Долговечность и ориентация

Влияние пластификаторов на механические свойства полимеров. В результате П. возрастает способность материала к большим высокоэластическим и вынужденно высокоэластич. деформациям. Модуль упругости, прочность и долговечность полимера при П. непрерывно снижаются с увеличением концентрации пластификатора. Однако в ряде случаев прочность повышается при введении небольших количеств пластификатора. Это характерно для полимеров при темп-рах как выше, так и ниже Т . Для эластомеров нек-рое повышение прочности наблюдается одновременно с повышением удлинения цри разрыве и предположительно связано с облегчением ориентации макромолекул при растяжении. О механизме повышения прочности полимеров при темп-рах ниже Гр см. раздел Антипластификация (стр. 633). [c.313]

Прочность исследованных неориентированных полимеров практически не зависела от молекулярной массы, а прочность ориентированных полимеров с увеличением молекулярной массы заметно возрастала. С. Н. Журков и С. А. Абасов [640, с. 450] исследовали временную зависимость прочности волокон капрона с различной молекулярной массой и с разной степенью ориентации. Изменение молекулярной массы достигалось фотодеструкцией. Было показано, что влияние молекулярной массы на долговечность обусловлено изменением структурно-чувствительного коэффициента у, входящего в уравнение долговечности. Энергия активации разрыва и постоянная Тц не зависели ни от ориентации, ни от молекулярной массы полимера. Полученные данные хорошо описываются следующей зависимостью [c.176]

Процесс набухания может вызывать необратимые изменения механических свойств эластомеров за счет ослабления межмолекулярных связей. При малой степени набухания преобладает положительное влияние гибкости цепей, способствующее ориентации, и прочность повышается. Если же эффект повышения гибкости цепей незначителен, то превалирует понижение прочности. Долговечность ненапряженных резин уменьшается тем значительнее, чем больше они набухают. При набухании резин в водных средах в напряженном состоянии (НК, ХП) оказалось, что, наоборот, долговечность их при набухании возрастает. Это явление объясняется облегчением накопления остаточной деформации при увеличении степени набухания, что приводит к уменьшению действующего напряжения [c.117]

Для одноосного растяжения в направлении ориентации идеального ориентированного полимера Сяо получил зависимость долговечности от приложенного напряжения (рис. VI. 21). В области не слишком малых и не слишком больших напряжений зависимость, изображенная на рис. VI. 21, вполне может быть представлена экспоненциальной формулой (VI. 16). При малых напряжениях прямые загибаются вверх, что соответствует наличию безопасного напряжения, ранее предсказанного теорией Бартенева. [c.215]

Для выяснения зависимости прочности а от молекулярной ориентации запишем уравнение долговечности (11.29) в виде [c.328]

Изложенные выше основы кинетической теории прочности относятся к полимерам, которые мало деформируются перед разрушением. Это полимеры, надмолекулярная структура которых в момент разрушения сохраняется такой же, как в исходном образце, а не меняется кардинально в результате ориентации, как в эластомерах. Изменение надмолекулярной структуры в эластомерах, сильно деформирующихся к моменту разрушения, приводит к тому, что зависимость долговечности от напряжения в них подчиняется закономерностям, отличающимся от тех, что описываются уравнением Журкова. [c.205]

Волнистость слоев Снижение прочности можно прогнозировать исходя из потери несущей способности. Для ПКМ с армированием [0 45 90 5]г5 и волнистостью в слое с ориентацией 0° снижение прочности составляет 10 % при малой волнистости 25 % при предельной волнистости. Сокращает усталостную долговечность по крайней мере в 10 раз. [c.757]

Постоянные уравнения долговечности для волокон в зависимости от ориентации [c.141]

Журков и Абасов считают, что именно усиление межмолекулярного взаимодействия ири ориентации приводит к уменьшению структурного коэффициента у и повышению прочности. И наоборот, ослабление межмолекулярного взаимодействия при пластификации увеличивает этот коэффициент и снижает прочность. По мнению этих авторов, участие межмолекулярных сил в механизме разрыва сказывается в изменении коэффициента у, с уменьшением которого вероятность разрыва химических связей снижается. Однако, как будет показано далее, изменение у связано главным образом с изменением числа рвущихся химических связей в поперечном сечении образца, а не с изменением межмолекулярного взаимодействия. Нельзя согласиться также с определением структурного коэффициента в работах " как коэффициента перенапряжений и коэффициента как периода колебаний атомов в полимерной цепи, на что уже указывалось в гл. I. На это обстоятельство следует обратить внимание, так как неточная трактовка физического смысла коэффициентов в уравнении долговечности получила широкое распространение. [c.142]

