Область работоспособности полимеров

Характеристика полимерных материалов с помощью областей работоспособности начинает находить все большее распространение при исследовании влияния химической и физической структуры полимера на его теплостойкость, антифрикционные свойства, пластификацию, а также при изучении вопросов, связанных с введением наполнителей для выявления возможных границ (по температуре и напряжению) применения стеклопластиков и т. д. Перед тем как непосредственно перейти к изложению результатов этих исследований, необходимо остановиться на одном важном обстоятельстве, характерном для теплостойких полиарилатов. Как уже было отмечено выше (стр. 54), такие полиарилаты имеют, по крайней мере, две области стеклообразного состояния (не считая перехода к хрупкости), в которых наблюдаются релаксационные процессы, протекающие по различным механизмам. При этом совсем не безразлично, в которой из этих температурных областей начинать эксперимент для определения области работоспособности полимера. [c.61]

Рис. VI.18. Изменение напряжения при линейном росте температуры в условиях поддержания постоянной деформации (направление увеличения деформаций показано стрелкой). Пунктирная линия, проведенная через максимумы кривых, ограничивает область работоспособности полимера.

Это уравнение, хотя оно получено на основании весьма грубых качественных соображений, тем не менее правильно передает ход кривой ст (Т), показанной пунктиром на рис. 1.18. Для полистирола реальная зависимость ст (Т), представляющая область работоспособности полимера (по его теплостойкости), показана на рис. VI.19 (по [33]). [c.243]

Область, ограниченную осями координат и кривой геометрического места максимумов, авторы работы [28] назвали областью работоспособности полимера. Выведенные соотношения были проверены при испытании полиметилметакрилата, поликарбоната и полиарилата Ф-1 на релаксацию сжимающих напряжений. [c.237]

Параметры уравнения (П.18), которое описывает кривую, ограничивающую область механической работоспособности полимера, можно определить любым из описанных выше способов. [c.48]

Детальное изложение более ранних исследований в этой области представляется необходимым, так как сейчас вновь возродился интерес к явлениям стеклования, неразрывно связанным с работоспособностью полимеров. Если раньше полимерные материалы применялись главным образом для замены металлических деталей, не несущих больших нагрузок и работающих в обычных температурных условиях, то теперь полимеры используются в ответственных областях техники, несут большие нагрузки и работают при повышенных температурах. Поэтому очень важно правильно оценивать температуру стеклования полимеров, зависящую от механической нагрузки и длительности ее действия, т. е. учитывать весь комплекс релаксационных явлений. Вот почему необходимо вновь вернуться [c.26]

На примере этой пары можно оценить вклад сложноэфирных и амидных связей, а также водородных связей в теплостойкость. На рис. П1.2 показаны кривые, ограничивающие области работоспособности этой и некоторых других пар ароматических полиэфиров и полиамидов, имеющих аналогичное строение остатков диаминов и бисфенолов. Кривые, ограничивающие области работоспособности полиамидов, значительно смещены в сторону более высоких температур по сравнению с аналогичными кривыми для полиарилатов. Наибольшее смещение наблюдается для полимеров на основе алифатических дикарбоновых кислот, так как при [c.140]

Область работоспособности этого полиарилата (рис. 111.9) превосходит области работоспособности других полиарилатов как по температуре, так и по напряжению при одинаковых температурах. Таким образом, введение дополнительного объемистого полярного цикла приводит не только к улучшению растворимости, но и к расширению области напряжений и температур, в которой полимер не размягчается. [c.149]

Благотворное влияние объемистых группировок, один из атомов которых входит в основную цепь полимера, на повышение теплостойкости можно проследить и на ряде других полимеров [14]. Если в макромолекуле ароматического полимера группировки подобного типа отсутствуют, то даже легко кристаллизующиеся полимеры, насыщенные ароматическими ядрами, не имеют высокой теплостойкости. Так, область работоспособности полиарилата резорцина и изофталевой кислоты весьма ограничена, причем температура стеклования этого полимера составляет всего лишь 155 °С (рис. 111.11) и полимер обладает очень плохой растворимостью. Сравнительно небольшую теплостойкость (рис. 111.12) имеет также хорошо известный полиарилат изофталевой кислоты и дифенилолпропана [2,2-бис(4-гидроксифенил)пропана], макромолекулы которого содержат небольшие боковые заместители у центрального атома углерода, не препятствующие его кристаллизации, но улучшающие растворимость этого полимера. [c.152]

На рис. III.24 показаны области работоспособности полибензимидазолов. Эти полимеры имеют достаточно широкие области работоспособности как по температурам, так и по напряжениям, что делает их весьма перспективными. Особенностью полибензимидазолов является очень слабая зависимость максимальных релаксирующих напряжений от температуры. Интересно, что замена группы —СНг— в основной цепи на —О— (переход от ПБИ-1П к ПБИ-П, см. табл. III.10) не снижает теплостойкости полимера, а даже несколько ее повышает. Особенно это заметно при сравнении кривых, ограничивающих области работоспособности в случае ПБИ-П эта кривая существенно сдвинута в сторону более высоких температур, хотя температуры стеклования двух сравниваемых полимеров близки. Это объясняется тем, что в процессе горячего прессования ПБИ-П происходит частичное сшивание цепей, в результате чего полимер теряет способность к растворению в серной кислоте и лишь набухает в ней [43]. Сшивание происходит также в процессе термомеханических испытаний [c.173]

Из теплостойких полимеров особый интерес представляет собой полифенилен, из которого также получены монолитные образцы [47]. Термоокислительная деструкция полифенилена протекает при температурах около 400 °С. Несмотря на это, в монолитном состоянии полифенилен способен работать при гораздо более высоких температурах. Область работоспособности монолитных образцов полифенилена показана на рис. П1.26. [c.182]

Рис. 1У.27. Кривые, ограничивающие области работоспособности представителей различных классов полимеров

Аналогичный результат получается при введении других теплостойких ароматических полимеров в композицию на основе эпоксидных смол различного строения. Наблюдается образование двух областей работоспособности, причем высокотемпературная область может простираться до 300 °С [4]. Низкотемпературная область работоспособности (при высоких напряжениях) остается практически такой же, как и в отсутствие теплостойких ароматических полимеров. [c.306]

Диметилвинилэтинилкарбинол характеризуется практически универсальной адгезионной способностью по отношению к самым различным материалам — металлам, полимерам, эбониту, древесине, фибре, фарфору, мрамору, стеклу. Клеевые соединения отличаются существенной масло-, топливо- и грибостой-костью. В воде, спиртах и ацетоне эти соединения ограниченно набухают. Температурная область работоспособности клеевых соединений — 210—345 К, однако они выдерживают кратковременный нагрев до 470—520 К. [c.30]

Таким образом, в результате испытаний получается семейство кривых (рис. 23), каждая из которых имеет один максимум. Соединяя точки максимумов сплошной линией, находят область напряжений и температур, ограниченную этой линией и осями координат, в которой полимер относительно медленно релаксирует и поэтому проявляет отчетливо выраженную твердость. Эта область напряжений и температур названа областью работоспособности [c.57]

Выше (см. стр. 6 ) было показано, что по экспериментальной кривой, ограничивающей область работоспособности полимерного материала, можно рассчитать параметры Мр, о (мольная энергия активации) и -ур (мольная структурная постоянная, имеющая размерность объема) в уравнении (24) температурной зависимости времени релаксации напряжения. Были вычислены параметры р, о и 7р для всех перечисленных выше полимеров. Результаты расчета представлены ниже [c.65]

Теплостойкость, найденная при некоторой температуре, определенной нагрузке и скорости ее воздействия также не является полной характеристикой и может применяться лишь для сравнительной оценки полимеров (к таким характеристикам относятся, например, теплостойкость по Мартенсу и по Вика). Чтобы полностью охарактеризовать теплостойкость аморфного стеклообразного полимера, необходимо найти зависимость температуры стеклования от нагрузки 1-3 или определить область работоспособности полимерного материала Если при этом рассчитаны параметры температурной зависимости времени релаксации напряжения [см. уравнение (24)], можно определить температуру стеклования полимера при любых режимах воздействия на него температуры и напряжений. [c.141]

Имеется сравнительно большое количество полиарилатов, теплостойкость которых охарактеризована с помощью области работоспособности. Существенное влияние на характер областей работоспособности оказывают химическое строение полимера и тип надмолекулярной структуры. Повышение концентрации ароматических ядер в полиарилатах приводит к значительному расширению области работоспособности как в сторону более высоких температур, так и напряжений. Расширение областей работоспособности происходит также при переходе к полимерам с водородными связями, в данном случае, — от полиарилатов к ароматическим полиамидам, имеющим одинаковое с ними строение остатков диаминов и дикарбоновых кислот. [c.142]

