Испытания полимеров на длительную прочность

К недостаткам рассмотренных выше методов определения механических свойств следует отнести то, что они не раскрывают, как меняются механические показатели полимеров иод действием длительной нагрузки. Прн продолжительном действии механической нагрузки деталь выдерживает гораздо меньшее напряжение, чем то, которое соответствует ее кратковременной прочности. Величина разрушающего напряжения тем меньше, чем дольше оно действует на деталь. Поэтому для правильного расчета деталей и определения их сроков службы требуются испытания на прочность ири длительной нагрузке. [c.103]

ИСПЫТАНИЯ ПОЛИМЕРОВ НА ДЛИТЕЛЬНУЮ ПРОЧНОСТЬ [c.50]

Испытания при повышенных температурах показывают, что кривые длительной прочности не пересекаются в одной точке, как это следует из концепции временной зависимости прочности для твердых полимеров. Это объясняется, по-видимому, сильным 258 [c.258]

В лабораторной практике широко используют квази-статические испытания при постоянной скорости нагружения или деформирования. Эти режимы позволяют наиболее быстро получать некоторые данные, используемые для прогнозирования длительной прочности полимеров. [c.51]

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]

Эти, а также изложенные в [12, с. 217] подобные данные представляются достаточно реальными. В гл. 8 были приведены сведения о хорошей сохранности при длительных испытаниях (около 13 лет) под нагрузкой аналогичных клеевых соединений и в более жестких атмосферных условиях. Напомним, что длительная прочность жестких полимеров и клеевых соединений на их основе обычно составляет около 0,5 от кратковременной прочности. [c.263]

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]

Графоаналитический метод прогнозирования с применением временной зависимости прочности основывается на экстраполяции зависимостей, полученных для ограниченного срока испытаний, на длительное время. При испытаниях под нагрузкой до разрушения графика зависимости о—1дт на большом протяжении представляет собой прямую линию (см. гл. 8). Продолжительность испытаний под постоянной нагрузкой должна быть такова, чтобы экстраполяция происходила на 1—1,5 порядка по шкале времени. В этом случае маловероятно, что экстраполируемый участок попадает на участок кривой, на котором могут наблюдаться отклонения от прямолинейной зависимости. Естественно, что температурная область при этом должна быть достаточно далека от температур фазовых и иных переходов, характерных для данного полимера. Например, срок службы изделий с клеевыми соединениями в машиностроении обычно не превышает 10 лет (3,1-10 с), а в строительстве составляет 30—50 лет ( — 10 с). В этом случае продолжительность испытаний под постоянной нагрузкой должна составлять (2ч-5)-10 с. [c.239]

Долговечность — одна из наиболее важных характеристик прочностных свойств полимеров — это время от момента нагружения до разрушения образца. Зависимость долговечности от условий испытания, т. е. размера и вида напряжения, температуры, режима нагружения и других параметров, дает важную информацию о физической природе разрушения и, следовательно, о природе прочностных свойств полимера. Поскольку СВМПЭ часто применяется для изготовления различных деталей, работающих длительное время под нагрузкой, крайне важно знать его долговечность. Опытные данные о зависимости долговечности от условий испытания должны быть положены в основу инженерных расчетов на прочность конструкции и деталей. [c.36]

Внутренние напряжения, возникшие в покрытиях при их отверждении, при изменении температуры или в процессе старения, сохраняются длительное время. Поэтому для выяснения условий разрушения покрытий под действием внутренних напряжений необходимо располагать не только значениями прочности при кратковременных испытаниях, но и временными зависимостями прочности и относительных удлинений при разрыве. В первой части этого раздела изложены данные по исследованию временной зависимости прочности и относительных удлинений при разрыве полимеров, а во второй — полимерных и лакокрасочных покрытий. [c.72]

При определении импульсной электрической прочности полимеров одним из наиболее распространенных способов испытания является пробой на фронте одиночного импульса, когда напряжение на образце возрастает практически линейно за время тф. Импульсная электрическая прочность полимеров существенно зависит от времени до пробоя Тф. Согласно данным работ [116—119], зависимости Гпр = /(тф) для полиметилметакрилата и полиэтилена в однородном поле в широком интервале Тф (от 10- до 30 с) характеризуются кривыми, представленными на рис. 75. Как видно из рис. 75, в интервале Тф от 10 до 10- с пр практически не зависит от длительности импульса. При увеличении длительности импульса свыше 10- с р достигает максимальных значений в области Тф от 10-" до 10 с и вновь снижается при дальнейшем увеличении длительности импульса. Однако электрическая прочность при постоянном напряжении для полиметилметакрилата на 35 %, а для полиэтилена на 20 % превышает Гпр, измеренную на импульсах длительностью 10 с. Возрастание пр в максимуме (при тф от 10- до 10 с) оказывается более существенным для полярного полиметилметакрилата по сравнению с неполярным полиэтиленом [118, 119] с повышением температуры значение Гпр в области максимума [c.134]

Механические свойства армированных пластмасс зависят от температуры и продолжительности ее воздействия. При нагревании термореактивные пластмассы могут подвергаться деструкции или структурированию. При деструкции полимера снижаются его относительная молекулярная масса и механическая прочность. Наоборот, при структурировании увеличиваются относительная молекулярная масса полимера и жесткость, в результате чего механическая прочность вначале может возрастать. Скорости этих двух процессов зависят от температуры испытаний. Каждый материал обладает своей предельной температурой, выше которой начинается деструкция. Термостойкость полимеров весьма различна. Так, прессовочный материал АГ-4 подвергается термической деструкции уже при 300° С, а стеклопластики типа П-5-2 (П-5-2ДП) с добавкой к связующему элементоорганических соединений имеют температуру деструкции, приближающуюся к 600— 800° С. Поэтому при исследовании свойств армированных пластмасс в условиях повышенных температур очень важен вопрос о длительности прогрева образца. Длительность выдержки образца в термокамере при температурных испытаниях до момента приложения нагрузки должна исчисляться временем, при котором наступает полный сквозной прогрев образца (табл. 1.1). [c.8]

Рассмотрим взаимосвязь механизмов разрушения и вязкоупругости полимера в высокоэластическом состоянии на примере эластомеров. Основные результаты по прочности были получены при длительных и скоростных испытаниях на разрыв эластомеров в работах Бартенева [202—204] и Гуля [191]. [c.81]

Полиэтилен высокой плотности относится к таким материалам. Исходя из высоких показателей полиэтилена по прочности и жесткости, для него была уверенно предсказана превосходная долговременная прочность. Однако результаты длительных испытаний показали совершенно противоположное. Прочный, твердый полиэтилен высокой плотности оказался менее устойчивым к действию длительной нагрузки, чем мягкий, значительно менее прочный полимер низкой плотности. Этот же факт мог быть легко предсказан на основании данных динамического испытания. На рис. 10 приведена зависимость изменения коэффициента потерь от частоты при температуре —10 . [c.31]

Сравнивая рис. 12 и 13, видим, что образцы, выдержанные в течение более длительного времени при небольшой деформации, обнаруживают большую склонность к появлению трещин. Такое скрытое повреждение структуры полимера не наблюдается при стандартных испытаниях прочности материала в условиях быстрого нагружения. Повреждение не проявляется в изменении модуля упругости или предела прочности при растяжении или 96 [c.96]

Поведение клеевых соединений высокоэластических материалов при длительных испытаниях под нагрузкой больше соответствуют степенной зависимости, причем чем более эластична резина, тем отчетливее проявляется отклонение от временной зависимости прочности, характерной для твердых полимеров. В равной степени это относится к клеевым соединениям кожевенно-обувных и других мягких материалов [261]. Если долговечность не описывается уравнением (8.2) с постоянными параметрами То, Уо, у, то их зависимость от температуры и нагрузки можно определить [303] аналитически из экспериментальных данных независимо от того, сходятся кривые долговечности в полюсе, расходятся из него или не имеют единого полюса. Однако без физического толкования подобный математический анализ во многом остается формальным. [c.200]

С увеличением скорости деформации прочность полимерных веществ, как правило, возрастает. Это объясняется, по-видимому, тем, что разрушению способствуют флуктуации тепловой энергии, приводящие к нарушению связей, препятствующих разделению образца на части. Такое нарушение связей облегчает разрушение в тем большей мере, чем длительнее действие нагрузки и, следовательно, чем меньше скорость ее приложения. Однако если в условиях испытания возможно увеличение степени ориентации или кристаллизация полимера под действием нагрузки, то влияние скорости деформации может иметь более сложный характер. Когда с увеличением скорости деформации уменьшается степень дополнительной ориентации полимерного материала в месте распространения разрыва, одновременно уменьшается и прочность. Поэтому характеристики прочности, получаемые на стандартных динамометрах, не могут служить для оценки полимерных материалов, работающих в условиях больших скоростей нагружения, реализуемых современной техникой. Часто даже испытание на удар. [c.157]

Механические свойства полимера сохраняются после длительного испытания при высоких температурах через месяц выдержки при 300° С предел прочности при растяжении понижается только иа 10—20%. [c.291]

Обычно промазанные раствором клея поверхности сушат до сборки. Для каждого клея существует оптимальная длительность воздушной сушки. Превышение этой длительности приводит к потере начальной клейкости, а недостаточная длительность воздушной сушки — к низкой прочности склеивания [54]. С повышением температуры испытания, увеличением в полимере примеси низкомолекулярной фракции и при добавлении пластификаторов прочность склеивания уменьшается, [c.168]

Форма образцов регламентируется лищь для режима одноосного нагружения (растяжения [60], сжатия [59], среза [64]), а также статического изгиба [58] и для испытаний полиэтиленовых труб [65]. На рис. 3.1 показаны образцы, используемые для определения длительной прочности полимеров при одноосном растяжении. В, соответствии с действующим ГОСТ 18197—72 для испытаний большинства полимерных материалов (термо-и реактопласты, слоистые пластики) применяют образцы типа 2 (ГОСТ 11262—76). В некоторых случаях испытания гомогенных пластмасс проводят на образцах типа 5, имеющих уменьщенные размеры. Механические испытания деформативных пластмасс (полиэтилен низкой плотности, пластикат и т. п.) проводят на образцах типа 1. [c.52]

Анализ экспериментальных данных об испытании полимеров на длительную прочность в агрессивных средах показывает, что имеются случаи, когда уравнение (VIII.43) формально применимо и когда оно не может быть использовано. Последние случаи, как [c.248]

С увеличением скорости деформации прочность полимерных материалов, как правило, возрастает. Это объясняется тем, что разрушению способствуют флуктуации тепловой энергии, приводящие к нарушению связей, препятствующих разделению образца на части. Такое нарушение связей облегчает разрушение Б тем большей мере, чем длительнее действие нагрузки и, следовательно, чем меньше скорость ее приложения. Однако если в условиях испытания возможно увеличение степени ориентации или кристаллизация полимера под действием нягруяки, то влия [c.171]

Раствором полиамидокислоты пропитывали стеклоленту, которую затем сушили, термообрабатывали и прессовали в слоистый стеклопластик. Лучшие результаты по механическим показателям были получены для стеклопластиков с максимальным содержанием связующего. При выборе температуры прессования ориентировались на данные температурного хода тангенса угла диэлектрических потерь tg б пленок полимеров, считая, что резкое увеличение этого показателя в области высоких температур свидетельствует о переходе в размягченное состояние. Температура прессования была 285° д.т1я полиамидимида и 365° для полиимида. Было опробовано для облегченря прессования также комбинированное связующее стеклоленту, покрытую полиимидом, покрывали затем полиамидимидом и прессовали при температуре, соответствующей размягчению последнего. Образцы стеклопластов испытывали на стабильность механических и электрических характеристик при длительном прогреве на воздухе при 315 и 344°. Результаты испытаний при 315° приведены на рис. 100. Видно, что наименьшие изменения механических свойств наблюдаются для стеклопласта на чистом полиимиде. Полиамидимидное связующее обеспечивает большие исходные значения прочности, но значительно менее термостабильно. Комбинированное связующее по термостабильности также уступает чисто полиимид-ному. Во всех случаях абсолютные значения прочностей новых стеклопластов при комнатных темпертурах значительно уступают стеклопластикам на фенольных смолах, но в от.личие от послед- [c.175]

Зависимости, полученные при испытании образцов с неоднородным и неравномерным распределением напряжений, не могут служить основанием для выводов о функциональной однозначной вязи прочности с изучаемым параметром [123]. Строго говоря, нельзя оценивать влияние молекулярной массы полимера, нали-тя и взаимного расположения функциональных групп, содержания пластификатора, наполнителей и других компонентов клея, режима его отверждения и т. д. на адгезионные характеристики, 2СЛИ последние определяются по прочности соединений с концент-эацией напряжений. Это относится к действию длительной стати-1еской и динамической нагрузок [48, 124], так как в таких усло-зиях особенно велика роль релаксационных процессов (см. гл. 8). [c.71]

Для оценки полибензоксазолов, полибензотиазолов и полихий-оксалинов как адгезивных материалов в настоящее время имеется лишь ограниченное количество данных. Во всех случаях (табл. 2) эти полимеры дают клеевые соединения, прочность которых находится лишь на уровне приемлемых значений (выше 70 кГ1см ), однако они устойчивы к действию очень высоких температур (400° С и выше) Данные о длительных испытаниях этих материалов при более низких температурах (300—360° С) отсутствуют, однако, основываясь на результатах таких испытаний для полибензимидазолов (по термической стойкости эти полимерЫ 11одобны полибензимидазолам), можно ожидать, что прочность этих клеев в условиях длительных испытаний будет близка к прочности клеев на основе полибензимидазолов. [c.264]

В работах А. В. Горяйновой и И. Г. Романенкова Некоторые чистые конструкционные полимеры (полиамиды, поливинилхлорид, полиэтилен, полистирол) являются вполне стойкими к действию ряда агрессивных веществ. Так, полиамиды переносят без признаков разрушения длительное воздействие нефтепродуктов полиэтилен, полистирол, поливинилхлорид — действие кислот (кроме азотной), щелочей и солей. В таких случаях уменьшение прочности материала рассчитывают так же, как и при испытаниях образца в условиях повышенной влажности. [c.204]

Для оценки усталостной прочности конструкционных полимеров потребовалось разработать новые методики их усталостных испытаний. Методика испытаний при циклическом растяжении в основном осталась прежней, за исключением мер 1П0 отводу тепла, образующегося в результате разогрева, и снижению частоты нагружения. В работе [51] изложена методика и результаты комплексного исследования измвнения деформаций и рассеяния энергии стеклотекстолита в условиях длительного циклического деформирования при наличии существенного гистерезисного разогрева материала. Исследовался стеклотекстолит на эпоксифе-нольном связующем, армированный стеклотканью Т-90. Образцы прямоугольного сечения вырезались вдоль утка. Образцы эгон формы и размеров применяли как при статических, так и при циклических испытаниях на растяжение — сжатие с любой аси.ммет-рней цикла. [c.253]

Очень высокая термическая и термоокислительная устойчивость характерна для ароматических полиимидов. Введение в цепь алифатических групп —СН2—, —С(СНз)2— и др. снижает устойчивость. Это показывает, что она лимитируется самыми слабыми по отношению к тепловому воздействию участками цепи. Пониженной термостабильностью обладают полиимиды на основе диангидридов пиридин-тетракарбоновой, алифатических и алициклических тетракарбоновых кислот. В этих случаях слабым участком цепи являются радикалы соответствующих диангидридов. У полностью ароматических полиимидов термостабильность лимитируется обычно устойчивостью имидного цикла, сопряженного с фенильными ядрами. Эти вопросы подробно разобраны в предыдущей главе. Нужно добавить, однако, что следствием высокой термической устойчивости макромолекул ароматических полимидов является высокая стабильность физических свойств этих полимеров при длительном воздействии тепла. Например, полимер ПМ (1-5) в виде пленки сохраняет минимально допустимые механические свойства при 350° в инертной среде 1 год, при 250° на воздухе — 8—10 лет (данные для Н-пленки , см. следующую главу). У полимера ДФО за 500 часов пребывания на воздухе при 250° прочность снижается не больше чем на 10%. Карбоцепные полимеры резко ухудшают свойства при более низких температурах за меньшее время. Например, нестабилизированный полипропилен теряет 90% прочности за 115 часов при 125° С на воздухе. У полимера ПМ такие потери прочности за такое же время наблюдаются только при 400° С. Это видно и из табл. 22, где приведены результаты испытания термостабильности некоторых ароматических полиимидов по изменениям механических свойств. [c.104]

Волокна и пленки на основе пиромеллитового диангидрида и 4,4 -диаминодифенилового эфира существенно не изменяют своих характеристик после облучения электронами с энергией 2 МэВ дозой 10000 Мрад [140]. Стойкость к УФ-излучению изделий из полиимидов (волокон, пленок) по-разному оценивается различными авторами. По данным [128], волокно аримид ПМ сохраняет механические характеристики после УФ-облучения на воздухе в течение 260 ч. Механические характеристики полиимидного волокна типа ПФГ после облучения лампой ПРК-2 в течение 200 ч не изменяются. Промышленные волокна типа капрона теряют почти половину исходной прочности в результате облучения лампой ПРК-2 в течение 30 ч. Данных по более длительному облучению полиимидных волокон не имеется длительным испытаниям подвергались только пленки [141]. Экспозиция полиимидных пленок (3000— 6000 ч) на воздухе приводит к потере эластических свойств во влажной атмосфере скорость падения механических свойств в результате УФ-облучения возрастает. Основной причиной изменения механических характеристик полиимидных материалов является фотохимическая деструкция, сопровождающаяся разрывом молекулярной цепи полимера с образованием свободных карбоксильных групп (при облучении в сухой атмосфере), и гидролиз макромолекул с возникновением свободных гидроксильных групп и аминогрупп. По видимому, полиимидные волокна, предназначаемые для изделий, длительно работающих в условиях воздействия УФ-облучения, необходимо обрабатывать светостабилизаторами. [c.129]

Изложенные варианты оценки предельно допустимых длительностей нагружения при различных напряжениях и температурах, ограниченных требованиями прочности или деформационной долговечности, и определения области работоспособности полимера представляют собой отражение различных проявлений кинетической природы разрушения полимерных материалов, причем конкретные характеристики предельного состояния зависят от принятой схемы испытаний. Возможны также и другие режимы испытаний, различающиеся условиями нагружения, законом изменения температуры и принятыми требованиями к тому, что считать критическим (предельно допустимым) состоянием материала. Все получаемые при таких испытаниях параметры материала обладают внутренней общностью, так как обусловлены общим термофлуктуационным механизмом деформирования и разрушения. Однако количественные соотношения между предельными параметрами устанавливаются только для простейших моде-50 юо°с лей поведения материала. Более детальные и точные связи между результатами оценки ис. VI.19. Область предельных свойств полимера, получаемыми работоспособности при различных методах его испытания, тре- руадГи 1ературе Установления уточненной (и усложнен- [c.244]