Испытание полимеров на долговечность

Испытание полимеров на долговечность при постоянном деформирующем напряжении [c.29]

Повышение температуры при усталостных испытаниях полимеров согласно представлениям о термофлуктуационном механизме разрушения должно уменьшать долговечность образцов [3]. При испытаниях в жидких средах картина значительно усложняется. В этом случае возможно наложение ряда явлений. [c.181]

Испытания полимеров при растяжении. Испытания резин проводятся в условиях действия постоянного растягивающего напряжения на приборе с фигурным рычагом типа улитка , позволяющем одновременно испытывать четыре образца Можно проводить испытания при разных напряжениях и одной концентрации агрессивной среды и при разных концентрациях и одном напряжении. В первом случае определяется относительная долговечность Д = = Тн/Тд или относительная ползучесть П = eje образца, во втором случае — порог концентрации Рс- [c.223]

Некоторые авторы пытаются установить связь между характером кривых растяжения полимеров и их поведением при других видах испытаний (например, при испытании на долговечность при изгибе ). Однако таких работ немного. Гораздо больше исследований [c.264]

Уравнение Журкова было изучено в условиях одноосного растяжения при постоянном напряжении. Если известны константы этого уравнения, можно предсказать долговечность полимерного тела при любых постоянных температурах и напряжениях. Однако на практике материалы подвергаются воздействию самых раз нообразных статических и переменных нагрузок и температур Это вызывает необходимость предсказать долговечность полимер ного тела при таких переменных режимах нагружения и темпе ратурного воздействия без длительных лабораторных испытаний Тогда долговечность полимерного материала (время жизни tp) определяется из соотношения [c.76]

Установлено различие в температурной и силовой зависимости долговечности при статических и динамических испытаниях полимеров и показано, что это различие тем больше, чем меньше величина напряжения, т. е. увеличение числа циклов приводит к интенсификации химических реакций. [c.46]

Основной причиной расхождения между и некоторые исследователи считали разогрев [25, 26]. Все это заставило с особым вниманием относиться к явлению разогрева при усталостных испытаниях полимеров. Во избежание затруднений, связанных с необходимостью учитывать температуру образца, большинство исследователей стремилось теми или иными способами исключить разогрев. Так, например, для полиметилметакрилата удалось добиться совпадения значений т и при условии усиленного теплоотвода. Но для другого исследованного полимера (вискозного волокна) равенства значений и не удалось добиться, хотя было учтено изменение температуры. Таким образом, разогревом не удалось объяснить причину расхождения между долговечностью при статическом и циклическом нагружении. [c.285]

Эффекты увеличения скорости ползучести и скорости релаксации напряжений в полимерах под действием УФ облучения объясняют тем, что УФ облучение вызывает в полимерах разрывы химических связей. Однако при испытаниях на воздухе механизм воздействия УФ облучения на полимеры может быть различным. Кванты УФ света могут вызывать разрывы химических связей непосредственно или вследствие промежуточных реакций, связанных с наличием в окружающей среде кислорода, паров воды и других веществ. Для того чтобы выяснить, какой из механизмов является решающим в эффекте снижения долговечности, в работе [37] исследована долговечность (г) некоторых полимеров под нагрузкой при УФ облучении и без облучения в вакууме и на воздухе. Облучение проводилось лампой ПРК-4, интенсивность излучения 0,2 кал см -мин. Испытания на долговечность в вакууме проводились при давлении от 5-Ю в до 5-Ю тор. [c.293]

Возникновение трещин на поверхности органического стекла при механическом нагружении, как уже было сказано выше, свидетельствует о начале разрушения полимера. Зависимость времени до появления трещин от напряжения и температуры подчиня-, ется температурно-временной зависимости, полученной С. Н. Жур-ковым. При этом значения энергии активации процесса образования трещин и процесса полного разрушения образцов, при их испытаниях на долговечность одинаковы, изменяется лишь струк- турно-чувствительный коэффициент V [4, 5]. [c.94]

Заканчивая обсуждение проблемы описания закономерностей разрушения ориентированных полимеров, которое свелось по существу к обсуждению формулы Журкова, сделаем одно замечание. Хотя наиболее полную картину прочностных свойств полимера дает зависимость долговечности от температуры и напряжения, в практике обычно пользуются значением Опр прочности полимера при определенной температуре. За Опр принимают значение напряжения, при котором полимер разрушается при определенном режиме нагружения, обычно при растяжении с постоянной скоростью деформации. Это значение можно вычислить, зная коэффициенты в формуле Журкова. Если мы будем считать, что процесс разрушения занимает время Т1 порядка 1 с (типичное время в экспериментах по испытаниям на прочность), то Опр можно вычислить, переписав формулу (XVI. 1) в следующем виде [c.374]

Прогнозированию поддается также погодостойкость пластмассовых изделий. В этом случае для конкретного климатического пояса необходимо получить хотя бы начальный участок кривой старения, что обычно осуществляется с помощью стендовых испытаний образцов полимеров, а также непосредственно изделий. В качестве примера воспользуемся данными работы [187] по естественному старению полиэтилена низкой плотности в различных климатических зонах СССР. Приведенные в ней графики аппроксимируются прямой (6.6). Отсюда легко вычисляется скорость естественного старения Лд, а затем при помощи уравнения (6.21) — долговечность [c.290]

На рис. П.47 приведены графики зависимости долговечности напряжения Ср для материалов с различными степенями вытяжки. Образцы вырезали так, чтобы направление растяжения при испытаниях совпадало с направлением предварительной вытяжки. Из приведенных данных следует, что вытяжка значительно повышает долговечность полимера. [c.114]

Режим испытания с постоянной скоростью нагружения можно рассматривать как частный случай циклического режима, при котором разрушение наступает в конце первого полупериода, при этом 02 имеет смысл разрывного напряжения <Тр при данной скорости нагружения. Уравнение выведено для значений оа, меньших Ор, когда число циклов до разрушения достаточно велико. Но для большого числа N эта формула не согласуется с экспериментом, так как происходит локальный перегрев. Теория долговечности полимеров при циклических нагружениях, построенная с учетом локальных перегревов, проведенным с помощью аналитического аппарата задачи теплопроводности с движущейся границей и источником тепла, предложена в работе [7.66]L Эта теория применима и при больших N. [c.216]

Как физически, так и химически активные среды оказывают влияние на ползучесть полимеров под нафузкой. Под действием химически активных сред может происходить деструкция полимеров, причём ползучесть иногда мало отличается от ползучести в физически активных средах, например, в воде, но долговечность резко снижается. Снижение долговечности происходит по более сложным законам, чем при испытаниях в воздухе. [c.117]

Применение частотно-температурного метода. Этот метод, как и вообще исследования полимеров в динамич. режиме, применяют гл. обр. для испытаний резин на упругость и механич. потери и для измерения морозостойкости резин при динамич. воздействиях. Механич. свойства резин при динамич. режиме работы и их частотная зависимость определяют долговечность таких изделий, как шины, амортизаторы и др. При наличии методов определения этих свойств задача далее сводится к установлению связи их с характеристиками изделий, определяющими их эксплуатационные свойства, к выяснению связей между составом резин и их динамич. свойствами и к разработке оптимальных рецептур. А.—Л. ч.-т. м. используется как один из методов определения упруго-гистерезисных свойств резин и их связи с рецептурными факторами. [c.32]

Для испытаний на усталость также существует определенный тин температурно-временной эквивалентности долговечность полимера в общем случае уменьшается с повышением температуры. Температурную зависимость усталостной долговечности можно выражать соотношением [c.188]

На длительную прочность клеевых соединений большое влияние оказывает температура испытаний. Как известно (гл. 2), долговечность твердых тел, в том числе полимеров, хорошо описывается температурно-временной зависимостью (2.4), которая соблюдается в широком интервале времени — от 10 до 10 с. Однако при очень малых или больших временах могут наблюдаться отклонения от этого уравнения. [c.235]

