О механизме разрушения полимерных волокон

Механизм разрушения органоволокнитов при действии внешних нагрузок почти не изучен. Принимая во внимание рассмотренные выше особенности состава и структуры этих материалов, а также резко выраженную анизотропию свойств самого волокна, можно полагать, что распределение напряжений между компонентами, их деформация, зарождение и рост микродефектов, приводящих к разрушению, существенно отличаются от таковых в известных композиционных материалах. Полимерная природа наполнителя и сложный комплекс физико-химических взаимодействий связующего с волокном в органоволокнитах обусловливают необходимость оценки механических свойств компонентов непосредственно в композиции [43, с. 42]. [c.278]

Прочность является одной из важнейших характеристик всех конструкционных материалов, в том числе и полимерных. Полимерные материалы подразделяются на твердые (пластмассы, волокна, пленки), которые характеризуются относительно высокими модулями упругости (10 —10" МН/м ), и мягкие (высокоэластические материалы — резины с модулями упругости 1 — 10 МН/м2). Механизм и закономерности разрушения тех и других существенно различны. В этой главе рассматриваются природа и закономерности прочности твердых полимеров. [c.280]

Таким образом, физически более оправданным является фрикционный механизм передачи усилий от полимерной матрицы к армирующим элементам, о чем свидетельствует и характер разрушения исследованных композиций. Значительные силы связи между полимером и волокном возникают за счет усадки полимерной матрицы при формовании композита. Эксперименты показали, что после разрушения адгезионных связей прочность сцепления полимерной матрицы с волокном т в значительной степени сохраняется [85]. Поэтому в дальнейшем этот механизм будет использоваться в качестве рабочей гипотезы для анализа результатов. [c.145]

Вначале одним из авторов с сотрудниками в Институте резиновой промышленности (Москва) был исследован механизм разрущения высокоэластических материалов, причем ири медленных разрушениях резин обнаружен своеобра.чный волокнистый тип разрыва, связанный с образованием и обрывом местных высоко-ориентированных участков (тяжей). Затем Кувшпнским с сотрудниками в Институте высокомолекулярных соединений АН СССР (Ленинград) были обнаружены особенности строения трещин серебра у пластмасс и показано, что в отлнчие от обычных трещин их створки скреплены тяжами—участками высокоориентированного полимерного материала. Следовательно, образование тяжей наблюдается как в аморфном твердом, так и в высокоэластическом состоянии полимеров. Лишь при низких температурах и больших скоростях растяжения указанный специфически механизм не успевает проявиться, и полимеры разрушаются путем развития обычных трещин. В отличие от других полимерных материалов полимерные волокна у же в исходном состоянии содержат высокоориентированную структуру в виде фибрилл и поэтому имеют наиболее высокую прочность. [c.90]

Как показал Шишкин с сотр. [3.27], высокоориентированные волокна из полиимидов (й(=12 мкм, Стр = 3,5 ГПа) при разгрузке концов волокна после разрыва обнаруживают пластические сдвиги частей волокна по плоскостям наибольших касательных напряжений (угол 45°). Это подтверждает идею а Второ в о роли сил межмолекулярного взаимодействия в разрушении полимеров. Вероятно, исследуемые волокна находились в области квазихрупкого разрыва, в которой возможны микропластические деформации. Бездефектные стеклянные волокна (ар = 3,0 -нЗ,5 ГПа), находясь при 293 К в хрупком состоянии, дробятся при разрыве на малые осколки. Таким образом, при одинаковой прочности полиимидные и стеклянные волокна ведут себя по-разному. По-видимому, основная причина этого лежит в структурных различиях. Стеклянные (силикатные) волокна имеют густую сетку кремнекислородных связей, а ионные взаимодействия между —81—О—81— цепочками сетки характеризуются энергней того же порядка, что и ионно-ковалентные 81—0-свя-зи. Поэтому во всех состояниях (хрупком, квазихрупком и пластическом) деформационные и прочностные свойства определяются разрывом химических связей. Для линейных полимеров дело обстоит иначе, так как силы межмолекулярного взаимодействия на один —два порядка слабее химических связей в полимерных цепях. Поэтому в полимерах при определенных условиях механизм разрушения связан в основном с преодолением межмолекулярных сил, а не с разрывом химических связей. [c.49]

НИИ, всегда имеются начальные микротрещины и наиболее опасная из них определяет прочность и долговечность. В полимерах, находящихся в квазихрупком состоянии, например в полимерных стеклах, также имеются начальные микротрещииы. В других случаях (полимерные волокна) микротрещииы отсутствуют, но имеются слабые места (аморфные участки микрофибрилл). Уже при малых нагрузках в слабых местах образуются субмикротрещины, которые вследствие наличия прочных кристаллических участков микрофибрилл являются стабильными и непосредственно не приводят к разрушению. Разрыв полимерного волокна происходит от одной из микротрещин, возникшей из ряда субмикротрещин или на стыке микрофибрилл. При больших нагрузках к разрушению приводит одна из наиболее опасных микротрещин. Поэтому термофлуктуационная теория в первую очередь должна рассмотреть механизм и условия роста микротрещин в полимерах. [c.146]

В этой главе рассмотрены механизмы разрушения и теория прочности твердых полимеров — некристаллических (полимерные стекла) и кристаллических (пластмассы, волокна и пленки). В хрупком и квазихрупком состояниях при разрушении ведущим процессом является термофлуктуационный разрыв химических связей, а в пластическом (вынужденном высокоэлас- [c.189]

Исследовался механизм деформации полипропиленового волокна. Показано, что переход от структуры свежесформованного к структуре вытянутого волокна происходит по-разному, в зависимости от тем пературы вытягивания. При низких температурах, ниже температуры максимальной подвижности кристаллитов, ориентация кристаллитов и образование фибриллярной структуры происходят со значительным разрушением полимерного материала и сопровождаются ростом дефектов в кристаллических участках. При температурах, находящихся в интервале температур максимальной подвижности кристаллитов (100—110° С), наблюдается только расслоение кристаллитов строго по кристаллографическим плоскостям. Процесс вытягивания при температурах, близких к пл( 70° С), определяется главным обра-зом кристаллизацией, которая при высоких степенях вытягивания принимает ха-рактер направленной, ориентационной кристаллизации. [c.323]

Чен [14], а также Уайт и Айди [10] представили экспериментальные и теоретические результаты (изотермический анализ устойчивости по Ляпунову), из которых следует 1) полимерные расплавы ведут себя при формовании волокна так же, как при однородном продольном течении 2) для полимеров, у которых продольная вязкость т]+ t, ) возрастает с увеличением времени или деформации (см. рис. 6.16), характерно устойчивое формование волокна без проявления резонанса прп вытяжке, и при высоких степенях вытяжки они разрушаются по когезионному механизму (примером полимера, демонстрирующим такое поведение, может служить ПЭНП) 3) для полимерных расплавов с уменьшающейся продольной вязкостью характерно проявление резонанса уже при малых степенях вытяжки и упругое разрушение (после образования шейки ) при высоких степенях вытяжки (типичными полимерами, которые можно отнести к этой категории, являются ПЭВП и ПП). [c.566]

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]

Полимерные кристаллы могут деформироваться пластически при двойниковании, при скольжении и при фазовом превращении игольчатых кристаллитов, происходящем под действием напряжения. Существование упомянутого последним механизма трансформации орторомбической фазы в моноклинную было доказано рядом авторов [53—58]. При наиболее высоких экструзионных степенях вытяжки распространяются деформационные полосы. В связи с этим нельзя ожидать, что деформация сверхвытянутых волокон будет протекать без нарушения кристаллического порядка. В процессе экструзии при 132 °С и выше происходит также и отжиг волокна степень кристалличности при этом уменьшается. Разрушению сопутствует прогрессивное возрастание скорости экструзии, как это видно из сопоставления хода зависимости длины нити от времени с ее экстраполяцией, соответствующей установившемуся течению. Разница между этими кривыми отражает изменение длины, обусловленное скольжением вдоль оси волокна. [c.86]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология