. Необходимо отметить, что для обоих типов образцов величина удлинения была определена по разности расстояний между зажимами в момент разрыва и до начала деформации. В случае испытания образцов типа II зависимость от удлинения изображается прямой линией, проходящей через начало координат, причем линия, соответствующая меньшей скорости деформации, лб5кит ниже, что хорошо согласуется с приведенными выше соображениями. [c.181] Зависимости от Зр выражаются прямыми линиями. Степень дополнительной деформации материала не зависит от удлинения, а зависит от величины надреза. [c.182] Кривые, подобные приведенным на рис. 149, были получены также для вулканизатов СКН-26 и СКН-40. Эти данные полностью подтверждают общий характер полученных зависимостей. [c.182] Из таблицы следует, что с увеличением полярности вулканизатов при прочих равных условиях скорость самопроизвольного сокращения возрастает, а степень дополнительной деформации ( уменьшается. Уменьшение 7 является следствием уменьшающейся гибкости цепных молекул. [c.182] Вернуться к основной статье