Деформационные свойства волокон

Рис. 6.1. Кривая нагрузка — удлинение, характеризующая деформационные свойства волокна или нити

Твердые полимеры обладают другой важной особенностью в отличие от обычных твердых тел. Они при больших напряжениях подвергаются так называемому холодному течению, или вынужденноэластической деформации, что приводит к ориентированному состоянию полимеров. Все химические волокна и пленки находятся в этом состоянии и обладают ярко выраженной анизотропией структуры и физических, особенно прочностных и деформационных свойств [17, гл. IV]. [c.71]

Вследствие высокой прочности и замечательных деформационных свойств полиамиды считают чрезвычайно удобной матрицей для армирования стеклянным волокном, введение которого приводит к значительному увеличению сопротивления полиамидов воздействию динамических нагрузок. Механизм разрушения стеклонаполненных пластмасс в результате их динамической усталости обсуждается в работе [28], где сделан вывод о том, что разрушение в значительной степени инициируется нарушением связи между полимером и наполнителем. Короткие волокна эффективнее, чем длинные, повышают сопротивляемость полиамидов воздействию динамических нагрузок. [c.118]

Изменяя состав материала из гетерогенных волокон и условия горячего прессования, можно легко регулировать число точечных склеек и размер ячеек между волокнами, которые всегда остаются свободными от избытка связующего. Это позволяет управлять структурно-механическими свойствами материала изменять механические и деформационные свойства, воздухопроницаемость, пористость, размер пор ......... 1 [c.289]

Механические свойства студней представляют боль-шой интерес по двум причинам. Во-первых, студнеобразное состояние системы в процессе переработки полимера является промежуточным или даже конечным состоянием. Поэтому необходимо знать такие механические характеристики студней, как прочность при сжатии и растяжении, деформационные свойства, а также модули сдвига и растяжения. В некоторых случаях, особенна при формовании волокон из растворов полимеров, необходимо знать и составляющие суммарной деформации образующегося студня, поскольку это связано с возможностью ориентации полимера в волокне. [c.121]

Вследствие конструктивных особенностей таких наполнителей, как ткани и непрерывные волокна, нужно знать, как меняются прочностные и деформационные свойства полимерных материалов в зависимости от конструкции системы наполнитель — связующее. [c.183]

Армирование. Широкого варьирования прочностных и деформационных свойств полимерных пленок можно достичь благодаря армированию их различными волокнами [82]. [c.201]

Это объясняется тем, что при неизменной молекулярной структуре обработанных волокон трение между отдельными волокнами в нити увеличивается или уменьшается и это существенно влияет на деформационные свойства нитей. [c.25]

Деформационные свойства волокон при однократном нагружении лучше всего характеризуются диаграммой натяжений, вызывающих деформацию волокна (рис. 6.1). [c.101]

Испытания при постоянной общей деформации. При этих испытаниях статические растягивающие напряжения в образцах создаются путем заданной начальной деформации изгибом или растяжением. Испытания при одноосном изгибе с постоянной общей деформацией проводят при напряжениях (во внешних волокнах), меньших предела текучести, обычно а = 0,7-ь0,9 Ох, и больших предела текучести (петлевые и подковообразные образцы). Образцы второго типа более чувствительны к растрескиванию в связи с наличием в них, наряду с упругой (напряжения), пластической деформации. Однако напряженное состояние в таких образцах весьма сложно и неопределенно, поэтому испытания с их использованием следует рассматривать как относительно грубый, сравнительный экспресс-метод. Для сварных соединений эти способы применять нецелесообразно, так как при деформации образцов (в связи с неоднородностью прочностных и деформационных свойств в различных зонах сварного соединения) неизбежно неоднородное нагружение сварного соединения и еще большая по сравнению с основным металлом неопределенность напряженного состояния Для испытаний сварных соединений широко используют образцы в виде скоб [43] (рис. 16). Изменяя стрелу прогиба, можно создавать различные начальные напряжения. [c.59]