Основной результат, полученный авторами, заключается в том, что энергия активации разрыва Уц и постоянная не зависят ни от ориентации, ни от молекулярной массы пол .мера. Все влияние молекулярной массы на прочность обусловлено изменением структурного коэффициента у, входящего в уравнение долговечности [c.149]

Возможны и другие причины снижения долговечности. Так, ири циклическом нагружении образцы могут не успевать упрочняться вследствие молекулярной ориентации так же сильно, как ири статическом , и, кроме того, прн длительных циклических нагрузках могут активироваться процессы старения материала . [c.210]

При циклическом нагружении концентраторы напряжений могут стать инициаторами возникновения трещин. В этом случае их взаимное расположение и ориентация относительно осей главных напряжений способны в значительных пределах изменить долговечность конструкции. [c.376]

По результатам испытаний составляется сводный протокол, в который заносятся исходные данные (марка материала, термообработка, тип заготовки, место и ориентация вырезки образцов, форма, размеры и маркировка образца, условия испытаний) о серии образцов, данные об амплитудах напряжений (деформаций) и долговечности, [c.212]

Значительный рост долговечности наблюдается в области пониженных напряжений. Предполагают [370, с. 761 ], что при малых значениях напряжения и температурах, достаточно высоких для развития вынужденной эластичности, процесс разрушения протекает медленно. За это время заметно успевают развиться процессы ориентации. Таким образом, материал в процессе разрушения упрочняется, вследствие чего значения Хр возрастают. [c.114]

Было замечено, что в полимерах при малых напряжениях изменение долговечности начинает отклоняться от линейного, следующего из термофлуктуационной теории (см. рис. 5.5), Но причиной Этого у полимеров может быть ползучесть, в процессе которой происходит ориентация макромолекул вдоль направления растяжения и некоторое упрочнение материала. Более однозначные результаты можно получить на абсолютно хрупких материалах, таких как силикатные стекла, которые при 20 °С являются почти идеально хрупкими материалами [6.34]. В соответствии с этим автором [6.35] проведены исследования длительной прочности (до 5 лет) листового стекла с применением статистических методов обработки результатов. Долговечность стекла исследовалась при симметричном изгибе (определялась долговечность естественной поверхности стекла) и при поперечном изгибе (определялась долговечность обработанных шлифованных образцов стекла). [c.171]

Рис. 11.47. Зависимость [370] долговечности полиметилметакрилата от разрушающего напряжения при различной предварительной ориентации (испытания при 296 К) степень вытяжки до разрыва

Исследование условий, при которых работа деформации до разрушения приобретает минимальное значение, имеет большую практическую важность, так как помогает выбрать наиболее рациональные способы измельчения полимеров и проводить механические превращения с наименьшими затратами энергии. Эти условия соответствуют, по-видимому, условиям существенного уменьшения степени дополнительной деформации в месте роста надрыва (а следовательно, дополнительной ориентации и упрочнения) [299, с. 91]. Действительно, из полученных данных следует, что при исследованных скоростях деформации переход от высокоэластического разрыва к хрупкому для вулканизатов бутадиен-нитрильного каучука сопровождается уменьшением долговечности и относительного удлинения при температурах около—253 К. Видно также, что разрушающее напряжение и работа деформации не являются однозначными характеристиками материала. Максимальные значения Ор или А соответствуют определенным условиям деформации материала (температуре и скорости деформации). [c.152]

Влияние молекулярной ориентации на долговечность полиакрилонитрила показано на рис. 5.7. Большей степени ориентации соответствует больший наклон прямой долговечности, т. е. большее значение у. Данные о влиянии молекулярной ориентации на коэффициент у приведены на рис. 5.8. В т эбл, 5.1 приведены значения структурного коэффициента в [c.112]

Выше температуры хрупкости в области квазихрупкого разрушения вплоть до 50 °С деформационное размягчение полимера, являюш,ееся следствием релаксационной природы его деформации, еще достаточно не развито, и основным механизмом разрушения остается термофлуктуационный механизм. Релаксационные процессы, хотя и выполняют важную функцию, снижая концентрацию напряжений и уменьшая флуктуационный объем, однако не изменяют термофлуктуационной природы разрушения полимера, характерной для низких температур. Выше 50°С вплоть до температуры стеклования (100°С), вероятно, относительно большую роль в механизме разрушения начинает играть релаксационный процесс деформационного микрорасслоения, и существенный вклад в долговечность дают трещины серебра , а также ориентация полимера под нагрузкой. В настоящее время отсутствуют более подробные экспериментальные данные в этой третьей температурной области. Поэтому дальнейшее обсуждение роли релаксационных процессов в разрушении полимера имеет смысл провести только для температурной области ПММА от —29 С до 50°С. [c.207]

По данным [7.129], полярные бутадиен-нитрильные эластомеры ири низких температурах — от —100 до —160 С, т. е. в области квазихрупкого разрушения (Тс = —20-7-40°С),— ведут себя аналогично полимерным стеклам в неориентированном состоянии и полимерными пленками ориентированном состоянии (степень вытяжки а = 8). Так, для эластомера СКН-40 в неориентированном состоянии у=1,1-10 мм , что очень близко к у=1,08-10 мм для ПММА в квазихрупком состоянии, В ориентированном состоянии у меньше в 4—5 раз, что свидетельствует об упрочнении, происходящем при ориентации. Энергия активации процесса разрушения не зависит от степени ориентации и равна 134 кДж/моль, что совпадает с данными для ПММА в квазихрупком состоянии. Таким образом, бутадиен-нитрильные эластомеры являются уникальными в том смысле, что их долговечность исследована в столь широком диапазоне температур (от —100 до +200 °С) и что были прослежены релаксационные механизмы в них от термофлуктуационных механизмов при низких температурах до релаксационных механизмов при высоких температурах (см. табл, 7,1). [c.239]

На П. полимеров существенно влияет молекулярная ориентация. Ориентированное состояние обусловливает повышенную П. нолимерных материалов. Коэфф. у в ур-нии долговечности (5) уменьшается с ростом степени ориентации. Так, для неориентированного полн-е-канролактама у—13-Ю- жж , для высокоориентированного 7—2-10 1 мм . [c.116]

Значение 8 р определяется двумя факторами степенью уменьшения Тр с ростом а и степенью увеличения Тр с развитием эффекта ориентации. Увеличение межмолекулярного взаимодействия, затрудняя ориентацию макромолекул при деформации и способствуя повышению долговечности [c.204]

Экспериментальные данные Регеля и Лексовского [75], полученные для долговечности частично-ориентированного волокна ПАН сравниваются на рис. 3.11 с теоретическими кривыми, полученными с помощью уравнения (3.32). Следует подчеркнуть, что увеличение прочности благодаря лучшей ориентации волокна ПАН (или его модельного представления) достигает Ч о/оо = 5. Аналогичные значения увеличения прочности (в 2—5 раз) при ориентации образцов были получены для ПЭ, ПП, ПС, ПВХ, ПММА, ПА [51, 54]. В какой-то степени ограниченный рост жесткости в данных экспериментах, как можно заметить, указывает на то, что ориентированные элементы являются не просто сильно выпрямленными сегментами, а скорее молекулярными доменами с небольшой анизотропией. Последнее не снимает предположения о том, что разрушение элемента, по существу, представляет собой разрушение наиболее сильно напряженных цепных молекул. Так будет в случае. [c.88]

С помощью рис. 3.11 явно прослеживается влияние структурного параметра ориентации цепи на у. Там приведена зависимость напряжения от долговечности волокна ПАН [74], причем в качестве параметра использован коэффициент вытяжки Я. Наибольший коэффициент равный 17,3, соответствует у = 248-10- мкмоль, Я. = 4 соответствует у = 590Х X 10 мкмоль, Я, = 2,62 соответствует у = 841-10 мкмоль и Я,= 1 соответствует 7 = 1200-10- мкмоль. Чем меньше значения у. тем более однородно распределяется макроскопическое напряжение по молекулярным цепям. [c.285]

В выражении (VI. 25) Вцтп это тензор упругих постоянных (податливостей) материала. Решая совместно уравнения (VI. 24) и (VI. 25), можно получить время, в течение которого разрушаются все линейные элементы, имеющие определенную ориентацию. Элементы, ориентированные по-разному, будут разрушаться за различное время, а долговечность всего образца может быть найдена усреднением по ориентации долговечности различных элементов. [c.215]

Получают К. к. эмульсионной сополимеризащ1ей мономеров (в кислой среде). Способны вулканизоваться оксидами двухвалентных металлов (ZnO, MgO или др.). В возникающей при этом гетерог. вулканизац. сетке принимают участие и частицы оксида металла, на пов-стях к-рых образуются лабильные связи солевого типа с группами СООН полимера (энергия связи 4-8 кДж/моль). Это обусловливает высокий ориентац. эффект при деформации, способствующий высокой прочности ненаполненных вулканизатов (резин). Для предотвращения больших остаточных деформаций (разнашиваемости) вулканизацию осуществляют оксидами металлов в сочетании с серой и серосодержащими соед., иапр. с тиурамами. Резины характеризуются повышенными долговечностью, сопротивлением раздиру и росту трещин, прочностью связи с кордом и металлич. пов-стями, высокими тепло- и износостойкостью а 20 50 МПа, относит, удлинение 600-900%. Однако для К. к. характерна повыш. склонность к подвулканизации, что препятствует их широкому применению. Один из путей преодоления этого недостатка-замена карбоксильных групп на сложноэфирные, омыляемые при вулканизации. [c.320]

ПРОТИВОУТОМИТЕЛИ, хим. добавки к полимерньпи материалам, гл. обр. резинам, повышающие их усталостную вьшосливость (долговечность), т. е. число циклов деформации до разрушения, а также замедляющие изменение св-в при многократных переменных мех. воздействиях (т. наз. утомление). Утомление может вызывать изменение макроскопич. размеров образца (напр., под влиянием накопления остаточной деформации), физ. структуры (возможна кристаллизация, ориентация макромолекул), строения трехмерной сетки у сшитых полимеров, техн. св-в (напр., упругих, прочностных, диэлектрич.). [c.125]

Вероятность разрыва химических связей зависит от напряжения и согласно флуктуационной теории прочности определяется величиной энергии активации разрушения V —у-. Чем больше напряжение, тем более вероятен процесс разрыва. Уменьшение энергии акть вации под действием растягивающих усилий определяется коэффициентом у, чувствительным к изменению структуры при ориентации или пластификации. Чем меньше этот коэффициент (наклон прямой долговечности), тем прочнее полимер (см. рис. 83). [c.141]

Так как константы -Со и от молекулярной ориентации не зависят, то при одном и том же значении долговечности =сопз1 в предельно ориентированном и неориентированном состояниях произведения оз Р с и соЗ равны. Следовательно, и в частном случае критического разрушения будем иметь [c.144]

При введении пластификаторов в резину проявляется одновре-меипо две стороны их действия 1) уменьшение прочности и долговечности вследствие уменьшения межмолекулярных взаимодейст вий и 2) благоприятное влияние на прочностные свойства из-за более равномерного распределения напряжений, увеличения гибкости цепных молекул и облегчения их ориентации при растяжении. Взаимное наложение этих влияний приводит к тому, что, как показано Догадкиным, Федюкиным и Гулем , зависимость между прочностью и степенью набухания имеет сложный характер. Если при малых степенях набухания преобладает положи- [c.246]

НО быть выражено сильнее, чем у полихлоропрена. Это действительно видно из сравнения значений коэффициента В в области малых II больших деформаций при озонном растрескивании резин (см. стр. 293). У НК коэффициент В изменяется в 10 ООО раз, у полихлоропрена примерно в 4 раза. Аналогичное явление наблюдается при введении в резину активного наполнителя. Активный наполнитель вызывает ориентацию и упрочнение недеформированной резины, а потому структура наполненной резины при деформации будет изменяться в меньшей степени, чем ненаполненной. Действительно, прн переходе от малых деформаций к большим величина В в случае ненаполненной резины из СКС-30 увеличивается в 24 раза, а в случае резины, наполненной 30 г канальной сажи на 100 г каучука, увеличивается всего в 8,5 раза. У резины из НК, содержащей 60 г канальной сажи на 100 г каучука, величина В остается при увеличении деформации практически неизменной. Как при усилении межмолекулярного взаимодействия, так и при введении активного наполнителя, упрочняющее влияние ориентации будет заканчиваться прп меньшей деформации и при дальнейшем увеличении деформации (и напряжения) долговечность будет уменьшаться. В соответствии с этим область максимума (гттах) на кривой -с—г в обоих случаях будет сдвигаться в сторону меиьших деформаций (см. рис. 180). Если сравнить два каучука с различной величиной межмолекулярного взаимодействия (например, НК и наирит), то з для ненаполненных резин из неполярного НК лежит обычно в области деформаций 5—16%, в то время как у резин из полярного наирита сдвигается до 65—100% . Введение карбоксильных групп в неполярные каучуки также приводит к сдвигу озонном растрескивании [c.324]

По результатам испытаний серии образцов составляется сводный про окол, включающий исходные данные (марка материала. термообработка, тип заготовки, место и ориентация вырезки образцов, форма, размеры и маркировка образца, тип машины, усгговия испытаний) о серии образцов, данные об амплитудах деформаций, напряжений, долговечности до образования трещин п о константах уравнений диаграмм деформирования. [c.209]

Причинами замедления роста дефекта являются релаксационные процессы в его вершине. В вершине происходит дополнительная ориентация и образование тяжей (см. гл. П). Ю. Т. Корабельников и А. С. Фрейдин установили, что долговечность полимера определяется не только развитием магистрального дефекта, но и накоплением повреждений в объеме образца. Относительный вклад этих процессов в разрушение зависит от режима нагружения (условия напряжения, температуры и т. п.). [c.292]

Прегтлягаемый обзор может охватить только очень не-большую долю работ и дать краткие сведения о влиянии структуры каучуков и резин на их прочность, представления о теоретической прочности резин и небольшую сводку работ о влиянии ориентации и кристаллизации молекулярных цепей на статическую прочность при одноосном растяжении. В обзоре не будут затрагиваться исследования прочности резин при более сложных условиях деформации, а также исследования долговременной и усталостной прочности. Эти ограничения связаны не только с ограничениями объема обзора, но и со следующими двумя принципиальными положениями. Во-первых, прочность при одноосном растяжении отражает вое основные особенности прочностных свойств высокоэластичных сеток, она более, чем другие прочностные характеристики, исследована экспериментально и рассмотрена теоретически. Во-вторых, статическая прочность как кратковременное испытание не связана с процессами старения и утомления резин и одновреМ енно является одной из важнейших характеристик, определяющих их долговечность. [c.61]

Рассмотрим ориентированный полимер (волокно или пленку) с полимерными цепями, расположенными вдоль оси ориентации. Если пренебречь межмолекулярными взаимодействиями и считать, что все цепи в данном сечении квазннезависимы и рвутся практически одновременно, то долговечность такого образца т = т . Такая модель разрушения полимера принималась в работах Журкова с сотр. как исходная. Если Яо — межмолекулярное расстояние, то имеет место соотношение aя f/Яo , где ст — растягивающее напряжение. Тогда вместо уравнения (2.1) получим при режиме нагрузки а — onst для механизма одно- [c.22]

Пока нет ясности, какой из этих макро-процессов (ползучесть или разрушение) первичен, а какой — вторичен. Если деформация протекает быстрее, чем разрушение, это приводит к макроползучести в обратном случае происходит разрушение тела. Равенство значений долговечности и деформационной долговечности отвечает переходу от вынужденной высокоэластич. деформации к хрупкому разрушению. Пластификация полимера ускоряет, а ориентация замедляет П. Понижение П. равноценно повышению теплостойкости и предела вынужденной высокоэластичности. [c.344]