Отсутствие единого полюса для наиболее протяженных прямолинейных участков кривых долговечности может быть связано с изменением структурно-чувствительного коэффициента у в уравнении (8.1). Соответствующий расчет [56] показал, что с повышением температуры испытаний коэффициент у для клеевых соединений увеличивается, тогда как при одноосном растяжении полимеров наблюдается его уменьшение [58, 59]. Рост коэффициента у, возможно, обусловлен изменением соотношения процессов разрушения и релаксации, поскольку в гетерогенных системах на границе раздела фаз всегда имеется концентрация напряжений, которая зависит от температуры и величины приложенной нагрузки [10, 55]. [c.236]

Общее сходство кривых долговечности для жестких (см. рис. IV. 10) и эластичных полимеров (см. рис. IV. 14), наличие у первых области нехрупкого разрушения, появление вынужденной эластичности при разрыве (трещины серебра ), а также ориентационного упрочнения при длительных испытаниях заставляют предположить, что в присутствии агрессивных сред, увеличивающих подвижность молекул жестких полимеров, следует также учитывать ориентационное упрочнение в зоне разрыва, характерное для эластомеров. С другой стороны, аномалии длительной прочности кристаллических жестких полимеров (полипропилен), вызванные тем, что в присутствии таких агрессивных сред, как серная кислота и гидроокись натрия, ускоряется кристаллизация материала и увеличивается степень кристалличности могут иметь место и в случае эластомеров. [c.106]

Определение величины потери массы материала как меры глубины его разложения является наиболее простым и эффективным методом и широко используется. Часто измерения по этому методу (ТГА) проводят в обычных лабораторных печах на воздухе при температуре и продолжительности испытания, определяемых спецификой применения данного конкретного материала. Иногда используют значительно более высокие температуры старения и, экстраполируя полученные результаты, прогнозируют долговечность полимера при более низких температурах. [c.32]

Второй вид памяти полимеров на нагрузку принципиально отличается от только что рассмотренного. Он был выявлен экспериментально нри испытании хлопковых, ацетатных и найлоновых волокон. Например, исследовалась ползучесть при 26° С ацетата целлюлозы, содержащего 40% пластификатора (рис. 58). Образцы, растянутые на 25 и 53%, подвергались проверке на восстановление деформаций носле разгружения при той же температуре 26° С (рис. 59). При нагревании образцов до 70° С деформации полностью восстанавливались. Из этих данных можно сделать два важных заключения 1) долговечность полимера (время до разрушения) является функцией напряжения 2) необратимые деформации при ползучести являются вынужденноэластическими. Первое заключение подтверждает уравнения (III, 20) и (III, 21). Второе заключение подтверждает наше толкование явлений тренировки (рис. 57). [c.132]

Суезава с соавторами [19] показали, что долговечность полимеров под нагрузкой можно описать обобщенной кривой при этом, наряду с напряжением, в качестве независимого параметра может использоваться некоторая величина, характеризующая влияние окружающей среды на долговечность. Для конкретного полимера для каждой жидкой среды может быть получена постоянная величина фактора сдвига , представляющего собой соотношение долговечностей при испытании полимера в данной среде и в другой среде, выбранной за эталонную. Это обстоятельство обнаружил Фалмер [12]. Ниже приводятся значения некоторых факторов сдвига, полученные Бергеном [7], которые характеризуют влияние окружающей среды на долговечность полимеров [c.364]

Нелинейность зависимостей 1дт(а). Эффект искривления зависимостей lgт(a) в области малых а не следует смешивать с явлением нелинейности зависимости lgт(a), связанным с нестабильностью структуры исследуемых материалов и проявляющимся во всем диапазоне долговечностей как при малых, так и больших напряжениях (примеры —на рис. 210). На возможность подобного рода усложнений временной зависимости прочности указывалось еще в [68], где в качестве примера материала, существенно изменяющего свое строение в процессе испытаний на долговечность, приведен синтетический каучук. Дальнейшие исследования показали, что криволинейная зависимость lgт( т) вообще характерна для полимеров в высокоэластическом состоянии, и исследованию особенностей температурно-силовой зависимости этих резинообразных материалов посвящено большое количество работ, подытоженных в специальной монографии [190]. Здесь мы поэтому не будем останавливаться на изложении соответствующих экспериментальных данных. Можно лишь указать, что зависимость т(а, Т) для таких материалов в [187—190] [c.373]

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]

Есть еще один важный вопрос, касающийся взаимосвязи между процессами разрушения и деформирования. При испытаниях полимеров на долговечность в условиях постоянного напряжения (а = = onst) развивается деформация. И хотя перед разрушением деформация может быть небольшой (несколько процентов), скорость ее развития оказывает существенное влияние на конечную характеристику — долговечность. В ряде исследований последних лет предпринимаются попытки связать скорость развития де юрмации с временем жизни полимерных материалов. Результаты этих работ будут отражены ниже. [c.376]

Независимо от того, каков характер разрушения, ему практически всегда предшествует некоторая деформация. Даже в случае хрупкого разрыва можно наблюдать локальные деформации в отдельных точках на поверхности разрушения. В условиях испытаний на долговечность при а = onst развивается ползучесть материала. Оказывается, что долговечность полимера определенным образом связана со скоростью ползучести. В работах 7 можно найти следующую зависимость [c.431]

Долговечность полимеров определяется из графиков 15Тр—а, которые имеют самую разную форму при испытании полимеров в агрессивных средах (рис. VIII.13). Подобные зависимости получены при испытании в агрессивных средах полиэтилена [49], поликапроамида [50, 51], гидратцеллюлозы [51]. [c.248]

Воздействие тепла и кислорода иа напряженные полимеры приводит к деструкции полимерных молекул, следствием которой являются химическая ползучесть, химическая релаксация и уменьшение долговечности. Имеются стандартные методы испытаний на определение ползучести растянутых образцов резины при старении (Р = onst), релаксации напряжения и остаточной деформации в сжатых образцах (е = onst). [c.130]

Четтинер и Боуден [13] испытали в везерометре в течение 2500 ч более 25 различных типов пластмасс, в том числе ПА 66, ПА 66, наполненный дисульфидом молибдена, 18 других термопластов и 9 термореактивных материалов. Периодически, через каждые 300 ч оценивали внешний вид испытываемых образцов. Результаты показали, что по стойкости к растрескиванию полиамиды превосходили 9 типов исследуемых термопластов, а с точки зрения сопротивления побелению они оказались лучше 12 типов. Введение в полиамид дисульфида молибдена понижает долговечность, оцениваемую по этим показателям, до 300 и 600 ч соответственно. Следует отметить, что стабильность в течение 300 ч, найденная по используемой авторами методике (испытания в везерометре), эквивалентна долговечности полимера в течение 1 года при внешних воздействиях, характерных для центральной части северной температурной зоны. Авторы оригинальной работы не привели дополнительных подробностей состава испытываемых полиамидных композиций и, в частности, не указали, были ли они стабилизированы. [c.95]

Защитные покрытия из полиорганосилоксанов, пигментированных порошкообразным алюминием, увеличивают долговечность стальных изделий, работающих при высоких температурах. При нанесении таких эмалей на малоуглеродистую сталь ее можно использовать в том температурном интервале, в котором незащищенная сталь обычно окисляется вплоть до разрушения. Испытания показывают, что после 380 ч при 465 °С масса образцов из незащищенной стали увеличилась (из-за окисления) на 14%, а у образцов, покрытых полиорганосилоксановой эмалью,лишь на 2% даже после 1000 ч нагревания не было обнаружено повреждений эмалевой пленки. Высокая теплостойкость таких пленок объясняется тем, что полиорганосилоксаны всегда содержат гидроксильные группы, которые реагируют с алюминием, образуя полиалюмоорганосилоксаны — более теплостойкие полимеры. При этом выделяется водород, но в небольшом количестве, что не сопровождается разрушением пленки. [c.372]

Со временем было установлено, что механокрекинг — разрыв полимерных цепей — не столь уж редкое явление он протекает при не очень жесжих режимах механического воздействия и даже при рравнительно небольших деформадиях полимеров в процессе их испытания, производства, переработки или эксплуатации. Поэтому механокрекинг стал рассматриваться как первопричина усталостного разрушения полимеров и связанной с ним долговечности изделий. [c.8]