Зная области работоспособности, можно найти предельно допустимую температуру, при которой полимер еще не размягчается под заданной нагрузкой. Естественно, что наибольшая температура, при которой еще возможно его применение, соответствует напряжению о = 0. Эта температура названа истинной температурой размягчения (Гр, о) она определяется точкой, в которой сходятся ветви вспомогательных кривых на оси температур при определении области работоспособности (см. рис. 23). [c.142]

Релаксационные свойства наполненного полиарилата изофталевой кислоты и фенолфталеина (Ф-1ф) "5 исследованы в широком интервале о температур 2. Определена область работоспособности исходного и наполненного полиарилатов (см. стр. 56), что позволило найти числовые значения параметров Мр, о и ур в уравнении (24) температурной зависимости времени релаксации напряжения для исходного и наполненного полимеров и исследовать изменение этих констант в широком интервале концентраций наполнителя. Можно проследить, как изменяются области работоспособности полимерного материала в за- [c.207]

Таким образом, общая энергия активации процесса релаксации (Ыр, о — Ур< ) в полимере с небольшим содержанием наполнителя уменьшается по сравнению с ее значением для исходного полимера за счет уменьшения Ир, о и одновременно возрастает вследствие уменьшения ур- При малых значениях о вклад величины урО в общую энергию активации невелик, и разность р, о—несколько уменьшается при незначительной концентрации наполнителя. С возрастанием а величина начинает играть большую роль, и суммарная энергия активации увеличивается по сравнению с ее значением в исходном полимере (кривые, ограничивающие области работоспособности наполненных полимеров, сливаются с кривой для исходного полимера — см. рис. 113). [c.209]

Изложенные варианты оценки предельно допустимых длительностей нагружения при различных напряжениях и температурах, ограниченных требованиями прочности или деформационной долговечности, и определения области работоспособности полимера представляют собой отражение различных проявлений кинетической природы разрушения полимерных материалов, причем конкретные характеристики предельного состояния зависят от принятой схемы испытаний. Возможны также и другие режимы испытаний, различающиеся условиями нагружения, законом изменения температуры и принятыми требованиями к тому, что считать критическим (предельно допустимым) состоянием материала. Все получаемые при таких испытаниях параметры материала обладают внутренней общностью, так как обусловлены общим термофлуктуационным механизмом деформирования и разрушения. Однако количественные соотношения между предельными параметрами устанавливаются только для простейших моде-50 юо°с лей поведения материала. Более детальные и точные связи между результатами оценки ис. VI.19. Область предельных свойств полимера, получаемыми работоспособности при различных методах его испытания, тре- руадГи 1ературе Установления уточненной (и усложнен- [c.244]

Измерения М. выполняют 1) для оценки темп-рпых и частотных границ различных областей физических (релаксационных) состояний иолимеров и темисратур-но-временных областей работоспособности материала, в частности для прогнозирования долговременного поведения материала при эксплуатации 2) для изучения мехапич. свойств и релаксационны> переходов полимеров, что позволяет судить о химическом и физич. строении матерпала ( механическая спектроскопия ) 3) для наблюдения за физико-хими . процессами, происходящими в материале при его гехнологич. обработке (при вулканизации каучуков, отверждении термореактивных смол, кристаллизации и др.), с целью контроля производства, качества готовой продукции и т. п., а также стабильности ео эксплуатационных характеристик. А Я. Малкин. [c.142]

Чтобы наглядно отобразить влияние условий механического и теплового воздействия, а также параметров материала на работоспособность полимеров, используем геометрическую характеристику работоспособности Эта объемная характеристика представляет собой совокупность двух (или более) поверхностей, каждая из которых описывается уравнениями температурно-временной зависимости прочности и деформативности. Обобщенную область работоспособности удобно строить в координатах а, Т, Ig т (lgTф). [c.437]

Во многих случаях выявление влияния химического строения на теплостойкость оказывается достаточно трудным, так как изменение химического строения полимера нередко приводит и к изменению фазового состояния (например, к кристаллизации), в результате чего существенно меняются все свойства. Необходимость учета фазового состояния системы показана на примере ряда полиэфиров и полиамидов. Рассмотрим области работоспособности нескольких пар полиамидов и олиэфиров [1]. Области работо- [c.139]

Для иллюстрации влияния химической структуры и межмолекулярного взаимодействия на теплостойкость полимеров на рис. 111.3 показаны кривые, ограничивающие области работоспособности полиамидов и полиэфиров на основе себациновой кислоты. Наибольшую область работоспособности имеет полиамид себациновой кислоты и анилинфталеина. Переход к полиэфиру аналогичного строения приводит лишь к смещению кривой, ограничивающей эту область, в сторону более низких температур, а переход к полностью алифатическому полиэфиру на основе себациновой кислоты — к резкому уменьшению границы механических напряжений. Таким образом, наличие водородных связей при практически одной и той же структуре повторяющегося звена приводит к смещению границы области работоспособности лишь по температуре, а изменение химического строения (при наличии водородных связей) — как по температуре, так и по напряжениям. Смещение температуры размягчения ароматических полиамидов по сравнению с полиарилатами может быть использовано для оценки энергии водородных связей. [c.141]

Переход к полимерам кардового типа, содержащим объемистые полярные заместители, приводит к одновременному увеличению теплостойкости и растворимости. Если же циклический заместитель имеет большой объем, но мало полярен, то резкое увеличение теплостойкости полимера не сопровождается столь заметным улучшением растворимости. Эта справедливо для полимеров, макромолекулы которых насыщены ароматическими ядрами, например полиарилатов на основе терефталевой кислоты, полипиромеллитимидов и других полигетероциклов. В качестве примера сравним области работоспособности полиарилатов фенол- [c.152]

Определение области работоспособности этого полимера показывает (рис. III.15), что он не разрушается в очень широком интервале температур и нагрузок, превосходя в этом отношении другие полиамиды. Несмотря на то, что температура размягчения образцов этого полиамида при очень малых напряжениях практически совпадает с температурами размягчения некоторых других ароматических полиамидов, содержащих лишь одну фталидную группировку, во всем остальном интервале напряжений этот полимер не размягчается при более высоких температурах кривая, ограничивающая область работоспособности полиамида VI, сдвинута в сторону более высоких температур по сравнению, например, с аналогичной кривой для полиамида 4,4 -дифенилфталидди-карбоновой кислоты и п-фенилендиамина. [c.155]

В заключение этого раздела кратко остановимся на оценке механической работоспособности полимеров по обобщенным релаксационным кривым, полученным в изотермических условиях, и по кр-ивым, ограничивающим области работоспособности, полученным в неизотермических условиях. В первом случае определяется длительная работоспособность полимера, когда релаксационные процессы существенно завершены. Во втором случае при умеренной скорости нагрева (2—4°С/мин) определяется кратковременная работоспособность. При сравнении двух полимеров может оказаться, что, исходя из оценки- по обобщенным релаксационным кривым, один из полимеров превосходит другой, а по неизотермической релаксации (областям работоспособности) — уступает ему. Так, полипиромеллитимид имеет обобщенные релаксационные кривые, располагающиеся выше аналогичных кривых для полинафтоиленбензимидазола (в области высоких температур), как показано на рис. 1У.24. Однако в условиях кратковременной неизотермической релаксации кривые, ограничивающие области работоспособности, для полинафтоиленбензимидазола располагаются в интервале более высоких температур, чем для полиимидов (рис. IV.27). [c.211]

На рис. IV.27 показаны кривые, ограничивающие области работоспособности ряда систем, включая полинафтоиленбензимидазолы [21]. Последние являются наиболее теплостойкими из представленных на рис. IV.27 систем и для них области работоспособности при сравнительно малых напряжениях (20—30 МПа) перекрывают температурные границы работоспособности для неорганических стекол. Отличительная особенность неорганических стекол заключается в to. i, что их температуры размягчения мало зависят от механического напряжения, и кривые, ограничивающие области работоспособности, приближаются к вертикали. Для органических высокотеплостойких полимеров, какими являются полинафтоиленбензимидазолы, характерна отчетливо выраженная зависимость температурь размягчения от механической нагрузки, и в области больших напряжений температура размягчения существенно ниже, чем для неорганических стекол. При сравнении теплостойкости полинафтоиленбензимидазолов и неорганических стекол следует также учитывать, что в области повышенных температур (500°С и выше) происходит термическая деструкция полимера, и поэтому можно лишь говорить о работоспособности в данных условиях в течение сравнительно небольшого промежутка времени. [c.212]

