Ориентация и условия растяжения

Начальная сдвиговая ориентация постепенно релаксирует, причем степень релаксации зависит от скорости охлаждения расплава и спектра релаксации полимера. Итоговое распределение ориентации можно определить, суммируя сдвиговую ориентацию с ориентацией, вызванной растяжением расплава. Как видно из рис. 14.10, результат такого суммирования зависит от величины вклада каждой из названных выше причин ориентации (сдвиг и растяжение). Если преобладает сдвиговая ориентация, то максимум ориентации наблюдается недалеко от стенки, где скорость сдвига максимальна. Естественно, что на кривой распределения поперечной ориентации (пунктирная линия на рис. 14.10, б) нет второго максимума. Это подтверждает вывод о том, что причиной поперечной ориентации является растяжение расплава на участке развития фронта потока. Следует отметить, что относительный вклад каждой из причин, вызывающих ориентацию, а также конкретный вид распределения ориентации зависят как от свойств полимера (способности ориентироваться в процессе течения и релаксировать после прекращения течения), так и от условий процесса литья (скорости заполнения формы, температуры расплава и формы) и геометрии полости формы. [c.534]

Проблема количественного описания ориентации кристаллов в различных условиях растяжения состоит в оценке того, до какого уровня размеров структурных элементов, составляющих сферолит, справедлива концепция подобия деформации. Ответ на этот вопрос неоднозначен и зависит от особенностей строения полимера и условий деформирования. Экспериментальные поиски ответа на этот вопрос и составляют содержание основного направления современных исследований в рассматриваемой области. Цель этих исследований — выяснение совпадений теоретических предположений, полученных при использовании моделей, различающихся предполагаемым уровнем перехода от макроскопически-однородной к структурно-неоднородной деформации, с реальными результатами оптических и рентгеноструктурных исследований процессов деформаций и смещений структурных элементов разного порядка. [c.176]

Самую благоприятную систему скольжения при данных условиях испытания легко определить с помощью стереографической проекции. Так, для металлических ГЦК-крис-таллов с их системой скольжения 111 <110 > стереографическая проекция полусферы делится на 24 одинаковых треугольника, вершинами которых являются точки, соответствующие направлениям <100>, <110>, <111> (рис. 248). Если кристалл деформируется под действием одноосного напряжения, то направление оси растяжения однозначно изображается точкой на этой проекции. Для всех ориентаций оси растяжения, соответствующих точкам внутри вертикально заштрихованного треугольника на рис. 248, самой благоприятной системой сколь- [c.300]

Увеличение прочности трубы определяется условиями растяжения, т. е. степенью ориентации молекул. Однако производить слишком большое растяжение не рекомендуется, так как получающаяся при этом толщина стенок трубы не обеспечивает ее достаточную жесткость. Поэтому обычно довольствуются двукратным повышением прочности труб при длительном действии нагрузки. Опыт показал, что, учитывая трудности, связанные с изготовлением исходной трубы, и Необходимую толщину стенок упрочненной трубы, как радиальное, так и осевое растяжение должны составлять примерно 1,85 1, Принципиально растяжение можно проводить в широкой области температур ниже точки кристаллизации расплава. Однако для того, чтобы усилие формования было небольшим и чтобы все сечение стенок равномерно участвовало в растяжении, ориентацию целесообразно проводить при [c.185]

Остаточная молекулярная ориентация материала, возникающая в результате каландрования, обычно количественно слабо отражается на прочности при растяжении (см. табл. 6.3). Это понятно, так как при разрыве в условиях растяжения из-за неизбежно развивающейся ориентации влияние предварительной ориентации в значительной степени нивелируется. Однако при растяже- [c.81]

НИИ вдоль оси предварительной ориентации ориентация в условиях растяжения все-таки облегчается, а поперек — затрудняется, так как сказывается неблагоприятное расположение дефектов, ориентированных перпендикулярно оси растяжения. Но все же это влияние не так велико. При раздире же вследствие того, что ориентационные процессы обычно развиваются в меньшей степени, предварительная ориентация проявляется в более сильной анизотропии сопротивления раздиру. [c.82]

Как было показано для других полимерных систем, ориентация макромолекул полимера зависит в основном от степени эластической деформации [5]. Во время растяжения имеет место как эластическая, так и пластическая деформация (рис. 6.1), и усилие, необходимое для растяжения волокна, зависит от обеих составляющих. Поэтому сила вытягивания волокна не определяет эффективность вытягивания. Одновременно с эластической деформацией происходят релаксационные процессы. Поэтому для конкретных условий растяжения устанавливается равновесное значение эластической деформации, от которой зависит главным образом комплекс механических свойств волокна. Однако процесс вытягивания может не достигать равновесного состояния. В этом случае свойства волокна будут соответствовать достигнутому уровню эластической деформации. Как следует из рисунка 6.1, в начале растяжения эластическая деформация пропорциональна общему растяжению волокна, т. е. вытягивание происходит более или менее (в зависимости от доли пластической деформации) эффективно. [c.94]

При образовании шейки могут происходить и перемещения больших участков надмолекулярных структур без их разрушения до отдельных макромолекул. В этом случае наряду с рекристаллизацией — скачкообразным возникновением ориентированных структур — в шейке сохраняются отдельные сферолиты. Такие сферолиты могут быть сильно деформированы, однако входящие в них сегменты в целом ориентированы в направлениях, отличающихся от направления действия силы. Меняя условия растяжения и размер исходных сферолитов, можно изменить и степень ориентации макромолекул в шейке, вплоть до возникновения в среднем изотропных участков шейки [4]. [c.211]

Влияние условий растяжения на ориентацию и прочность полимеров [c.4]

Материал I—III глав свидетельствует о предпочтительности создания ориентации полимеров с помощью деформации одноосного растяжения по сравнению со сдвигом. Поэтому гл. IV целиком посвящена описанию закономерностей одноосного растяжения полимеров. В отличие от предыдущих глав процесс растяжения рассматривается здесь в чисто механическом аспекте, без осложнений, вызываемых фазовыми превращениями. Приведены условия реализации кинематически и динамически однозначных режимов растяжения и описаны методы корректного расчета реологических параметров по результатам таких экспериментов. Больщой практический интерес представляет характеристика области критических режимов деформации, отвечающих предельно достижимым скоростям формования. Показана важность оценки обратимой составляющей общей деформации растяжения, резкое увеличение которой отвечает переходу расплава в высокоэластическое состояние с последующим когезионным разрывом полимера. Глава завершается рассмотрением взаимосвязи между молекулярной ориентацией и условиями растяжения полимеров, а также обсуждением путей технической реализации этой взаимосвязи с получением высокопрочных ориентированных материалов. [c.7]

Прямая связь ориентации с высокоэластической деформацией означает, что определение влияния условий деформирования на ориентацию сводится, в сущности, к определению зависимости накопленной высокоэластической деформации от условий растяжения. [c.249]

Напряжения, измеряемые при растяжении или методом изометрического нагрева, связаны с ориентацией и упрочнением полимера только при неизменных температуре и скорости деформации. Однозначной, независимой от условий растяжения связи между напряжениями и степенью ориентации нет. Одинаковые высокоэластические деформации, степень ориентации и прочность могут быть получены при существенно разных условиях дефор- [c.254]

Подобие кривых рис. 1У.22 графикам, приведенным на рис. 1У.10 и 1У.14 и относящихся к однократному растяжению образцов (других полимеров) между двумя зажимами, очевидно. Ясно также, что все объяснения связи условий растяжения с ориентацией могут быть полностью повторены для непрерывной ориентационной вытяжки волокон. [c.270]

В табл. 1 представлены опытные и расчетные данные для наиболее типичных аморфных полимеров. Поликристал-лические ориентированные полимеры в области Т>30 К и е<5 хорошо описываются модифицированной моделью Максвелла типа (4), 4.3,1. При вытяжке пленок и волокон за счет ориентации молекул полимера заметно повышается качество изделия, в частности улучшаются прочностные характеристики. Свойства полученных изделий зависят от технологических условий — скорости растяжения, температуры, степепи вытяжки. На рис. 1 приведена зависимость теплопроводности восьми сортов волокон вулканизованных каучуков от е. [c.186]

Степень ориентации (и коэффициент двойного лучепреломления), созданная в процессе ориентационной вытяжки, зависит от многих параметров, характеризующих процессы растяжения, важнейшими из которых являются величина деформации (степень вытяжки), температура и длительность вытяжки (или скорость вытяжки в режиме вытягивания с постоянной скоростью роста нагрузки). Описание степени ориентации полимеров лишь одним параметром — степенью вытяжки — недостаточно, как это убедительно доказали Кувшинский с сотрудниками и Шишкин с сотрудниками. Степень ориентации однозначно связана со степенью вытяжки лишь при условии, что режим вытяжки (температура и скорость) остается неизменным. [c.187]

Наличие одного, двух или трех участков и их протяженность определяются условиями вытяжки. Изотропный или слабо ориентированный полимер имеет малые удлинения при разрыве и разрушается на I участке диаграммы растяжения. Увеличение степени предварительной вытяжки приводит к появлению II и III участков. Одновременно увеличиваются удлинения при разрыве и растяжение образцов будет характеризоваться более высоким уровнем напряжений. При дальнейшем увеличении степени вытяжки пологий участок II сокращается или даже полностью исчезает, а участок III становится круче. Разрушение происходит при более высоких напряжениях. Влияние ориентации на модуль упругости при [c.194]

Форма диаграммы растяжения аморфных полимеров (при низкой температуре испытания) в основном определяется степенью ориентации звеньев макромолекул. Другие параметры строения (длина цепей сетки н стабильность ее узлов) существенной роли не играют. При заданном коэффициенте двойного лучепреломления диаграмма растяжения образца будет иметь определенную форму, не зависящую от условий его вытяжки. Указанное соответствие диаграмм растяжения и коэффициента двойного лучепреломления имеет место лишь при температурах испытания, лежащих на десятки градусов ниже температуры размягчения, а при температурах близких к ней оно нарушается. [c.194]

С другой стороны, момент разрушения образца, т. е. разрушающее напряжение и удлинение при разрыве, не определяется одним только коэффициентом двойного лучепреломления Дп. Образцы с одинаковым Дп, ориентированные в различных условиях, могут разорваться на разных стадиях растяжения, хотя до момента разрыва одного из образцов диаграммы растяжения их полностью совпадают. Таким образом, по степени ориентации также невозможно однозначно определить прочностные характеристики ориентированных полимеров. Однозначную связь прочности и разрыв- [c.194]

Степень вытяжки не определяет однозначно значение прочности и разрывного удлинения полимера. Одной и той же степени вытяжки могут соответствовать различные значения прочности, и, наоборот, одна и та же прочность может быть получена при различных степенях вытяжки. Средняя степень ориентации, определяемая двойным лучепреломлением, является более точной характеристикой ориентированного полимера. С другой стороны, прочность и разрывное удлинение не определяются одним двулучепреломлением. Образцы с одинаковым двулучепреломлением, ориентированные в различных условиях, могут разорваться на разных стадиях растяжения, хотя до момента ра рыва одного из образцов диаграммы растяжения их полностью совпадают. Таким образом, по степени ориентации невозможно однозначно определить прочностные характеристики ориентированных полимеров. Однозначную связь прочности и разрывных удлинений со строением ориентированного полимера удается установить лишь в том случае, если можно учесть два параметра — среднюю степень ориентации звеньев макромолекул и число цепей молекулярной сетки в единичном объеме, так как [c.327]

Влияние величины деформации на морозостойкость изучается при деформациях сжатия и растяжения (ГОСТ 408-78. Резина. Методы определения морозостойкости при растяжении). В области малых деформаций растяжения с возрастанием деформации коэффициент морозостойкости возрастает наиболее отчетливо это проявляется для резин, наполненных техническим углеродом, структура которого разрушается при небольших деформациях. Экстремальный характер зависимости для ненаполненных резин связан с ориентацией и кристаллизацией цепей при растяжении, а также с разрушением и перестройкой их структуры под действием больших напряжений. Вследствие существенного влияния величины деформации на коэффициент морозостойкости следует проводить испытания при деформациях, близких к реальным для изделий значениям. Кроме того, необходимо учитывать, что все используемые методы определения морозостойкости не пригодны для оценки эксплуатационных свойств РТИ, которые определяются помимо морозостойкости резины еще и конструкцией и формой детали, режимами и условиями ее эксплуатации. [c.548]

Решающим фактором точности и воспроизводимости механических исследований является соблюдение условий приготовления и предварительной обработки полимерных образцов [127], [128]. Испытуемый образец должен быть, по возможности, изотропным, т. е. во всех направлениях обнаруживать одинаковые свойства, и должен быть свободным от внутренних напряжений. Кроме того, температура испытания и влажность воздуха при всех измерениях должны поддерживаться постоянными. Если последнее требование выполнить относительно легко, то приготовить изотропные и полностью свободные от напряжений образцы довольно трудно (см. раздел 1.4). Следует опасаться возникновения ориентации в испытуемых образцах, в особенности в термопластах, которая приводит к тому, что значения предела прочности при растяжении или ударной вязкости, измеренные в направлении ориентации, вдвое или втрое больше, чем в перпендикулярном направлении. Возможности снижения анизотропии многократно обсуждались в литературе [127, 128]. Образцы для механических исследований можно получать либо литьем и прессованием под давлением, либо литьем в подходящих формах с последующей механической обработкой [127. [c.96]

В высокоэластических полимерах не может быть создана ориентация цепей, сохраняющаяся неопределенно долгое время. Ориентация и упрочнение происходят в самом процессе растяжения полимера. Поэтому ориентация в момент разрыва не может рассматриваться как параметр, не зависящий от условий испытания. [c.153]

Это сходство подтверждается также образованием продольных треш,ин при экспозиции в озоне резин из НК и наирита, растянутых до 500—600% (рис. 156). Ориентация и кристаллизация при растяжении приводит, как известно, к упрочнению резин, прорастание трещин перпендикулярно направлению ориентации затрудняется, а образование трещин путем роста параллельных сколов облегчается. Аналогичное явление—образование продольных трещин серебра наблюдалось при вынужденно-эластической деформации ряда волокон и пластиков в условиях их кристаллизации и ориентации пачек- . [c.283]

Максимально возможная степень дополнительной ориентации устанавливается в процессе растяжения не сразу (см. рис. 11.42). Скорость возрастания р/й определяет в данных условиях максимальное и среднее значения скорости роста разрыва. [c.109]

Поверхностные аффекты в полиметилметакрилате были первоначально описаны Хигучи [29] и Берри [30]. Берри и позднее Камбур [31] много сделали для того, чтобы изучить природу этих микротрещин, образующихся на поверхности, и их изменение в зависимости от типа образца и условий разрушения. Камбур подтвердил, что строение слоев, прилегающих к поверхности разрушения в полиметилметакрилате, качественно аналогично структуре областей с внутренними микротрещинами в этом полимере, на том основании, что показатели преломления их были одинаковы. Как поверхностные слои, так и микротрещины в объеме оказываются состоящими из ориентированного полимера пониженной плотности, образовавшегося при ориентации макромолекул в необычных условиях растяжения, когда отсутствует возможность сжатия в поперечном направлении, в то время как местные деформации могут достигать значений порядка единицы, т. е. полимер подвергается неоднородной холодной вытяжке. [c.327]

При оценке сопротивления резин озонному растрескиванию следует иметь в виду два аспекта этого процесса — физический и химический. К первому относятся условия развития разруще-ния, связанные с физической структурой полимера и влияющие на его прочностные свойства (его ориентация при растяжении, торможение релаксационных процессов, проявляющееся при низких температурах), ко второму—-способность эластомера к химическому взаимодействию с озоном. Эти два аспекта оказываются тесно взаимосвязанными, так как исследования термоокислительной стабильности полимеров показали, что их ориентация сопровождается уменьщением реакционной способности. [c.28]

В этих условиях отрыв частицы — нолифункционального узла сетки от каучука затруднен, так как внутренние напряжения распределяются на большое число цепей и для каждой нз них оказываются ниже критичских, вызывающих их разрыв. Частицы дисперсной фазы, состоящие из трехмерного полиметакрилата магния, отличаются высокой прочностью при растяжении (60— 100 МПа). Это позволяет им аккумулировать энергию и выдерживать большие внутренние напряжения, что создает благоприятные условия для дополнительной ориентации при растяжении. Аналогичный механизм предложен для объяснения механических свойств термоэластопластов [37, 43]. [c.258]

Двойное лучепреломление поливинилового спирта исследовалось на растянутых нитях. Для проверки однородности растяжения волокна вдоль оси растягивались две нити с нанесенными на них метками. Растяжение неоднородно по краям нитей и относительно однородно в середине-нитей. Неоднородность растяжения связана с условиями растяжения.. Двойное лучепреломление исследовалось при помощи поляризационного-микроскопа (при относительной вытяжке от 1 до 6) при различной температуре (Г) и влажности воздуха (/ ). Исследование проводилось при следующих условиях а) Т=30°, г=100% б) Г=30°, г=93% в) Г=20°, / =100% г) 7 =20°, г=93% д) Г=20°, г=81%. В случае а было изучено изменение двойного лучепреломления при одно-, двух-, трех- и четырехкратном нагревании образцов при температуре 140° в течение 5 мин. При увеличении числа прогреваний двойное лучеиреломление сперва увеличивается, а затем достигает насыщения. При большой вытяжке-насыщение достигается уже при однократном прогревании, а при двойной вытяжке такой результат достигается лишь при четырехкратном прогреве. В случаях б , в и г также было достигнуто насыщение после прогревания в течение 15—30 мин. Для непрогретых образцов двойное лучепреломление при данной степени вытяжки тем болыпе, чем выше температура и ниже относительная влажность воздуха. Равновесные значения двойного лучепреломления не зависят от температуры и относительной вла/кности. Авторы считают, что для роста двойного преломления должно иметься оптимальное количество влаги в волокне. Было установлено теоретическое соотношение мел<ду двойным лучепреломлением и дихроизмом волокон поливинилового спирта и измерены дихроизм, двойное лучепреломление и плотность поливинилового спирта, прогретого при 220—230° (при трех- и шестикратном удлинении) в 40%-м растворе-(ГЧН4)2804, при pH 4.0—9.1 в течение 30 мин., и вычислены степень молекулярной ориентации и кристалличность. [c.60]

При изменении ориентации слоев волокон в направлениях 45 и 90° относительно оси измерения получаются свойства в соответствии с номограммами, показанными на рис. 9-19, 20. Таким образом, для различных условий нагружения можно изменять свойства КМУП. Один из примеров использования номограммы показан на рис. 9-19. Для заданного значения прочности при растяжении (690 кПа вдоль направления растяжения, должно быть расположено 30% (объем.) волокна, а под углом 45 к этому направлению 40%. При этом прочность при растяжении составит 689 кПа. [c.541]

Прнееденные примеры показывают, что процесс ориентад проходит очель своеобразно, В зависимости от условий, прй Koi рых происходит растяжение образца, может изменяться и характ ориентации, и степень совершенства текстуры, [c.112]

Процесс деформации сопровождается не только ориентацией сегментов макромолекул пли кристаллитов в направлении приложенных усилий, но и изменением межмолекулярных взаимодействий, что отражается на физико-механических свойствах полимера. Согласно Липатову [50], на начальных стадиях деформации происходит возрастание объема растянутого полимера, которое указывает на разрыв в результате деформации части связей между молекулами полимера. Такой разрыв приводит к увеличению среднего расстояния между звеньями соседних полимерных цепей. В работе Уэйтхема и Герроу [53] было показано, что при растяжении целлюлозных волокон до удлинения 5 /о энтропия возрастает, что связано с разрушением исходной структуры волокна до того, как начинается собственно ориентация. Аналогичные представления возникли при исследовании ориентации полиамидных волокон Б зависимости от степени деформации [54—56]. На определенной стадии деформации авторы наблюдали появление такой структурной модификации, которая свидетельствует о разрушении кристаллитов. Дальнейшая деформация приводит к выпрямлению участков цепей и нх ориентации в направлении растяжения. Этот процесс создает предпосылки для установления нового порядка в расположении цепей, которое при благоприятных условиях может привести к равновесию, характеризующемуся повыиленнем плотности упаковки. [c.77]

Рассмотрим два примера. Гибкие полимеры (натуральный каучук, полибутадиен, полихлоропрен и др.) легко образуют ориентированную структуру при растяжении, но сохранить ее могут только под напряжением. После снятия деформирующей силы внутреннее тепловое движение нарушает достигнутый порядок и во.чвращаст макромолекулы в исходное состояние — конформацию свернутого клубка, т е. 7 Уо(ф) Для ориентации жесткоцепных полимеров требуется большее напряжение, но за счет сильного межмопекулярного взаимодействия между ориентированными макромолекулами ориентированная структура может сохраниться при условии [c.67]

Систематические исследования, проведенные в последние годы, показали, что некоторые свойства резин при переходе от одного типа поперечных связей к другому меняются так же, как и при изменении структуры эластомера Характер вулканизационных связей влияет на стойкость вулканизатов к окислению и утоМле-нию и долговременную прочность. Например, при вулканизации серой в присутствии днфенилгуанидина образуются полисульфид-ные связи —С—8зс—С—, не стойкие к термомеханическим воздействиям, но обеспечивающие благоприятные условия для ориентации каучука при растяжении. Резины с указанной вулканизующей системой обладают высокой прочностью. При структурировании перекисями и излучении высоких энергий возникают —С—С-связи, затрудняющие ориентацию каучука при растяжении. Резины имеют низкую прочность, но высокую термомеханическую и термоокислительную стойкость. Поэтому для создания резин с высокими эксплуатационными характеристиками применяют соединения, обеспечивающие получение поперечных связей различного строения, в том числе алкилфеноло-формальдегидные (АФФС) и бисфеноль-ные (БФС) смолы. I [c.149]

Если угол между направлениями растяжения и расположения кристаллических областей близок к нулю, внешняя сила, улучшая ориентацию частиц и тем самым обеспечивая наиболее благоприятные условия для проявления межмолекулярного взаимодействия, препятствует разрушению этих областей под влиянием теплового движения. В результате возрастает температура плавления. Поэтому при достижении Ореьр менее устойчивые кристаллические образования, расположенные под невыгодным углом, плавятся, переходя в более стабильное состояние, при котором они ориентированы по направлению растяжения. Это можно отчетливо видеть с помощью поляризационного микроскопа (см. рис, 134). [c.454]

Затруднение ориентации при деформации с усилением межмолекулярного взаимодействия связано с тем, что в этом случае уже в недеформированном образце имеется определенная упорядоченность структуры. При комнатной температуре эта упорядоченность у полихлоропрена будет больше, чем у НК, так как полихлоропрен кристаллизуется, а НК не кристаллизуется в этих условиях. Естественно ожидать, что изменение структуры при растяжении благодаря ориентации и кристаллизации у НК долж-21 [c.323]