Хрупкость Шейка

У кристаллических полимеров ориентация осуществляется путем холодной вытяжки , приводящей к рекристаллизации и образованию шейки . Обычно эта операция, приводящая к возрастанию модуля упругости в направлении ориентации, выполняется при температурах выше температуры стеклования, но ниже температуры плавления. В производстве химических волокон коэффициент вытяжки, т. е. отношение длины вытянутого волокна к исходной длине, часто достигает 400—500%, и процесс сопровождается возрастанием прочности вдоль волокна и некоторым падением ее в поперечном направлении. Холодная вытяжка аморфных полимеров, не способных кристаллизоваться, осуществляется в режиме вынужденной эластичности при температурах, превышающих температуры хрупкости, но ниже температуры стеклования. [c.469]

Проще всего характер разрушения прослеживается по диаграмме растяжения. Отсутствие на ней участка пластической деформации (см. рис. 2.1, тип С) указывает на хрупкость материала. В этом случае образец вплоть до разрушения деформируется однородно, без образования шейки и перестройки структуры. [c.111]

Особый интерес представляет механизм упрочнения хрупких полимеров каучукоподобными полимерами. Для объяснения влияния каучука на свойства жесткого полимера была предложена механическая модель [557], состоящая из параллельно соединенных жесткого и упругого элементов, которые последовательно соединяются с элементом, моделирующим свойства стеклообразной матрицы. Роль каучука состоит в предотвращении катастрофического распространения образующейся трещины и в обеспечении возможности холодного течения матрицы, приводящего к образованию шейки при больших деформациях. При этом предполагается, что основная роль наполнителя сводится к созданию дополнительного свободного объема, благоприятствующего образованию шейки. Хрупкое разрушение таких полимеров, как ПММА, ПС, сополимер стирола с акрилонитрилом и др., может быть связано с тем, что поглощение энергии происходит в слоях микронной толщины у поверхности растущей трещины [558]. При упрочнении хрупких поли.меров каучуками деформация происходит уже в слоях значительно большей толщины, что приводит к увеличению способности поглощать энергию. Однако в целом энергия, поглощаемая каучуком в области волосяных трещин, намного меньше, чем в матрице, поскольку каучук характеризуется значительно более низким значением модуля, а напряжения в обеих фазах одинаковы. Поэтому можно полагать, что частицы каучука способствуют возникновению гидростатического растягивающего напряжения в полимерной матрице. Оно приводит к увеличению свободного объема, которое способствует возрастанию податливости к снижению хрупкости. Источником гидростатического давления служит относительная поперечная усадка, обусловленная различием значений коэффициента Пуассона каучука (0,5) и матрицы (около 0,3). [c.279]

Прежде всего установим, при каких условиях возникают описанные периодические колебания. Выше уже указывалось, что явление автоколебаний связано с образованием шейки и может наблюдаться только тогда, когда выполняются требуемые для этого условия. Очевидно, что если из-за хрупкости образца разрыв происходит до образования шейки, то периодические колебания никогда не возникают. Очепь важную роль играет исходная длина образцов, а также длина уже образовавшейся шейки. Дело в том, что колебания возникают только тогда, когда длина уже образовавшейся шейки превышает некоторую критическую величину, характерную для данной скорости растяжения и заданной длины исходного образца. Чем ниже скорость растяжения, тем больше должна быть податливость образца (например, длина предварительно образованной шейки или исходная длина образца) для того, чтобы возникали колебания. [c.357]

Способность различных элементов Н. с. к структурным превращениям (самопроизвольным или вынужденным внешними воздействиями) обусловливает нестабильность механических и др. физич. свойств полимеров. Это проявляется, напр., в образовании шейки и в возникновении ряда сложных релаксационных процессов в механически напряженном теле, в постепенном росте хрупкости кристаллического полимерного тела вследствие укрупнения и др. изменений элементов его Н. с. [c.160]

Низкие температуры. Известно, что вытяжка стеклообразных и кристаллических полимеров на воздухе [1] происходит с образованием шейки без заметного нарушения сплошности материала. При понижении температуры достигается температура хрупкости полимера, после которой в полимере не образуется шейка, а разрушение происходит при малых значениях деформации, так же, как в случае хрупких иизкомолекулярных тел. Однако дальнейшее понижение температуры, до температур, близких к температуре конденсации газов, в среде которых проводят деформацию (N2, Ar, О2, СО2 и т. д.), приводит к неожиданному появлению значительной пластичности полимера. В области температуры, близкой к температуре конденсации каждого из газов, резко возрастает разрывное удлинение полимера и уменьщается предел его текучести. В результате этого на зависимостях разрывного удлинения и предела текучести от температуры появляется максимум в области весьма низких температур. В то же время деформация тех же полимеров при таких низких температурах в вакууме или гелии не приводит к появлению заметной пластичности. Пластическая деформация такого рода осуществляется в полимере без образования шейки, путем воз- [c.108]

Способностью полимерных материалов к образованию шейки при растяжении пользуются на практике, осуществляя так называемую холодную вытяжку. Холодная вытяжка способствует улучшению прочностных свойств, снижению хрупкости и т. д. Рассмотрим подробнее это явление. Ю. С. Лазуркин указывает на два основных положения, справедливых для всех твердых полимеров независимо от физического состояния [c.130]

Рассмотрим сперва поведение полимерных образцов с высокой степенью кристалличности. Эти полимеры, как и все другие, в определенном интервале температур способны к развитию больших деформаций и нехрупкому разрушению. В другом интервале температур те же полимеры деформируются без образования шейки и разрушаются при очень- малых деформациях, т. е. хрупко. Указанные температурные интервалы разделяет температура хрупкости Тхр- [c.275]

При одноосном растяжении для полиметилметакрилата характерна хрупкость независимо от скорости растяжения при разрушении образца образование шейки не наблюдается. Выше 60 °С материал деформируется пластически разрушение образца наступает после отчетливого образования шейки. [c.45]

Область стеклообразного состояния можно разделить на две подобласти и 1 (рис. 1.23). В интервале 1 полимер находится в хрупком состоянии и обнаруживает хрупкое разрушение. В интервале I при испытаниях на растяжение у образца появляется упоминавшаяся выше шейка холодной вытяжки, этот температурный интервал можно назвать подобластью нехрупкого состояния. Граница этих подобластей определяет так называемую температуру хрупкости Гхр. Температура хрупкости не может быть определена с помощью одной только термомеханической кривой, необходимы также испытания по снятию диаграмм сг— (например, испытания на разрыв). При этом температура хрупкости (как впрочем и Гс и Гт) оказывается в некоторых (небольших) пределах зависимой от режима испытаний. [c.50]

На рис. 5.21 приведены типичные истинные диаграммы растяжения Органических стекол, по которым можно наиболее точно определить температуру хрупкости ориентированных стекол. Рассмотрение этих диаграмм показывает, что истинная прочность при растяжении в области вынужденно-эластических деформаций существенно превышает предел вынужденной эластичности, а истинные удлинения-при разрыве зависят от изменения температуры в меньшей степени, чем относительные, определяемые из условных диаграмм растяжения. Это связано с тем, что по достижении предела вынужденной эластичности рост относительного удлинения образца в процессе испытания обусловлен распространением шейки по рабочей части образца, а не увеличением истинного удлинения материала, и только при последующем растяжении наблюдается дальнейшее повышение эТой характеристики. Анализ диаграмм растяжения показывает также, что как истинная, так и условная работа разрушения ориентированного ПММА при действии напряжения существенно больше, чем у неориентированного материала. [c.117]

Корреляция индекса расплава с наиболее зависящими от пего физическими свойствами линейного полиэтилена показана в табл. 3. Сопротивляемость разрушению при быстром растяжении падает с ростом индекса расплава. Ударная вязкость по Изоду надрезанных образцов снижается быстрее, указывая на увеличение чувствительности к надрезу и уменьшение ударной прочности. Относительное удлинение (образование шейки) при растяжении с постоянной скоростью также заметно снижается в этом диапазоне индексов расплава. Линейный полиэтилен даже с индексом расплава 5 сохраняет эластичность ири низких температурах. Температура хрупкости начинает зависеть от индекса расплава только при достаточно высоких его значениях. Стойкость к растрескиванию (Е5СК) очень чувствительна к индексу расплава. Гомополимеры этилена с высокой молекулярной массой (индекс расплава ниже 0,01) имеют ЕЗСК более 1000 ч. [c.174]

Одним из основных видов деформации в вершине трещины, растущей в хрупком полимере, является вынужденно-эластическая деформация. Несмотря на то что полимер в целом не обнаруживает ннкакн.х признаков вынужденной эластичности, в микрообъеме может наблюдаться перемещение сегментов н их последующее разрушение. Так, при нагревании до температуры хрупкости (Т = Тхр), когда шейка в образце еще не развивается, в микрообъеме в вершине трещины может развиваться значительная вынужденно-эла- [c.197]

В соответствии с общими представлениями об избирательности рассматриваемых эффектов по отношению к и о н-ным кристаллам наиболее активными должны быть родственные полярные среды — расплавы солей, а также растворы электролитов. Действительно, характерными примерами могут служить данные, полученные из опытов с поваренной солью и хлористым серебром [21]. При растяжении в обычных условиях — на воздухе монокристаллы Na l при комнатной температуре хрупко разрушаются по плоскостям спайности, а при 300—350° С становятся весьма пластичными и разрываются после значительной деформации с образованием шейки, т. е. имеет место температурный переход от хрупкости к пластичности. Проведенные опыты показали, что в присутствии [c.166]

При выяснении влияния скорости деформации на механизм разрушения могут возникнуть определенные трудности. Так, при малой скорости деформации в определенном температурном интервале возникает шейка. Возможно, что при высоких скоростях тепло не может отводиться достаточно быстро. Поэтому в процессе деформации упрочнения не происходит, и образец разрушается шо пластическому механизму. Другими словами, здесь происходит переход от изотермического к адиабатическому режиму растяжения. Этот эффект обусловливает значительное снижение энергии, затрачиваемой на разрушение образца, и может иметь место при определении ударной прочности, приводя к устранению возможности хрупкого разрыва. Исходя из этого, было высказано предположение, что существуют две критические скорости, при которых энергия разрушения резко падает с ростол скорости деформации. Первая из них отвечает переходу от изотермического процесса деформации к адиабатическому (изотермический — адиабатический переход) и вторая, более высокая, — переходу от хрупкого механизма разрыва к пластическому (переход хрупкость — пластичность). Можно думать, что температура окружающей среды оказывает незначительное влияние на условия, при которых наблюдается изотермический — адиабатический переход, и большое влияние на переход хрупкость — пластичность. [c.310]

Наблюдаемая хрупкость ПММА, полистирола и сополимеров стирола с акрилонитрилом (С/АН) связана с тем, что поглощение энергии происходит в слоях микронной толщины [18]. В упрочненных каучуком ПММА, полистироле, С/АН и поливинилхлориде деформация происходит в слоях миллиметровой толщины, что приводит к увеличению способности поглощать энергию. Образование такого слоя может быть легко обнаружено по помутнению. Доказательство возможности больших деформаций материала матрицы в сополимерах АБС основано на больших значениях удлинений, стабильности образования шейки (это требует устойчивого деформирования матрицы, так как С/АН является непрерывной фазой, заполняющей 75% объема образца) и на результатах электронномикроскопических наблюдений (рис. 1), которые обнаруживают изменение формы частиц каучука от сферической к эллипсоидальной с отношением осей 2 1 или 3 1. К аналогичным заключениям пришли Манн, Бёрд и Руни [23]. [c.141]

На температурной зависимости сгр полистирола (ПС) [6.47] (рис. 6.22) можно определить четыре температурных интервала. Интервал / соответствует квазихрупкому разрушению, причем температура квазихрупкости Гкхр находится при 50—60°С (температура хрупкости Г-хр У ПС, как и у ПММА, находится ниже О С). В этом интервале 0р = ЗО МПа, а разрывная деформация Ёр мала и составляет 2%. Интервал II соответствует переходу к пластическому разрушению с образованием шейки (арЯ 3 МПа и ер = 20%). В интервале III полимер разрушается при большой вытяжке ниже температуры стеклования (вынужденная Бысокоэластическая деформация). При этом ориентация велика, и образец перед разрушением полностью переходит в шейку. В интервале IV разрывная деформация уменьшается и разрушение происходит при меньшей вытяжке вплоть до Тс ЮО С. Прочность в интервале III (рассчитанная на начальное сечение) равна 2—6 МПа, а в интервале IV снижается до 0,2—0,6 МПа. [c.188]

Общим результатом экспериментальных исследований 138-150 посвященных температурной зависимости величин и 6 ,, является установление соответствия между изменением характера зависимости о,, (Т) и областями релаксационных переходов. Наиболее резко это выражено для аморфных полимеров 127. хзз, i4 о, у которых шейка вообще может образовываться только в области вынужденно-эластического поведения, лежащей между температурами хрупкости и стеклования Т при Т Гхр образец разрушается хрупко, при Т > Т оп переходит в высокоэластическое состояние, и большие деформации становятся гомогенными. Но и в кристаллических полимерах при переходе через температуры релаксационных переходов наблюдается отчетливо выраженное изменение характера зависимости (Т). При повышении температуры уменьшается 127, 151 разной интенсивностью в зависимости от того, в какой релаксационной области это происходит. Так, для нолиэтилентерефталата в области температур, лежащей ниже области 7-перехода, о , практически не зависит или зависит очень слабо от температуры. В области [c.186]

Существует, вместе с тем, и верхняя температурная граница, положение которой для данной пары металл — покрытие сильно зависит от скорости деформирования и некоторых других факторов. Так, для амальгамированных монокристаллов цинка с исходной ориентировкой %о 45° нри скорости растяжения около 15% мин" обнаружена следующая картина [110—113]. При температурах до 110—120° С образцы дают крупный скол (см. рис. 102), деформируясь очень мало — как и при комнатной температуре. С повышением температуры до 160° С способность амальгамированных кристаллов к пластической деформации полностью восстанавливается они растягиваются па 500—600% и образуют тонкую ленту разрушение наступает с возникновением характерно шейки. То, что эффе т не связан с улетучиванием ртути, подтверждается его обратимостью при последующем охлаждении хрупкость возвращается. Следует вообще подчеркнуть высокую воспроизводимость этих опытов. [c.201]

При понижении температуры прочность и упругость пенополистирола увеличиваются на 20—30%. Вследствие увеличения хрупкости полимерной основы при отрицательных температурах наблюдается некоторое снижение предела прочности при растяжении, причем это снижение носит линейный характер. Отмечается повышение коэффициента Пуассона с понижением температуры для пенополистирола с кажущейся плотностью 48 кг/м при 20° С он равен 0,36, а при — 197° С — 0,41. В температурном интервале от —50 до 60° С разрушение при растяжении образцов беспрессовых пенополистиролов происходит без заметного образования шейки, в месте разрыва. Прочностные характеристини пенополистирола ПСБ при повышенных температурах" представлены в табл. IV. 14. [c.115]

На рис, 37.11 показана зависимость механических свойств пленок полипропилена от структурного состава [55]. Из рисунка видно, что атактический полипропилен обладает свойствами аморфно-жидких полимеров для изотактического полипропилена характерны свойства высококристаллического полимера свойства стереоблокполимера занимают промежуточное положение. Таким образом, изменяя структурный состав изотактических полимеров, можно получить изделия с разными свойствами. На свойства кристаллических полимеров оказывает существенное влияние кристалличность. На рис. 37.12 представлены зависимости напряжения — удлинения полипропиленовых пленок, кристалличность которых изменялась во времени [56] при тепловой обработке (при 125 °С). Для исходного образца, который не подвергался тепловому воздействию, характерна высокая прочность и обра зование шейки. С увеличением продолжительности прогрева повышается хрупкость полимера. Микроскопические исследования этих пленок показали [c.519]

При повышении температуры, когда время релаксации становится еще меньше, хрупкий разрыв уступает место вынужден-ноэластическому разрыву. Появление такого разрыва объясняется тем, что с ростом температуры предел вынужденной эластичности Ои снижается быстрее, чем хрупкая прочность Стхр (рис. 87). При температуре хрупкости Гхр кривые о р — Т и сГв — Т пересекаются. Если деформация образца происходит при температурах, превышающих Гхр, то предел вынужденной эластичности достигается раньше ст р. Экспериментальные значения Т р, так же как в случае Ттек и Тст, зависят от скорости приложения нагрузки. При достаточно больших скоростях хрупкое разрушение может иметь место выше Тхр (найденной для меньших скоростей), и наоборот, если деформация осуществляется медленно, то вьшужденноэластический механизм наблюдается ниже Тхр. В тех случаях, когда трещины растут быстрее, чем развивается вынужденноэластическая деформация, образец испытывает хрупкий разрыв. И наоборот, если скорость вынужденноэластической деформации больше, микротрещины сглаживаются вследствие релаксации напряжения и становятся менее опасными. Во втором случае растяжение вызывает ориентацию макромолекул, что приводит к упрочнению полимера. Поэтому разрыв происходит при больших удлинениях с образованием шейки (вынужденноэластический разрыв). [c.319]