Чтобы проследить за влиянием содержания ароматического полимера на теплостойкость композиции, на рис. У.17 совмещены кривые, ограничивающие область работоспособности композиций на основе эпоксидной смолы ЭД-16, отвержденных разными количествами полиангидрида себациновой кислоты. Хорошо видно, что указанные кривые при увеличении количества полиарилата закономерно смещаются в область более высоких температур и располагаются существенно правее кривой для обычной твердой композиции. [c.304]

Как отмечалось выше, введение теплостойкого ароматического полимера в эпоксидную смолу с целью получения сетчатой структуры не препятствует одновременному применению традиционного отвердителя. Сетчатая система, образованная в результате взаимодействия трех компонентов, имеет свои особенности. На рис. У.19 в качестве примера представлена область работоспособности твердой композиции, содержащей следующие составные части полиарилат, эпоксидный олигомер ЭД-16 и традиционный отвердитель — полиангидрид себациновой кислоты. Введение полиарилата в трехкомпонентную композицию приводит к появлению как бы двух областей работоспособности первая — область работоспособности, характеризуемая сравнительно низкими температурами и высокими напряжениями вторая — область работоспособности, характеризуемая высокими температурами и низки-кими напряжениями. Область, соответствующая высоким напряжениям, остается приблизительно одинаковой как при введении теплостойкого полимера — полиарилата, так и в его отсутствие можно лишь отметить небольшое увеличение температурных границ работоспособности. Однако введение ароматического полимера способствует тому, что композиция на основе эпоксидных смол [c.305]

Помимо сеток на основе эпоксидов и теплостойких ароматических полимеров объектами исследования релаксационных свойств служили густосетчатые полицианаты, синтезированные на основе дициановых эфиров бисфенолов различного строения. На рис. V.23 показаны температурные границы теплостойкости ряда полицианатов, зависящие от механического напряжения. Следует обратить внимание на сходство кривых неизотермической релаксации напряжения (пунктир) и кривых, ограничивающих области работоспособности, для густосетчатых систем — полицианатов и линейных гетероцепных полимеров, в качестве примера которых на рисунке представлен поликарбонат. [c.311]

Покажем это на примере полиарилата терефталевой кислоты и фенолфталеина (Ф-2), имеющего преимущественно фибриллярный тип надмолекулярной структуры. На рис. 25 представлены кривые, ограничивающие области работоспособности этого полимера. Кривая 1 соответствует случаю, когда эксперимент был начат при комнатной температуре, в области, где релаксация напряжения для полиарилата Ф-2 не зависит от температуры, а [c.61]

Так как важнейшими в настоящее время являются полиарилаты на основе диана и фенолфталеина, для некоторых представителей именно этих полимеров были определены области работоспособности границы которых показаны на рис. 28. Здесь показаны области работоспособности полиарилата изофталевой кислоты и диана Д-1 (№ 11 в табл. 2), полиарилатов изофталевой и терефталевой кислот и фенолфталеина Ф-1ф и Ф-2ф (№ 41 [c.64]

Рис. 28. Кривые, ограни<1ивающие области работоспособности различных полимеров

Интересно отметить, что прежде чем были определены области работоспособности указанных полимеров, полиарилат изофталевой кислоты и диана считался по теплостойкости близким к полиарилату изофталевой кислоты и фенолфталеина, так как эти полиарилаты при термомеханическом исследовании при небольшой постоянной нагрузке (0,84 кГ1см ) имели приблизительно одинаковые температуры размягчения (- 275°С). Однако при более высоких нагрузках границы температур, в которых могут применяться указанные пластики, сильно различаются (см, рис, 28). [c.65]

Из сказанного очевидно, что теплостойкость полиарилатов уже была описана во второй части книги, посвященной их релаксационным свойствам. В самом деле, рассматривая релаксацию напряжения в неизотермических условиях, можно определить области работоспособности твердых полимеров, в которых полимерный материал обладает упругими свойствами, т. е. сохраняет несущую епособность. Таким образом, область работоспособности представляет собой не что иное, как область напряжений и температур, в которой полимерный материал является теплостойким. [c.142]

Решение уравнения (119) позволяет с достаточной для практических расчетов точностью определить температуру размягчения полимера. По уравнению (119) вычислены температуры размягчения для большого числа полимеров в ряду по.тиарилатов и ароматических полиамидов самого разнообразного строения. Рассчитанные температуры размягчения (7 с,расч.) хорошо совпадают с найденными экспериментально (Гс, эксп.) но областям работоспособности, [c.144]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология