Эффект вынужденной эластичности

Однако добиться некоторого ограниченного эффекта ориентации можно и при температурах несколько ниже температуры стеклования, используя эффект вынужденной эластичности, то есть повышения молекулярной подвижности с увеличением механического напряжения. Однако ограниченные величины деформации на режиме вынужденной эластичности и ее частичная обратимость при последующем расстекловывании полимера приводят к тому, что процесс ориентационного упрочнения в этом случае мало целесообразен. [c.240]

Следует рассмотреть диаграмму напряжение — деформация для волокои, находящихся в области II, т. е. между точками и Т . Если для области I (ниже Г р) типична прямая пропорциональность деформации напряжению, а удлинение образца при разрыве очень мало (в пределах не более 1—2%), как это видно из рис. 12.11 (кривая 1), то для области// зависимость деформации от напряжения приобретает сложный характер (кривая 2). Начальный участок кривой 2 отражает деформацию упругого характера, но с увеличением а начинают проявляться эффекты вынужденной эластичности, в результате чего е увеличивается уже не пропорционально а, а быстрее. Наконец, достигается такое положение, при котором скорость релаксационной перестройки полимера (скорость вынужденной эластической деформации) становится равной скорости деформирования нити и рост напряжения прекращается. Д.гя многих полимеров это связано со значительной внутренней перестройкой. В этой области напряжений и деформаций на нити возникает шейка и происходит некоторый спад напряжения. Когда весь материал перейдет в шейку, начинается новый подъем напряжения, обусловленный ориентационными процессами в волокне. При достижении предела прочности материала происходит разрыв нити. В некоторых случаях (главным образом у волокон из целлюлозы и ее эфиров) шейка не образуется и зависимость о — е передается кривой 3 (рис 12.11). [c.291]

Целлюлозные волокна наименее изучены, несмотря на большой опыт их промышленного получения. По-видимому, в области минусовых температур имеются переходы типа стекло 1 — стекло 2 , поскольку при нормальных температурах целлюлозные волокна показывают отчетливый эффект вынужденной эластичности. Однако температура стеклования целлюлозы лежит очень высоко (выше 200—300° С), и это не дает возможности придать устойчивую извитость волокну путем нагревания до температур выше точки стеклования и механической обработки волокна. Этому препятствует термический распад целлюлозы. При механическом придании извитости целлюлозному волокну нри повышенных температурах можег быть достигнут эффект временного характера за счет вынужденной эластичности, но, как подробно указывалось выше, этот эффект не может быть устойчив из-за обратимости вынужденно-эластической деформации. При увлажнении протекает процесс восстановления первоначальной формы. Между тем устойчивая извитость придает любому волокну особое свойство объемности, весьма важное для определенных типов текстильных изделий. По-видимому, такой эффект для целлюлозных волокон может быть достигнут только на тех стадиях технологического процесса, где не прошли еще процессы стеклования полимера. [c.293]

За исключением ПК, у неориентированных аморфных полимеров в процессе вынужденной эластичности при растяжении не зафиксирован рост числа разорванных цепей. Данное поведение является результатом различий морфологии цеией. В отсутствие кристаллитов большие осевые усилия, вызывающие разрыв цепей, могут быть получены лишь при наличии трения между проскальзывающими сегментами цепей. Расчетная объемная концентрация разрывов цепей (из-за большого числа проскальзывающих сегментов) намного меньше, чем в частично кристаллических полимерах. Кроме того (ввиду отсутствия эффекта выравнивания микрофибриллярной подструктуры), макроскопическое ослабление материала при растяжении происходит прежде, чем достигаются значения напряжений и деформаций, достаточные для равномерного распределения разрывов цепей. [c.309]

