Модуль для полимерных стекол

Рис. II. и. Температурная зависимость динамического модуля полимерного стекла. [c.96]

Рис. 2.6. Зависимость логарифма динамического модуля продольной упругости аморфного полимерного стекла от температуры

В процессе вынужденноэластической деформации макромолекулы полимера ориентируются в направлении действия силы, что прекращает дальнейшее проявление высокоэластичности. В ориентированном таким образом полимерном стекле при дальнейшем нагружении снова возникают упругие деформации за счет искажения валентных углов и межатомных расстояний. Модули на этой стадии примерно равны значению модуля, реализуемому на первой стадии, и составляют величину порядка сотен и тысяч килограммов на квадратный миллиметр. Следует подчеркнуть, что удлинения, реализуемые на первой и третьей стадии, в значительной мере обратимы они исчезают после снятия нагрузки. Удлинения, возникающие на второй стадии, после снятия нагрузки уменьшаются незначительно, они исчезают полностью, как уже говорилось, лишь при увеличении температуры образца выше Tg. [c.137]

Общая деформация, развивающаяся за время около 1000 ч, характеризуется значением 0,5—1,5%. Такие значения деформации типичны для полимерных стекол ниже температуры хрупкости. На рис. 2.10 хорошо видна начальная деформация ео, характеризующая модуль Юнга полимерного стекла. При малых напряжениях практически вся деформация является истинно упругой, практически мгновенно исчезающей после снятия нагрузки. При достаточно больших напряжениях помимо упругой (обратимой) составляющей развивается необратимая деформация. Соотношение между обратимой и необратимой составляющими деформации зависит от физического состояния полимера. Физическое состояние (стеклообразное, переходное, высокоэластическое, вязкотекучее) определяет также величину деформации, развивающейся за определенное время испытания в режиме ползучести. [c.79]

Наряду со стандартными модулями и блоками, входящими в это исполнение хроматографа, в термостате / установлен барботер 5, соединенный с испарителем 5. Капиллярная хроматографическая колонка 2 представляет собой пустой капилляр из инертного материала (нержавеющая сталь, стекло, плавленый кварц с внешним полимерным покрытием и др.) внутренним диаметром 0,1—0,5 мм и длиной 2—10 м. Барботер 8 — это стеклянная цилиндрическая емкость, нижняя часть которой перекрыта фильтром 9 нз пористого материала (фильтр Шотта) или заполнена стеклянными шариками для обеспечения большой поверхности массообмена между газом-носителем и легколетучим растворителем, заполняющим верхнюю часть этой емкости. В качестве растворителя могут быть использованы дистиллированная вода, четыреххлористый углерод, муравьиная кислота и другие, к парам которых пламенноионизационный детектор проявляет слабую чувствительность в сравнении с чувствительностью к анализируемым соединениям. Газ-носитель перед поступлением в капиллярную колонку 2 насыщается парами легколетучего растворителя, который образует на внутренних стенках колонки тонкую пленку конденсата, выполняющую роль неподвижной жидкой фазы. [c.111]

Армированные пластики, представляющие собой сочетание непрерывной полимерной матрицы (со сравнительно малыми значениями модуля упругости и прочности) с прочными высокомолекулярными волокнами, появились сравнительно недавно, но уже сейчас играют значительную роль во многих отраслях техники. Наиболее прочные стекло-, боро- и углепластики получаются на эпоксидных связующих [1, 5, 6], что обусловлено особыми свойствами эпоксидных полимеров, которые делают их наиболее пригодными в качестве матрицы для композиционных материалов. [c.207]

У высокомолекулярных соединений склонность к образованию стекол особенно ярко выражена, так как неповоротливым молекулам огромных размеров трудно располагаться по узлам кристаллической решетки. По той же причине макромолекулы полимерных стекол менее плотно упакованы, у них сохраняется значительная подвижность звеньев даже ниже Тст. Такие стекла мягки, не звенят, отличаются небольшим значением модуля упругости. [c.409]

Как отмечалось выше, модуль двухфазной системы представляет собой определенным образом усредняющую по модулям индивидуальных компонентов величину. Таким образом, если в низкомодульную полимерную матрицу ввести высокомодульную фазу, такую как кремнезем, стекло или сталь, то модуль композиции повышается пропорционально объемной доле наполнителя. Наполнитель оказывает влияние и на другие свойства, такие как, например, ударная вязкость, тепловое расширение и проницаемость. [c.309]

Как уже говорилось, СП в общем случае представляют собой трехкомпонентные системы. Так, синтактный материал, в который введено 60% (об.) стеклянных микросфер со средней плотностью 300 кг/м , состоит из 40% (об.) полимерной фазы, 53% воздуха и 7% стекла [147]. Уменьшение содержания полимерной фазы на 60% не приводит к эквивалентному снижению прочности синтактного материала, как это наблюдается в случае монолитного полимера, — прочность снижается только на 55% благодаря упрочняющему влиянию микросфер [226]. Более того, чем ниже прочность и модуль исходного связующего, тем сильнее этот упрочняющий эффект. Так, в работе [226], в которой исследованы два типа связующих — эпоксидный олигомер и парафин, резко различающиеся по показателям прочностных и упругих свойств, показано, что введение одинакового количества стеклянных микросфер приводит в первом случае к снижению, а во втором — к увеличению абсолютных значений этих показателей по сравнению с монолитными материалами. Разумеется, удельная прочность этих синтактных материалов выше прочности монолитных пластиков на тех же связующих, но возрастание удельной прочности (в процентном отношении) гораздо значительнее при использовании парафина. Причина этого явления не выяснена, однако очевидно, что подобные упрочняющие эффекты разыгрываются в слоях связующего, близко примыкающих к оболочке наполнителя и связаны, скорее всего, с изменениями плотности и регулярности надмолекулярной структуры полимера. [c.186]

Для поведения твердых и эластичных тел создавались специальные теории, почти не связанные между собой. Ошибка такой трактовки заключалась в том, что все полимерные материалы испытывались только при комнатной температуре и примерно в одном и том же режиме нагружения (т. е. при одинаковых временах наблюдения). В результате получилось, что в одинаковых условиях каучук и органическое стекло (полиметилметакрилат), например, имеют модули упругости, различающиеся примерно в 10 ООО раз. Но если заморозить каучук ниже —80° С, а органическое стекло нагреть выше 100° С, свойства их изменятся в обратном направлении каучук станет твердым, а органическое стекло — эластичным. Механическое поведение каучука при пониженных температурах будет аналогично поведению твердых полимеров при обычной температуре, и наоборот. [c.18]

Эти исследования сразу же показали, что механическое поведение таких, казалось бы, разных полимерных материалов, как каучук, эбонит органическое стекло, волокна целлюлозы, имеет много общего и подчиняется одним и тем же закономерностям. Например, в области низких температур модуль упругости этих материалов изменяется мало, но при температурах размягчения (стеклования) он резко уменьшается и сохраняет небольшое значение в интервале высокоэластичности. [c.19]

Для простой прямоугольной укладки волокон (рис. 44) в случае, когда растягивающие усилия действуют перпендикулярно волокнам. Кис установил, что напряжения и деформации в полимерной матрице являются функциями отношения модулей упругости полимерного связующего и стекла EJE и плотности упаковки волокон в полимерной матрице. [c.92]

Для более точного расчета элементов конструкций, работающих на изгиб, нз полимерных, композиционных и хрупких материалов (чугун, стекло, керамика) кроме испытаний на растяжение (сжатие) проводят испытания на изгиб. Эти испытания необходимы еще и потому, что перечисленные материалы обладают разными пределами прочности на растяжение и сжатие, а иногда и разными модулями упругости при растяжении и сжатии. [c.55]

Жесткость молекулярных связей практически не зависит от температуры. Таким образом, если модуль Юнга полимерного материала всецело определяется только жесткостью химических и межмолекулярных связей, то он не должен зависеть от температуры. Для реальных полимеров эта зависимость проявляется, в чем можно убедиться, принимая во внимание данные работы [28], в которой измерялись модуль Юнга, модуль сдвига и коэффициент Пуассона органического стекла (полиметилметакрилата) в функ- [c.27]

Рентгенограммы составов на натриевом стекле с модулем 3.74 и на калиевом стекле с модулем 4.06 имеют несколько другой вид, отличающийся соответственно от рентгенограмм растворов на натриевом и калиевом стекле с модулем около 3.0. Кроме того, процесс взаимодействия высокомодульного калиевого жидкого стекла с кремнефторидом натрия значительно затруднен ввиду высокой степени полимерности кремнекислородного каркаса такого щелочного силиката, что подтверждается и [c.62]

Комбинирование волокон, обладающих большой прочностью в продольном направлении, с непрерывной матрицей позволяет снизить опасность хрупкого разрушения волокон и реализовать такие ценные свойства волокнистых материалов, как высокие модуль упругости, прочность и термостойкость. Многие композитные материалы на основе полимеров состоят из нескольких составных частей, каждая из которых выполняет свою функцию. В большинстве случаев волокна из стекла, асбеста, металла, полимеров в сочетании с полимерным связующим образуют материалы, обладающие резко выраженной анизотропией свойств. [c.48]

Она определяется модулем упругости (модулем Юнга) полимерного стекла и обусловлена деформацией валентных углов и химических связей, а также увеличением расстояния между молекулами. При малых напряжениях (123 кг1см ) практически вся деформация является мгновенной, т. е. истинно упругой (гуковской). [c.145]

Снижение механической прочности силикатных композиций при увеличении модуля жидкого стекла объясняется особенностями природы и структуры жидких стекол с различным кремнеземистым модулем. Жидкие стекла представляют собой истинные водные растворы щелочных силикатов. С одной стороны, они ведут себя как растворы электролитов, а с другой, — как растворы неорганических полимеров. Свойства жидких стекол определяются подвижностью и гидратацией мономер-катионов щелочного металла и рааветвленностью полимерных кремнекислородных анионов, степень полимеризации которых невелика по сравнению с органическими полимерами. [c.61]

Взаимодействие жидкого стекла с нейтральными солями имее ряд особенностей. Так, хлористый натрий выделяет коллоидальны осадки из концентрированных растворов высокомодульного жидког стекла, особенно при нагревании. Однако при модуле ниже дву и в разбавленных растворах осадки не образуются. Такое, действи солей приписывается как образованию нерастворимых комплексны соединений, так и коагуляции золей гидросиликатов [25]. В оса ках содержатся повышенные количества кремнезема, что свиде тельствует об усилении конденсации. Образующиеся полимерны цепи объединяются в трехмерную структуру и высаживаются и [c.106]

Ниже определенной температуры аморфный полимер может рассматриваться как твердое стекло. Если его нагреть выше этой температуры, то отдельные сегменты макромолекулы приобретают большую подвижность, полимер становится мягким и, наконец, переходит в высокоэластическое состояние. Температуру, при которой происходит это изменение, называют температурой стеклования Tg. Эта температура зависит от химической природы полимера, стереохимического строения его цепи, от степени разветвленности макромолекул. Для одного и того же образца Tg может быть различной в зависимости от метода ее определения [90 . Температуру стеклования можно определить путем исследования некоторых физических характеристик полимерного образца, таких, как показатель преломления, модуль упругости, диэлектрическая проницаемость, теплоемкость, коэффициент набухания, удельный объем, в зависимости от температуры. При достижении температуры стеклования эти величины или их температурный ход резко меняются. У аморфных полимеров температура размягчения часто совпадает с температурой стеклования у кристаллических полимеров точка плавления существенно выше, чем ТТемпературу стеклования кристаллических полимеров можно оценить по эмпирическому правилу Бойера — Бимана составляет примерно две трети температуры плавления (в градусах Кельвина) . [c.87]

Поскольку модули упругости наполнителя и матрицы сильно различаются, для обеспечения монолнтности пластика необходимы полимерные матрицы, значения предельных удлинений которых значительно превышают среднее удлинение композиционного материала при сохранении достаточных значений прочности. Особое значение имеет прочность при сдвиге, так как именно малая прочность при сдвиге между слоями является одним из основных недостатков армированных пластиков. При этом предполагается, что адгезионная прочность превосходит прочность полимера, т. е. разрущения по границе раздела ие происходит. Напряжения и деформации для квадратичной и гексагональной укладки волокон [1, 6, 22—26] являются функцией отнощения модулей наполнителя и матрицы и плотности упаковки волокон. Если считать, что полимерная матрица и наполнитель подчиняются закону Гука, то при объемной доле волокна от 0,6 до 0,75 отнощение предельных удлинений изменяется от 5 до 15 [26]. Если же учитывать нелинейное вязко-упругое поведение полимерной матрицы, то это отнощение еше больше возрастает. Увеличение предельной деформации связующего за счет снижения его модуля упругости и прочности, как это происходит при пластификации, не приводит к повышению прочности пластика, так как прн уменьшении модуля упругости матрицы ее предельное удлинение, необходимое для сохранения монолитности, возрастает. Таким образом идеальное связующее должно обладать большим удлинением при высоких значениях модуля упругости и прочности, особенно при сдвиге. В работе [22] приведен расчет показателей такого идеального связующего, наполненного ( 1 = 0,7) бесщелочным стеклом и высокомодульным стеклом ВМ-1 (табл. 8.1). Ни одно из известных эпоксидных связующих не отвечает полностьк> приведенным в таблице требованиям [22], однако они могут служить отправной точкой для сравнения различных эпоксидных композиций. [c.212]

Очень интересна работа [447], в которой в отличие от обычного типа. наполненных систем, где наполнитель вводится в объем полимерной матрицы, исследована I система, в которой иммобилизация полимера, рассматриваемого в качестве наполнйтеля, осуществлялась путем пропитки поверхностного слоя образцов целлюлозы его разбавленными растворами. При этом были взяты несовместимые системы, в результате чего появилась возможность определения свойств связанного поверхностного полимера, отражающих адгезионное взаимодействие. Были исследовану сополимеры стирола и акрилонитрила с бутадиеном.и определены динамические механические свойства исходных и композиционного материалов. На основании данных о температурной зависимости мнимой составляющей комплексного модуля упругости при разных количествах полимера, введенного в поверхностный слой, были определены температуры стеклования каучуков. Оказалось, что температура стекло- [c.231]

Для полимерных У. характерна высокая анизотропия свойств. Соотношение прочностей при растяжении однонаправленных У. вдоль и поперек оси волокон составляет 30—50, модулей упругости — 20—30 (для стекло- [c.337]

Композиционные материалы на основе углеродных волокон и металлической матрицы являются одними из наиболее перспективных [141]. В работе [142] отмечены следующие преимущества металлической матрицы по сравнению с полимерной более высокие термостабильность, электро- и теплопроводность, негорючесть, устойчивость к эрозии и пенетрации, стабильность размеров во влажном состоянии, устойчивость к УФгоблучению, низкое давление паров. По сравнению с матрицей из стекла, керамики и углерода, металлы выгодно отличаются повышенной деформацией при разрушении и меньшей хрупкостью, а также меньшим модулем и большей податливостью, что предотвращает концентрацию термических напряжений. [c.179]

В последние годы получены волокна на основе ароматических полиамидов с прочностью при растяжении до 3,6 гН/м и модулем— 131 гН/м Так как эти показатели примерно на 20 и 100% превышают соответствующие значения для некоторых типов стеклянных волокон на основе стекла Е, разработку ароматических полиамидных волокон можно считать крупнейшим достижением технологии полимерных волокон. Высокие показатели свойств этих волокон позволяют им конкурировать со стальной проволокой для армирования резин и оплетки кабелей и со стеклян11ыми, углеродными и борными волокнами в других типах композиционных материалов. [c.38]

Неорганические стекла и силикаты широко используются в качестве дисперсной фазы для упрочнения органических полимеров [16, 23, 74, 162, 194]. Это различные стекла, асбесты-— минералы с волокнистой полимерной структурой, преимущественно хризотил состава Mg6[Si40io(OH)8]. При 40%-ном заполнении асбестом полипропилена свойства материала меняются следующим образом модуль изгиба повышается от 1,2 до 4,5 ГПа, КЛТР возрастает от 68-10 до 3,8-10 , а плотность— от 0,91 до 1,24 г/см . Использование асбестов ограничено из-за его канцерогенности. Для упрочнения полимеров используют также стеклянные микрошары. [c.180]

Водостойкость повышают введением гидрофобных термопластичных материалов инден-кумароновой смолы, ацетоноформальдегидной смолы АЦФ-3, гндрофо-бизирующей жидкости ГКЖ-94. Повышение плотности достигают введением фурилового спирта или смеси фу-рилового спирта и водорастворимой фенолформальдегидной смолы резольного типа ФРВ в соотношении 7 3. НИИЖБ для повышения прочности, плотности и химической стойкости торкрет-покрытия рекомендует использовать продукт поликонденсации полиэфиров орто-кремневой кислоты. При этом обезвоживается жидкое стекло, повышается кремнеземистый модуль, уменьшается щелочность, образуются новые полимерные соединения сложного химического состава, откладываемые в микропорах и капиллярах, тем самым не давая стенкам смачиваться и исключая проникание агрессивных сред. [c.100]

Эти уравнения приблин енно описывают взаимосвязь максимальных и средних напряжений с механическими свойствами адгезива и субстрата, а также отражают влияние толщины слоя адгезива и длины склейки. Однако в них не учитываются основные особенности полимерных клеев — их способность к неупругим (высокоэластическим и пластическим) деформациям. В рассматриваемой нами склеенной системе полимер — стекло механические свойства стекла, как субстрата, играют меньшую роль (или, во всяком случае, всегда одну и ту же), чем свойства адгезива — полимера. Стекла (и стеклянные волокна) нри нагружении в нормальных условиях (комнатная температура и 50—60%-ная относительная влажность) следуют закону Гука вплоть до разрушения, т. е. обладают практически только упругими деформациями. В то же время механические характеристики полимеров — модуль упругости, прочность, относительное удлинение при разрыве, величина упругих и неунругих деформаций, в сильной степени определяются химической структурой полимера и могут изменяться весьма значительно и оказывать различное влияние на величину устанавливающейся адгезионной связи. Поэтому здесь мы будем рассматривать в основном влияние механических свойств адгезива иа величину адгезии. [c.221]

Например, если прочность при растяжении стеклошпона на основе бутваро-фенольной смолы и волокон бесщелочного состава диаметром 14—16 мк равна 90 кгс/мм (обычно получаемые значения в эксперименте), а содержание стекловолокна составляет 60% по объему, то, зная модуль упругости стеклянных волокон и полимерного связующего (равный 7200 кгс1мм для стекла и 280 кгс1мм для бутваро-фенольной смолы), получим напряжение, приходящееся на долю стеклянных волокон в армированном пластике, около 146 кгс1мм . [c.350]

Другой причиной, кроме различия ТКЛР стекла и защитной полимерной оболочки, снижающей достоинство ПЗО, является усадка полимерных материалов. Этот эффект сделал невозможным увеличение модуля Юнга внешнего полимерного покрытия из-за ориентирования молекул (вытяжки) при экструдировании. [c.105]