Исследовано влияние времени прогрева невытянутого моноволокна лавсан на процесс ориентационного упрочнения и свойства вытянутого волокна. С увеличением времени прогрева невытянутой нити вследствие частичной кристаллизации возрастает напряжение вытягивания волокна. Плотность вытянутых образцов определяется, с одной стороны, влиянием предва рительной кристаллизации, с другой — бразованием значительных межструктурных пространств в виде продольных пор длиной 5—10 мкм. Диаграммы нагрузка — удлинение показывают различия в деформационных свойствах предварительно прогретых вытянутых образцов. [c.323]

V Под широко используемым в технике термином волокнообразующий полимер подразумевают как способность полимера образовывать волокно, I М так и некоторые общие показатели, характеризующие пригодность волокна для технического применения, в частности прочностные и деформационные свойства, а также относительную стабильность этих свойств в интервале температур эксплуатации. [c.17]

Выше были рассмотрены две характеристические температуры полимера. Третьей характеристической температурой, позволяющей оценить пригодность полимера для формования из него волокна, является температура стеклования полимера. Она важна для оценки деформационных свойств волокон, и поэтому следует несколько подробнее остановиться на этом вопросе. [c.22]

Возможность достижения максимальной прочности путем повышения ориентации полимера в волокне ограничена из-за резкого понижения эластических свойств волокон при повышении степени ориентации. Вопрос о деформационных свойствах волокон будет рассмотрен далее. Здесь же укажем, что существует определенный максимум на кривой эластической работоспособности волокна (произведение прочности на эластическую часть удлинения). Как видно из рис. 12.8, для поликапроамидного волокна этот максимум лежит при кратности вытяжки около 3, за пределами которой [c.286]

Заканчивая раздел, посвященный прочностным свойствам волокон, следует еще раз подчеркнуть то обстоятельство, что реальные условия эксплуатации всегда очень сложны, и поэтому те оценки прочности, которые приводились выше, дают лишь общую характеристику механических свойств волокон. Достаточно напомнить о том, что структура ткани, образуемой волокнами, сложна и волокна проявляют свою максимальную прочность на растяжение лишь в исключительных случаях. Именно поэтому при механических испытаниях волокон прибегают иногда к специфическим приемам, чтобы хотя бы косвенно имитировать реальные условия работы волокна. Сюда, в частности, относятся и так называемые испытания на прочность волокна в узле и в петле, при которых растягивающие и сдвиговые напряжения сочетаются сложным образом и где важную роль играют деформационные свойства волокон, к краткому обзору которых мы переходим. [c.288]

Адгезия связующих к волокнам является одним из важнейших факторов, определяющих прочностные и деформационные свойства материалов (1). Нами изучалось влияние тонины волокна хризотил-асбеста на адгезию каучуков СКД, СКН-40 и СКИ-3, которые в настоящее время применяются в производстве прокладочных материалов. [c.106]

Полиамидные - капроновые волокна и нити характеризуются высокой прочностью и хорошими деформационными свойствами [c.26]

Разработаны общие принципы, методы и технологические параметры модификации вискозных и ПАН волокон, обеспечивающие получение волокон пониженной горючести, устойчивых к мокрым обработкам, с высоким комплексом деформационно-прочностных свойств. Установлены закономерности термоокислительной деструкции волокон в присутствии замедлителя горения (ЗГ), выражающиеся в том, что в результате взаимодействия ЗГ с волокном процессы структурирования, способствующие формированию карбонизованного остатка, преобладают над процессами деструкции, что способствует получению волокон с КИ до 32%, в том числе с устойчивым к мокрым обработкам огнезащитным эффектом [c.119]

Полимеры отличаются от большинства материалов, таких как металлы, бумага, керамика, натуральные волокна, главным образом, своим вязкоупругим поведением. Слово вязкоупругий используется для описания такого поведения, при котором под напряжением проявляются одновременно как вязкие, так и упругие характеристики. Подобное свойство является прямым следствием строения полимерных молекул в виде длинных цепей. В то время как механическое поведение большинства материалов под нагрузкой может считаться либо упругим, либо деформационным течением, отклик полимеров на приложенное напряжение сочетает оба указанных типа. Отношение вязких и упругих компонент, называемое демпферным , может очень сильно варьироваться в весьма небольшом температурном диапазоне при этом оно сильно зависит от скорости нагружения. [c.310]

Дело в том, что прочностные свойства зависят от статистических изменений компонентов и более чувствительны к образованию микротрещин, пустот и т. д., чем свойства деформационные, например модуль упругости или податливость. Предположение о наличии полной адгезии между полимерной основой и армирующими волокнами не оправдано при рассмотрении прочностных свойств. В этом случае необходимо учитывать возможные механизмы возникновения и распространения трещин, охватывающие различные условия адгезии — в пределах между наличием полной адгезии и совершенным ее отсутствием. [c.81]

Для улучшения механических и эксплуатационных свойств, а также для повышения теплостойкости полиамидов в них вводят различные наполнители мелкодисперсной и волокнистой структуры. Усиливающее действие наполнителей волокнистой структуры (стеклянного волокна) значительно выше, чем дисперсных (тальк, графит, дисульфид молибдата). Мелкорубленое стеклянное волокно равномерно распределяется в полимере, хорошо смачивается полимером. Обычно в полиамиды вводят 30% (от массы композиции) стеклянного волокна. Стеклонаполненные полимеры обладают повышенными физико-механическими и электрическими показателями, высокими теплостойкостью и деформационной стойкостью, имеют меньший термический коэффициент линейного расширения и меньшую усадку по сравнению с ненаполненными полиамидами. [c.262]

Формоустойчивость волокон, нитей или текстильных изделий — сохранение заданных при формовании и отделке волокна основных текстильных показателей (линейной плотности, прочности, деформационных и сорбционных свойств) при переработке и при эксплуатации. [c.105]

Не касаясь подробностей различных теорий реологического поведения полимерных систем и разбора модельных представлений о соотношении между отдельными видами деформаций (все эти вопросы подробно изложены в литературе " ), отметим лишь следующее реология систем, возникающих при формовании химических волокон, осложнена тем, что эти системы быстро изменяют свои свойства в ходе формования волокна, и поэтому для строгого описания деформационных процессов необходимо знать производные отдельных деформаций но времени. [c.158]

Заканчивая рассмотрение практических методов оценки свойств волокон по деформационным кривым, следует привести еще один вид испытаний — определение прочности и удлинения волокон при разрыве в мокром состоянии. О причине снижения прочности волокон из полимеров с гидрофильными группами (ОН-группы в целлюлозных волокнах, СОКН-группировки в цепи макромолекулы полиамидов) при увлажнении уже говорилось в связи с обсуждением вопроса о влиянии ориентации на прочность. Здесь следует лишь обратить внимание на изменение характера деформационной кривой при увлажнении, что продемонстрировано на примере вискозных волокон (рис. 12.18). Как видно из сопоставления кривых 2 и 2, для мокрого волокна очень слабо выражена квазиупругая часть кривой. Низкие начальные модули и большие необратимые удлинения при относительно невысоких нагрузках, обусловлены тем, что увлажненное волокно находится в состоянии, более близком к температуре стеклования, чем сухое волокно, в результате чего предел вынужденной эла- [c.302]

На первый взгляд кажется, что в идеальном случае, желательно иметь полностью закристаллизированное волокно, состоящее из выпрямленных вытянутых цеией. Однако такое волокно будет обладать чрезвычайно плохими деформационными свойствами и окажется очень хрупким. Обычно полагают [27], что оптимальным является достижение в полимерном материале следующего сочетания 50% вытянутых цепей (которые обеспечили бы высокие значения Е и 02,) и 50% сложенных цепей, которые обеспечили бы необходимые деформационные свойства, присущие полимерам. [c.303]

Обратимся теперь к рассмотрению прочностных и деформационных свойств. Изменения прочности и модуля упругости в зависимости от ориентации наполнителя [130, гл. 12] рассмотрены несколькими исследователями, например Сяо [943] и Броди и Уордом [123]. Если даже полимерная матрица обладает низким модулем, который не может внести большого вклада в общий модуль композиции, все же матрицей ни в коем случае нельзя пренебречь, так как разрушение часто происходит в результате катастрофического роста трещины в матрице. Кривые растяжения композиций с однонаправленными волокнами обычно являются линейными вплоть до разрушения при приложении нагрузки вдоль направления ориентации волокна [130, с. 370], но имеют нелинейный характер при растяжении в направлении, перпендикулярном направлению ориентации волокна. В последнем случае напряжение в момент разрушения также очень мало, что объясняется высокой концентрацией напряжений в матрице. [c.364]

Наиболее подробно изучались механические свойства металлических монокристаллических усов , которые представляют особый интерес из-за их высокой прочности, обусловленной почти полным отсутствием дислокаций. Их деформационные свойства при растяжении изучал Бреннер [2]. Позднее Райли и Скав показали [3], что при растяжении монокристаллических усов может наблюдаться негуковское поведение, отражающее влияние на свойства материала упругих констант высших порядков. Они предложили использовать для измерения деформаций металлических усов датчик на основе линейного дифференциального трансформатора перемещений. Из других исследовавшихся объектов следует отмстить натуральные и синтетические волокна. [c.32]

Этот метод очень широко используется для производства таких армированных пластических изделий, как цилиндры, выдерживающие высокие давления, цистерны для хранения химшеских веществ и корпуса моторов ракет. Он состоит в том, что непрерывную мононить, волокно, пучок волокон или тканую ленту пропускают через ванную со смолой и отвердителем. По мере выхода волокна из ванны избыток смолы отжимается. Пропитанные смолой волокна или ленту затем наматывают на сердечник требуемш формы и отверждают под действием температуры. Наматывающая машина (рис. 15.13) сконструирована так, чтобы волокна мся-ли наматываться на сердечник определенным образом. Натяжение волокна и способ его наматывания очень важны с точки зрения конечных деформационных свойств готового изделия. [c.363]

Ацетатные волокна. Диацетатное волокно имеет хоропше деформационные свойства (разрывное удлинение его 23-25%), меньше набухает в воде и меньше теряет прочность а мокром состоянии по сравнению с вискожым. Благодаря термопластичности (при темпёратурах выше 140-150° С начинает деформироваться ) диацетатная комплексная нить пригодна для получения текстури-рованных нитей. Удельная плотность волокна и нити 1,31 мг/мм против 1,50 мг/мм у вискозного волокна, оно более устойчиво к действию микроорганизмов и плесени. [c.24]

Отличительной особенностью полинозного и высоко, модульного волокна сиблон является высокий модуль уц. ругости в мокром состоянии (соответственно 180-240 и 80-100 сН/текс), определяющий деформационные свойства во-локна и усадочные свойства тканей. Во время отделочных операций ткани подвергаются воздействию значительных напряжений. Возникающая деформация фиксируется при сушке с переходом волокна в стеклообразное состояние. При последующих мокрых обработках (стирках) в свободном состоянии про. исходит релаксация напряжений и полученной деформации. Количественная связь между процессами деформации при отделке и полной релаксацией во время эксплуатации характеризуется усадкой, измеренной после релаксации предварительно деформированного и высушенного образца. Соответствующая приложенному напряжению и зависящая от моду-ля упругости в мокром состоянии деформация после снятия напряжения приводит к усадке- Так, при напряжениях, возникающих при отделке тканей, усадка ткани из высокомодульного или полинозного волокна составляет 3—4 %, ткань из обычного вискозного волокна в этих уславиях усаживается на 8-9% [11]. [c.62]

Установлено наличие химического взаимодействия ПАН волокна с ФЛ, подтвержденное данными ИКС. Однако образующиеся связи способны диссоциировать в воде. Повысить сохранность огнезащитного эффекта можно модификацией свежесформованного волокна, обладающего развитой внутренней поверхностью. Модификация не оказывает существенного влияния на деформационно-прочностные свойства волокон. Полученные волокна характеризуются высокой белизной и приобретают устойчивый к мокрым обработкам антистатический эффект. [c.122]

Вопрос о влиянии наполнителей на термомеханические свойства был детально изучен в ряде работ [279—281]. Так, при исследовании наполненных стеклянным порошком и стеклянными волокнами пленок полистирола, поливинилацетата, полиметилметакрилата и других полимеров были получены результаты, в основном аналогичные уже описанным. Установлено различие во влиянии порошкообразных и волокнистых наполнителей на температуры пере.ходов на термомеханических кривых волокнистый наполнитель уже при содержании 2,5% может изменять температуру размягчения полимера на десятки градусов, Гт при этом не меняется, в то время как при таких же концентрациях порошкообразный наполнитель оказывает сильное влияние- на Гт и незначительное— на температуру размягчения. Различия во влиянии наполнителей того и другого типа объясняются тем, что волокнистый наполнитель вследствие анизодиаметричности его частиц обладает гораздо большей склонностью к образованию собственных структур в среде полимера, чем порошкообразный. Это структурирование влияет на температуру размягчения и определяет во многом деформационное поведение композиции. При этом прочность структур зависит от прочности прослоек полимера между частицами, определяемой характером взаимодействия между полимером и поверхностью. [c.157]

Волокно как конструкционный материал характеризуется анпзометричностью (бесконечная длина при диаметре 5—100 мк) и анизотропностью свойств. Это означает, что если из изотропного полимерного материала вырезать элемент, соответствующий по геометрии волокнам, то такой элемент будет обладать низкой прочностью на разрыв и плохими деформационными свойст-вамп прочность на разрыв изотропных полимерных материалов составляет 5—10 кГ/мм , а необратимая деформация до 80—100%. Минимальная прочность волокон из тех же полимеров составляет 15 кГ1мм , а для многих современных технических волокон достигает 100 кПмм н выше. [c.283]

Как показал Шишкин с сотр. [3.27], высокоориентированные волокна из полиимидов (й(=12 мкм, Стр = 3,5 ГПа) при разгрузке концов волокна после разрыва обнаруживают пластические сдвиги частей волокна по плоскостям наибольших касательных напряжений (угол 45°). Это подтверждает идею а Второ в о роли сил межмолекулярного взаимодействия в разрушении полимеров. Вероятно, исследуемые волокна находились в области квазихрупкого разрыва, в которой возможны микропластические деформации. Бездефектные стеклянные волокна (ар = 3,0 -нЗ,5 ГПа), находясь при 293 К в хрупком состоянии, дробятся при разрыве на малые осколки. Таким образом, при одинаковой прочности полиимидные и стеклянные волокна ведут себя по-разному. По-видимому, основная причина этого лежит в структурных различиях. Стеклянные (силикатные) волокна имеют густую сетку кремнекислородных связей, а ионные взаимодействия между —81—О—81— цепочками сетки характеризуются энергней того же порядка, что и ионно-ковалентные 81—0-свя-зи. Поэтому во всех состояниях (хрупком, квазихрупком и пластическом) деформационные и прочностные свойства определяются разрывом химических связей. Для линейных полимеров дело обстоит иначе, так как силы межмолекулярного взаимодействия на один —два порядка слабее химических связей в полимерных цепях. Поэтому в полимерах при определенных условиях механизм разрушения связан в основном с преодолением межмолекулярных сил, а не с разрывом химических связей. [c.49]

Из приведенных схем видно, что сильно вытянутые полиамидные молекулы с относительно малым числом мостичных связей оказывают малое сопротивление деформационным воздействиям, в отличие от орлона, обладающего известной жесткостью, благодаря большому числу поперечных связей, даже когда силы отдачь-ных связей невелики. В дакроне илн терилене величина бензольного ядра и нх расположение в пространстве, вероятно, также затрз д-няют взаимное скольжение соседних цепей. В шерсти и натуральном шелке должны проявляться такие же свойства, так как элементы, способные к образованию поперечных связей, находятся значительно ближе друг к другу, чем в полиамидных молекулах с другой стороны—боковые цепи в натуральном шелке и дополнительные цистиновые поперечные связи в шерсти ограничивают подвижность молекул. Наоборот, из-за большого числа мостиковых связей для этих волокон характерно стремление к переходу от временного подвижного к стабильному состоянию, так что эти волокна, в отличие от полиамидных, могут быстрее возвращаться к исходному состоянию. [c.341]

П. полимерных материалов тесно связана с их деформационными свойствамп. Разрыв полимеров в большинстве случаев происходит в орпептированном состоянии, полученном либо предварительно (напр,, в В0Л0К1ШСТЫХ материалах), лпбо возникающем в процессе испытания на разрыв. Даже в хрупком состоянии П. полимера может сильно изменяться в зависимости от степени предварительной вытяжки. Предварительно ориентированный полимер представляет собой высокопрочный аш1зо-тропный материал. Основным фактором упрочнения полимера является молекулярная ориентация независимо от того, находятся ли волокна в кристаллическом или аморфном состоянин (см. Механические свойства полимеров). [c.195]

Долговечность твердых тел при растяжении в условиях всестороннего давления. Исследованию влияния гидростатического давления на деформационные и прочностные свойства твердых тел посвящено много работ. Однако непосредственному изучению долговечности и ползучести твердых тел под нагрузкой в условиях гидростатического давления и анализу соответствующих экспериментальных данных с позиций кинетической концепции прочности посвящено пока только несколько работ [112, 831, 832, 979]. В них исследовалось влияние давлений до 15 000 атм на долговечность и ползучесть ряда чистых поликристаллических металлов (А1, Си, Ag, Mg, Zn, d), сплавов (дюралюминий и порошковый сплав САП-2), полимеров (капроновое волокно и гидратцеллюлоза) и ионного соединения (Ag l поликристаллический). На всех этих материалах обнаружено существенное увеличение долговечности и замедление ползучести при испытаниях в условиях гидростатического давления. Методика испытаний на долговечность под давлением описана в 4 гл. I. Все испытания в [112, 831, 832, 979] проведены пока при одной (комнатной) температуре. [c.437]

Новейшие исследования в области технологии получения вискозных волокон, особенно вискозного корда типа супер и высокомодульных штапельных волокон, показали, что рассмотренные критерии отражают только довольно грубые представления и эффект плоскостной ориентации в данном случае не дает окончательной картины. Более полные представления о механизме деформации получены при изучении пористой системы методами рентгенографии с малыми углами рассеяния. В этом случае в качестве предпосылки принимается (с известным приближением), что аморфные и кристаллические области целлюлозы представляют одну фазу, а пустоты — другую. Более подробно с этой теорией можно ознакомиться в работах Краткого Оказалось, что предпосылкой для получения волокна с хорошими тексиль-ными свойствами является наличие относительно большой системы пустот, которая имела бы достаточное пространство для осуществления деформационных процессов. [c.301]

В заключение краткого обзора принципиальных методов получения волокнистых материалов из полимеров рассмотрим еще один прием, заключающийся в фибриллизации пленки путем ее ориентационной вытяжки. О нем уже упоминалось в предыдущей главе. Этим способом в последние годы получают з1шчительные количества полипропиленового волокна, используемого для изготовления основы для ковров и упаковочных материалов. Процесс основан на явлении направленного разрушения ориентированных полимеров, механизм которого сводится к следующему. При растяжении полимера в напра1шеиии одной оси из-за неоднородности материала возникают самостоятельные области ориентационного процесса, которые имеют свои характеристики упругости (пластичности). При достижении одним из участков предельного удлинения, отвечающего заданному напряжению, соседние участки могут сохранить еще способность к деформации. Эта неоднородность может привести к тому, что промежуточные области окажутся неориентированными и.з-за различия в скоростях движения соседних участков, т. е. из-за взаимного сдвига этих областей пленки. При небольших напряжениях сдвига такие различия в свойствах отдельных областей очень малы, но при приближении к предельным напряжениям деформационные характеристики могут существенно различаться. На рис. 4.6 приведены схематические кривые напряжения — деформация для трех различных участков пленки. При определенной нагрузке а р участок пленки, характеризуемый кривой 1, достигает предельной деформации е , выше которой напряжение резко возрастает, приводя к разрушению полимера. В то же время другие участки пленки (кривые 2 тз. 3) еще не достигают такого [c.71]