Следует иметь в виду, что, по всей вероятности, влияние пластификаторов на полимеры не ограничивается температурными интервалами вынужденной эластичности, высокоэластичности и вязкотекучего состояния. Прочность хрупких полимерных материалов (ниже Г р) также может изменяться под действием пластификаторов. Е. Д. Щукиным и П. А. Ребиндером [453, с. 645] было показано, что даже небольшое понижение свободной поверхностной энергии при адсорбции ряда органических веществ может приводить к значительной пластификации деформируемого кристалла твердого тела. Если же адсорбируемое вещество значительно снижает поверхностную энергию кристалла (вдвое или в несколько раз) и способно энергично мигрировать внутрь кристалла по микрополостям, то адсорбционный эффект может проявиться в резком снижении прочности и появлении хрупкости. [c.211]

Согласно этому правилу [81] поверхностная активность водных растворов органических веществ тем выше, чем длиннее углеводородный радикал. При увеличении радикала на одну группу —СНа— поверхностная активность вещества в растворе возрастает в 3—3,5 раза. Аналогичным образом изменяется и предел вынужденной эластичности полистирола в водных растворах спиртов малых концентраций. Предел вынужденной эластичности полистирола одинаков в растворах различных спиртов, если концентрация каждого последующего гомолога в растворе в 3 раза меньше, чем предыдущего, от факт был воспринят как решающее доказательство адсорбционной природы эффекта облегчения деформации и справедливости использования межфазной поверхностной энергии в качестве критерия активности жидкой среды. Однако экспериментальное доказательство этому было получено лишь для жидкостей, не растекающихся по поверхности образца. Для жидких сред, растекающихся по поверхности образца, как будет показано ниже, уменьшение межфазной поверхностной энергии приводит к увеличению сопротивления деформации. [c.165]

Активный наполнитель резко повышает сопротивление разрыву резин на основе синтетических каучуков в высокоэластическом состоянии (СКБ, СКС-30 и др.). На свойства резин в стеклообразном состоянии наполнитель оказывает противоположное влияние. Так, при температурах, при которых каучук СКБ находится в высокоэластическом состоянии, прочность ненаполненной резины на его основе составляет 1,4 МПа, а наполненной (60 масс. ч. печной сажи)—17 МПа. Ниже температуры стеклования при введении наполнителя значение несколько увеличивается, а хрупкая прочность снижается. Температура хрупкости повышается примерно на 41 °С. Если в отсутствие наполнителя интервал вынужденной эластичности составляет 73 °С, то при наличии наполнителя он сужается до 32 °С [5]. Подобный эффект при введении наполнителя наблюдается и для резин на основе бутадиен-стирольного каучука. Следовательно, при изготовлении резин, предназначенных для эксплуатации в условиях низких температур, введение в них [c.205]

Высокие температуры. Вытяжка полимеров в активных жидких средах в области комнатных температур сопровождается теми же эффектами, что и при низких температурах. В этих условиях также наблюдается значительное снижение предела вынужденной эластичности полимера и развитие микротрещии. Следует отметить, что в то время как прочностным свойствам полимеров в активных средах в литературе уделяется большое внимание [196, 197], собственно процесс деформации изучен значительно меньше. [c.111]

В самом деле, если процессы ориентации осуществляются в температурном интервале стеклообразного состояния полимера, то ориентационные эффекты будут невелики, так как их возникновение обязано проявлению вынужденной эластичности полимера, а полученные структуры неустойчивы, так как их формирование связано с переходом цепных молекул полимера в вытянутые конформации. Таким образом, тотчас после снятия нагрузки возникнут релаксационные явления, приводящие к сокращению продольных линейных размеров полимерного образца, если он был предварительно подвергнут одноосной вытяжке. [c.161]

При исследовании механических свойств полимеров в процессе облучения в ядерном реакторе [198, 199], а также с помощью бета-источника [192] бьши открыты обратимые радиационно-механические эффекты, заключающиеся во временном, обратимом снижении прочности, предела вынужденной эластичности, в ускорении ползучести и т. д. в поле облучения. Все эти изменения пропадают по окончании облучения. Исследование закономерностей этого явления показало его большое практическое значение и позволило сформулировать [c.337]

При повышении температуры выше Гхр (см. рис. 12.10) волокно оказывается в области II. За счет появления свободы молекулярных колебаний (например, боковых атомных группировок) возникает возможность некоторых перемещений, которые сами по себе недостаточны, чтобы обеспечить повышенную деформируемость системы. В этой области система все еще находится в застеклованном состоянии. Но если приложить внешнее усилие, то оказывается возможным преодолеть энергетический барьер и вызвать относительно высокую деформацию волокна. Такую форму деформации по предложению А. П. Александрова и Ю. С. Лазуркина, исследовавших механизм этого эффекта называют, как известно, вынужденной эластичностью. Деформация по механизму вынужденной эластичности может достигать нескольких десятков процентов (и выше) от начальной длины. Для каждой температуры в пределах от До существует свой предел напряжений, при которых начинается деформация (предел вынужденной эластичности). В точке Гхр он равен пределу прочности материала, и поэтому высокоэластическая деформация не успевает развиться. В точке Т с предел вынужденной эластичности становится равным ну.ию и высокая деформируемость начинает проявляться при минимальных напряжениях. [c.290]

На проявление хрупкости большое влияние оказывает и вид деформации. Материалы при сжатии оказываются гораздо менее хрупкими, чем при растяжении. Так, полистирол, который в случае растяжения при комнатной температуре ведет себя как типичный хрупкий материал, при сжатии проявляет вынужденную эластичность, что эквивалентно снижению температуры хрупкости. Этот эффект обусловлен повышением разрушающего напряжения (прочности) при сжатии по сравнению с растяжением. Обычно прочность полимерных стекол при сжатии в два раза выше, чем прочность при растяжении. [c.144]

На рис. 207 виден эффект введения каучука в стеклообразный полимер. При добавлении каучука в полимер последний перестает хрупко разрушаться при действии нагрузки. Так, добавление 5% нитрильного каучука к поливинилхлориду не устраняет хрупкости ПВХ — участок вынужденной эластичности на кривой о—е отсутствует. Введение 12% нитрильного каучука обеспечивает проявление вынужденной эластичности и материал перестает разрушаться хрупко. Этим обстоятельством широко пользуются для создания ударопрочных пластмасс. [c.305]

Указанные представления дают возможность по-новому взглянуть на сам эффект вынужденной эластичности густосшитых полимеров, а именно вынужденно-эластическая деформация густосшитых полимеров обеспечивается, как и в линейных, перестройкой цепей под нагрузкой, однако возможность полной реализации такой перестройки связана с обязательным разрывом некоторой части наиболее нагруженных межузловых цепей, т. е. с обязательной перестройкой топологической структуры полимера в ходе вынужденно-эластической деформации. [c.239]

Даже при таких малых деформациях кажущийся модуль Юнга зависит от скорости деформирования. Это указывает, что Е неоднозначно определяется энергией упругого деформирования угловых связей в цепях, длиной связей и межмолеку-лярными расстояниями, но, кроме этого, характеризуется чувствительностью ко времени смещений атомов и небольших атомных групп. В следующей области деформации (1—5%) напряжение и деформация уже не пропорциональны друг другу. Здесь происходят структурные и конформационные перестройки, которые обратимы механически, но не термодинамически. В этом случае говорят о неупругом (вязкоупругом в узком смысле), или параупругом, поведении. За пределом вынужденной эластичности начинается сильная переориентация цепей и ламеллярных кристаллов, а сам процесс обычно носит название пластическое деформирование . Под чисто пластическим деформированием можно понимать переход от одного равновесного состояния к другому без внутренних напряжений. Последнее особенно важно в связи с тем, что следующая после предела вынужденной эластичности деформация связана главным образом с механически обратимыми неупругими конфор-мационными изменениями молекул, а не с их перемещением друг за другом. До тех пор пока не достигнуто состояние равновесия с помощью соответствующей термообработки, сильно вытянутые образцы могут в значительной степени возвращаться в исходное состояние после снятия напряжения. Исходя из содержания настоящей книги, основное внимание следует уделять не процессам, вызывающим или сопровождающим молекулярную переориентацию (которая в основном понимается как эффект упрочнения), а процессам повреждения, т. е. разрыва цепи, образования пустот и течения. Последние процессы постепенно нарастают в области деформаций сразу же за пределом вынужденной эластичности вплоть до окончательного разрушения. К числу процессов, вызывающих повреждения, следует также отнести явление вынужденной эластичности при растяжении или образование трещины серебра в стеклообразных полимерах, которые будут рассмотрены в гл. 9. [c.38]

Проблемы переменной гибкости, сегрегации, равновесий при высоких давлениях и соответствующих внезапных изменений релаксационных свойств неминуемо упираются в вопрос о переходе 2-го рода, обсужденный в гл. II и V. Мы приводили аргументы в пользу того, что он может — обходным путем —быть достигнут в высокотемпературной области при высоких давлениях. Можно упомянуть и о работах Аржакова в которых наблюдались -необычные эффекты как при высоких давлениях, так и в области заведомо низких температур. Не исключено, что эти эффекты имеют термодинамическую, а не кинетическую природу внешне же они проявляются как своего рода статический эквивалент вынужденной эластичности. [c.284]

При повышенных температурах, близких к температуре стеклования, оказывается возможным четко выявить эффект ориентации цепей в ходе вынужденно-эластического деформирования, который проявляется в образовании шейки в деформируемом образце, явно выраженном плато на диаграмме а — 8 и последующем увеличении напряжения при дальнейшем деформировании. При низких температурах этот эффект маскируется интенсивным разрушением большого количества перенапряженных цепей и как следствие преждевременным разрывом полимера, и наблюдается диаграмма типа о — е, приведенного на рис. 28. Незначительное сшивание жестких линейных полимеров, например таких, как полистирол, приводит к некоторому росту предела вынужденной эластичности, однако высокая концентрация узлов сетки вызывает сильное падение прочности при растяжении, и полимер становится очень хрупким. Так, прочность при растяжении сополимера стирола с 4% дивинилбензола повышается до 525 кгс/см по сравнению с 475 кгс1см для чистого полистирола и падает до 70 кгс/сж для сополимера стирола с 25% дивинилбензола [113]. Резкий рост прочностных свойств, равно как и статического модуля упругости и предельной деформации при разрыве, наблюдается при образовании сетчатого полимера в процессе поликонденсации после точки гелеобразования, однако еще задолго до окончания процесса (85—90%) рост этих свойств прекращается [76, 118] [c.229]

Полученные экспериментальные данные позволяют заключить, что жидкие среды, не вызывающие набухания полимера, ио влияющие на его механическое поведение, взаимодействуют с полимером по адсорбционному механизму. Такое взаимодействие является проявлением эффекта Ребиндера с некоторыми особенностями, которые вносит цепное строение макромолекул. Обнаруженная в работе [101] усадка полимеров после их растя-лсения в адсорбционно-активной среде обусловлена поверхностными явлениями, характерными для высокодисперсного фибриллизованного полимера и ее значение может служить критерием оценки межфазной поверхностной энергии полимера. Корреляция между усадкой и пределом вынужденной эластичности полимера в той же среде позволяет полагать, что и последний также может служить критерием оценки межфазной поверхностной энергии полимера, но в этом случае необходимо учитывать влияние кинетических факторов — скорости деформации и особенностей вязкого течения жидкой среды. [c.120]

Чем выше вязкость адсорбционноактивной среды, тем больше сопротивление, которое она испытывает при миграции в зону активной деформации— в вершину микротрещины, и тем в большей степени затруднен ее рост, и наоборот. Поскольку рост мнкротрещин на первых стадиях растяжения определяет механическое поведение полимера в целом, то неудивительно, что и предел вынужденной эластичности полимера (рис. 5.24, кривая 2), как это было показано выше, также во многом определяется кинетическими эффектами. Предел вынужденной эластичности полимера закономерно возрастает с увеличением вязкости используемой адсорбционно-активной среды. Из приведенных данных выпадают результаты, относящиеся к действию предельных углеводородов (н-гексана, -декана) на механическое поведение ПЭТФ. [c.141]

Итак, жесткие сетчатые полимеры благодаря адгезионной связи с более деформационноспособной подложкой сами могут проявлять повышенную деформируемость. У таких адгезионных соединений при их деформации не только не происходит разрыва полимерного покрытия, но иногда даже имеет место эффект механического упрочнения, обусловленный ориентационными процессами, развивающимися в режиме вынужденной эластичности. Возникает вопрос, в какой степени наблюдаемый эффект является общим и может ли он быть обнаружен и на других сетчатых полимерах, таких как эпоксидные смолы. С целью изучения этого вопроса на подложки круглого сечения (медную проволоку) был нанесен эпоксидный компаунд на основе эпоксидной смолы ЭД-20, изометилтетрагидрофталевого ангидрида и ускорителя аминного типа (УП 606/2). Было уста-ноЁлено [96], что в свободном состоянии пленки этого компаунда при растяжении со скоростью 0,3%/с при комнатной температуре имеют разрывное удлинение около 5%. Те же образцы, находящиеся в виде покры- [c.152]

Бауден [50, с. 279] предложил модель пластического течения по механизму возникновения и необратимого развития сдвиговых деформаций в небольших дискообразных участках структуры стекла подобно движению дислокаций в кристалле. Предсказываемая обеими моделями зависимость предела вынужденной эластичности от температуры, скорости деформации и гидростатического давления находится в хорошем согласии с имеющимися экспериментальными данными [50, 129], причем предполагаемое этими моделями разрыхление структуры косвенно подтверждается результатами исследования межмолекулярного взаимодействия [125] и тепловых эффектов при деформации [124]. [c.100]

Следует иметь в виду, что, по всей вероятности, влияние пластификаторов на полимеры не ограничивается температурными интервалами вынужденной эластичности, высокоэластичности и вязкотекучего состояния. Хрупкие полимерные материалы (ниже Г р.) также могут изменять прочность под воздействием пластификаторов. Недавно Щукиным и Ребиндером было показано, что даже небольшое (на несколько десятков эрг/см ) понижение свободной поверхностной энергии при адсорбции ряда органических веществ может приводить к значительной пластификации деформируемого кристалла твердого тела. Если же адсорбируемое вещество значительно снижает поверхностную энергию кристалла (вдвое илн в несколько раз) и способно энергично мигрировать внутрь кристалла по микрополостям, то адсорбционный эффект может проявиться в резком снижении прочности и появлении хрупкости. При очень большом снижении свободной поверхностной энергии (до долей эрг1см и ниже) возможно даже самопроизвольное диспергирование тела на коллоидные частицы. [c.201]

Возможность проявления вынужденных высокОэластических деформаций и достижения требуемого-ориентационного эффекта зависит от соотношения скоростей процессов ориентационного упрочнения и разрушения (возникновения и развития микротрещин). Устранить растрескивание практически невозможно даже путем повышения температуры вытяжки до значений, близких к Тс, и варьирования скорости ориентационной вытяжки мatepиaлa. Величина же напряжений, требуемыХ Длй проявления вынужденной высокоэластической деформации, достигает существенных значений. Так, для ПММА при температурах на 10—15 "С ниже. Гс предел вынужденной эластичности составляет 25—30 МПа. Необходимость создания таких высоких напряжений, естественно, осложняет процессы ориентации в режиме вынужденного высокоэласти- [c.109]

Таким образом, полученные данные показывают, что свободные и ад-гезированные полимерные и лакокрасочные пленки имеют одинаковую прочность. Свежеприготовленные пленки и покрытия, претерпевающие вынужденно-эластический разрыв, не подвержены масштабному эффекту. По мере старения в результате потери эластичности свободные пленки и покрытия становятся весьма чувствительными к масштабному фактору. [c.70]