Рассмотренный механизм разрушения наблюдается как у пространственно-структурированных каучукоподобных полимеров, так п у технических резин, наполненных сажей з. з4 Знание этого механизма имеет большое практическое значение для правильного понимания процессов разрушения резино-техническнх изделий, подвергающихся в эксплуатации длительному действию постоянных или переменных нагрузок. При этом разрущение начинается с медленной стадии разрыва, практически полностью определяющей долговечность изделий. В этом смысле стандартные испытания резин на разрывной машине не отражают истинной картины разрушения изделия в эксплуатации. [c.113]

Было, напоимео. покячяно Гй.ч п 1П0 1 цтп ппн, >огп..-гг...,.,, тонких ооразцов модельных вулканизатов при больших значениях напряжений значения Тр увеличиваются с усилением межмолекулярного взаимодействия в полимере (оцениваемого количественно удельной когезионной энергией) и уменьшается с его ослаблением. (В данном случае под Тр понимают время от начала деформации до разрушения Тр отличается от долговечности тем, что соответствует не постоянному значению напряжения, а переменному). Например, чем более полярен вулканизат, тем больше величина Тр. В этом случае наблюдается зависимость времени сопротивления утомлению от максимального напряжения, аналогичная этой зависимости для долговечности, т. е. разрушение подчиняется общим физическим законам, установленным при статических испытаниях. [c.160]

Жидкая среда, контактируя с образцом в процессе усталостных испытаний при циклическом нагружении, может изменять и ослаблять саморазогрев материала, изменять характер и кинетику релаксационных процессов в субмикро- и микротрещинах, препятствовать частичному смыканию и залечиванию микротрещин и т. п. Сложность явления обусловливает определенную противоречивость имеющихся в литературе немногочисленных экспериментальных данных и их теоретическую трактовку по исследованию усталостного разрушения жестких полимерных материалов в контакте с жидкими агрессивными средами. В некоторых случаях усталостная прочность полимеров в контакте с жидкостью выше, чем на воздухе в других — контакт с жидкостью значительно снижает долговечность при циклическом нагружении. [c.177]

Следовательно, для пленок аморфного полимера среднее значение X зависит от напряжения не потому, что напряжение влияет на вероятность разрушения образцов с тем или иным типом дефектов, а потому, что напряжение влияет на распределение де( )ектов образца по уровням. При наибольшем значении напряжения почти все образцы находятся в состоянии наиболее низкой прочности, поэтому и т имеет наименьшее значение. Увеличение толщины пленки приводит к примерно такому же изменению кривой распределения (рис, 8.14), как и увеличение напряжения для образцов толщиной 16 мкм (см. рис. 8.11). Функция распределения разрывного напряжения при испытании на разрывной машине (см. рис. 8.10) характеризуется тремя максимумами, которые соответствуют трем уровням прочности щ, (72 и 03. кривая распределения прочности, представленная па рис. 8.10, соответствует кривой распределения долговечности (рис. 8.11) с тревдя уровнями долговечности. [c.259]

В этой главе кратко рассмотрена статистическая природа не-воспроизводимости результатов испытаний на прочность и масштабный эффект прочности твердых тел и полимеров, причем указаны три причины последнего (статистическая, структурная и энергетическая). Наиболее существенным в этой главе является анализ полнмодальных кривых распределения прочности, указывающих на существование дискретного спектра прочности и долговечности. Дискретный снектр прочности отчетливо выявляется не на массивных (низкопрочных) образцах стекол и полимеров, а на волокнах и пленках (высокопрочных полимерных материалах), находящихся в особом структурном и прочностном состоянии. [c.260]

Недостаточно внимания уделяется также в книге исследованиям прочности полимеров, В этой области в последнее время также получены существенные результаты. Полимеры, как и все тела, подчиняются общим законггмерностям, описываемым обычно в терминах долговечности (при условии, что структура материала не изменяется в процессе испытания прочности [20]), [c.8]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология