Высокоэластическая и пластическая деформация полимеров

В процессах переработки при каландровании (шприцевании), прессовании или литье под давлением под действием приложенных напряжений, высокоэластических и пластических деформаций полимеры подвержены течению. [c.195]

В отличие от низкомолекулярных веществ пластическая деформация полимеров (ползучесть) может проявляться не только в вязкотекучем состоянии, но и в высокоэластическом и стеклообразном. Однако такие деформации возможны лишь при больших нагрузках вязкость полимеров в стеклообразном состоянии крайне велика и составляет 10 пз и более [25]. [c.22]

Произведенный анализ деформационных характеристик линейных полимеров показывает, что они отличаются от металлов и их сплавов не только наличием высокоэластических деформаций упругие ц пластические деформации полимеров по своей физической сущности радикально отличаются от соответствующих деформаций металлов и их сплавов. [c.110]

Диффузионные процессы, лежащие в основе пластической деформации полимеров, происходят не мгновенно, а в течение определенного времени. Поэтому при недостаточной продолжительности формования деформация в большей или меньшей степени сохраняет характер высокоэластической деформации и изделие при переходе к низким температурам сохраняет напряжение внутренней структуры и способность к самопроизвольной обратной деформации. Для уменьшения времени, необходимого для достижения пластической деформации материала при формовании, его проводят при температурах, значительно более высоких, чем температура текучести, и при более высоких давлениях. Оба эти фактора уменьшают время релаксации, и в материале за более короткий промежуток времени успевают произойти те изменения внутренней структуры, которые необходимы для снятия внутренних напряжений, для достижения устойчивости пластической деформации и для устойчивости приданной изделию формы. Однако некоторые полимеры при дальнейшем повышении температуры претерпевают деструкцию, что в той или другой степени ограничивает возможности использования этого пути. Этим объясняется, что формование изделий из полимеров, обладающих слишком малым интервалом между температурой текучести и температурой деструкции, представляет большие трудности. Эти трудности удается иногда преодолеть путем введения пластификатора в состав полимерного материала, так как это снижает температуру текучести и соответственно уменьшает время релаксации, но обычно снижает также и температуру стеклования. [c.598]

Ориентация и упрочнение полимеров в результате одноосного растяжения зависят от различных условий проведения процесса ориентирования. Часто в качестве основной, а иногда и единственной характеристики процесса, определяющей упрочнение полимера, используют полную деформацию, выраженную через кратность или степень вытяжки. Однако результаты многих исследований показывают, что кратность вытяжки неоднозначно определяет степень ориентации и упрочнения полимеров. Дело в том, что ориентация связана лишь с высокоэластической компонентой полной деформации. Вторая составляющая полной деформации — пластическая, необратимая деформация течения ориентированного состояния создать не может. Этот вывод непосредственно следует из определения пластической деформации полимеров, которая состоит в изменении формы, но не структуры полимера. [c.247]

Изучение пластичности и текучести полимеров затруднено тем, что при этих процессах чрезвычайно трудно избежать одновременно протекающей упругой или высокоэластической деформации, которая накладывается на пластическую деформацию или течение. При малой скорости релаксации освободиться от влияния их или хотя бы достаточно надежно учесть это влияние большей частью представляет значительные трудности. [c.591]

Термодинамические соотношения можно в отдельных случаях применять для полимерных тел с вязко-текучими свойствами. Деформация таких полимеров состоит практически из высокоэластической и пластической составляющих, так ка к чисто упругой деформацией можно пренебречь. В некоторых случаях удается обе составляющие деформации полностью разделить — например, при установившемся режиме течения. В последнем случае к высокоэластической составляющей деформации, зависящей не от времени, а только от приложенного напряжения, могут быть применены термодинамические соотношения. [c.110]

Вязкое течение линейных полимеров является одним из важных случаев проявления их вязкоупругих свойств. Наряду с упругой и высокоэластической составляющими деформации при определенных условиях в полимерах может развиваться также необратимая пластическая деформация (текучесть). Для линейных некристаллических полимеров она проявляется при Т>Тс, а для кристаллических —при 7 >Гпл- [c.161]

На рис. 51 (по данным В. А. Каргина и Т. И. Соголовой) представлены кривые зависимости величины деформации от температуры при одинаковых условиях для образцов полиизобутилена, различающихся по степени полимеризации Р. При низких температурах деформация всех образцов очень мала и полимер ведет себя практически как твердое тело. Горизонтальные участки кривых отвечают высокоэластической деформации, а их резкий подъем — началу пластической деформации, в данном случае — началу текучести. Температура появления заметной текучести значительно выше у полимеров с большей степенью полимеризации. Поэтому с повышением степени полимеризации расширяется область существования высокоэластичного состояния. [c.218]

Изучение пластичности й текучести полимеров осложнено тем, что трудно избежать одновременно протекающей высокоэластической деформации (которая накладывается на пластическую деформацию или течение) или хотя бы достаточно надежно учесть ее влияние. [c.223]

Из высокоэластического состояния при достижении полимер переходит в вязкотекучее, которое характеризуется необратимыми (пластическими) деформациями. Текучесть (пластичность) полимеров тем выше, чем ниже степень полимеризации, чем выше температура и чем больше введено в полимер низкомолекулярного вещества (пластификатора). Все эти факторы уменьшают вязкость полимера. На температуру текучести сильное влияние оказывает полярность макромолекул. Межмолекулярное взаимодействие повышает вязкость полярных полимеров иногда настолько, что у некоторых из них не осуществляется вязкотекучее состояние, так как температура их разложения оказывается более низкой, чем температура текучести. [c.398]

Ориентация полимерных молекул возможна как для аморфных, так и для кристаллических полимеров, у которых при растяжении наблюдается также и ориентация кристаллических областей. Для аморфных полимеров возможна ориентация всей цепной молекулы в целом (при необратимой пластической деформации) и ориентация участков молекул (при высокоэластических или вынужденно-эластических деформациях). Оба механизма ориентации имеют релаксационный характер, причем преобладание одного механизма ориентации над другим определяется температурой и скоростью вытяжки полимера. [c.146]

Выше упоминалось, что один и тот же полимер может находиться в стеклообразном, высокоэластическом н вязкотекучем состояниях. Поведение полимера при механических воздействиях зависит от того, в каком состоянии он находится. Релаксационная природа механических свойств полимеров проявляется в закономерностях прочности, которая существенно зависит от скорости деформирования. При длительно действующих напряжениях проявляется пластическая деформация веществ, обладающих большой вязкостью. При резких ударных нагрузках релаксационные процессы не успевают развиться заметным образом даже в относительно маловязких системах. Тело реагирует на внешнее воздействие как упругое. Например, если струю жидкости подвергнуть действию быстрой ударной нагрузки нормально направлению течения [287], то до некоторых значений скоростей удара струя изгибается как одно целое, т. е. ведет себя как упругое тело. При увеличении скорости деформации наступает момент, когда при ударе струя разлетается на отдельные кусочки различной формы, т. е. ведет себя как хрупкое тело [287, с. 595]. [c.78]

Вопросы реологии полимеров рассмотрены в I главе монографии с позиции релаксационной теории аномалии вязкости полимеров. Там же подробно разобрана природа высокоэластических деформаций, всегда сопутствующих течению расплавов полимеров. Особое внимание уделено введению основных понятий (таких, как упругая и высокоэластическая и пластическая деформации, скорость сдвига, релаксационный и динамический модули и т. п.). [c.9]

Уместно отметить, что поскольку одновременно с пластической деформацией при прохождении ткани через зазор в слое полимера, контактирующем с поверхностью ткани, развивается и эластическая деформация, промазку и обкладку выгоднее вести при повышенных температурах, при которых доля высокоэластической деформации материала будет минимальна. [c.387]

Уникальные деформационные свойства полимеров, обусловливающие возможность их широкого применения, определяются длиной и подвижностью макромолекул. Поэтому в гл. I кратко рассмотрены основные закономерности, связывающие молекулярную и надмолекулярную структуры полимера с его деформационными характеристиками. Приведен всесторонний анализ физической сущности релаксационных явлений и методам их количественного описания. Подробно рассмотрена природа высокоэластических деформаций. Особое внимание уделено введению основных понятий (таких, как упругая, высокоэластическая и пластическая деформация, скорость сдвига, релаксационный и динамический модули, обобщенный релаксационный спектр и т. п.). [c.9]

Поскольку одновременно с пластической деформацией при прохождении ткани через зазор в контактирующем с поверхностью ткани полимере развивается и высокоэластическая деформация, промазку и обкладку выгоднее вести иа повышенных скоростях, при которых доля обратимой деформации будет минимальна. [c.408]

Предельным состоянием полимера часто называют такое напряженное состояние, при котором дальнейшее повышение напряжений сопровождается процессом вынужденной высокоэластической деформации, являющейся аналогом пластической деформации в металлах. При совмещении в одном аналитическом выражении условий хрупкого разрушения и вынужденного высокоэластического течения можно получить так называемые обобщенные критерии предельного напряженного состояния. Необходимость в разработке таких обобщенных критериев возникает в связи с тем, что в ряде случаев при изменении вида напряженного состояния или условий эксплуатации происходит изменение условий предельных переходов. [c.63]

Для полимеров, находящихся в текучем состоянии, полная деформация складывается (пренебрегая мгновенной составляющей) из необратимой деформации вязкого течения и высокоэластической деформации, которая носит обратимый характер и восстанавливается после прекращения принудительного деформирования. Этим обусловлена частичная упругость формы текучих полимерных систем. Соотношение между пластической (необратимой) и высокоэластической компонентами деформации при заданной температуре зависит от режима и длительности нагружения. Если рассматриваются состояния установившегося течения, то каждой скорости сдвига и напряжению отвечает свое значение равновесной высокоэластической деформации, которое сохраняется в системе при сколь угодно длительном деформировании. После устранения внешней нагрузки происходит растянутое во времени изменение формы, причем это изменение осуществляется по-разному в зависимости от того, представлена ли образцу возможность изменять свою форму свободно, деформируясь в любом направлении (свободное восстановление), или же упругое восстановление происходит только строго в напра-. влении, обратном направлению предшествующего сдвигового течения (стесненное восстановление). Первый случай имеет место, например, когда струя полимера выходит из капилляра и ей предоставляется возможность свободно изменять свои размеры ( разбухать ), вследствие восстановления накопленных при течении высокоэластических деформаций. Второй случай наблюдается, как правило, при количественном исследовании эффекта упругого восстановления, когда полимер находится в рабочем зазоре в ротационных приборах и образец деформируется в заданном режиме в условиях простого сдвига. После прекращения принудительного вращения образцу [c.374]

В работах Ю. С. Лазуркина было показано, что в интервале между температурами стеклования и хрупкости (т. е. ниже температуры стеклования) полимеры под действием больших внешних сил могут подвергаться значительным деформациям без разрушения. Такие деформации коренным образом отличаются от обычной пластической деформации, так как исчезают при нагревании разгруженного образца. Это явление получило название вынужденной эластичности. Оно обусловлено высокоэластической деформацией полимера, вызываемой действием больших внешних сил при температуре ниже температуры стеклования, так как в этих условиях снижается энергия активации молекулярных перегруппировок. [c.579]

При деформировании Р. реализуются в основном пластические (необратимые) деформации, хотя течение всегда осложняется наложением высокоэластических (обратимых) деформаций. Соотношение между различными видами деформации зависит от скорости деформирования и продолжительности действия силы. Если скорость деформирования превышает нек-рое критич. значение, характерное для данного полимера в выбранных условиях эксперимента, то Р. деформируются как эластомеры. Значение критич. скорости деформирования зависит от скорости релаксационных процессов в Р. и определяется природой полимера, его мол. массой и молекулярно-массовым распределением. Так, критич. скорость деформирования возрастает с темп-рой и понижением средней мол. массы полимера. Критич. скорость деформирования определяет верхнюю границу допустимых скоростей течения при переработке Р. в изделия. [c.140]

Полная деформация полимера складывается, таким образом, из трех деформаций — упругой, высокоэластической и пластической [c.57]

Для полимеров характерна также пластическая деформация, которая заключается в том, что под влиянием внешних усилий изменяется взаимное расположение частиц тела без нарушения их взаимной связи и без изменения энергии системы. Пластическая деформация необратима. Практически часто наблюдаются одновременно различные виды деформаций, например пластическая и высокоэластическая. Поскольку энергия системы в результате пластической деформации не изменяется, новое расположение частиц сохраняется после снятия напряжения. [c.32]

С дальнейшим повышением температуры энергия теплового движения макромолекул становится выше энергии межмолекулярного взаимодействия, при этом возможно передвижение макромолекул друг относительно друга и появляется пластическая деформация полимера, называемая также вязким течением. В отличие от упругой и высокоэластической деформации, пластическа деформация необратима—она сохраняется и после снятия нагрузки. [c.375]

В аморфных линейных полимерах при деформации мон<ет развиваться пластическая деформация (вязкое течение). Пластическая деформация полимеров связана со смещением макромолекулярных цепей относительно друг друга, причем это проскальзывание имеет необратимый характер. Склонность к развитию пластической деформации, так же как высокоэластической, возрастает с повыпшнием температуры, а также при введении в состав полимеров различных пластификаторов. Это объясняется следующим. Пластическая деформация в сильной степени определяется формой и размерами макромолекулярных цепей чем короче полимерные цепи, тем легче они смещаются относительно друг друга. Поэтому введение низкомолехчулярных пластифицирующих веществ позволяет усилить эффект вязкого течения. Текучесть полимеров тем выше, чем меньше силы взаимодействия, т. е. чем ниже вязкость. [c.63]

Однако указанное правило косвенным образом -отражает зыбкость границы между высокоэластическим (если только оно не зафиксировано сшивкой) и вязкотекучим релаксационными состояниями полимеров. Основной особенностью структуры для обоих является наличие сетки или суперпозиции сеток и суперсеток. Соответственно, полное разделение высокоэластической и пластической деформации при динамических измерениях вязкости возможно лишь в исключительных условиях проведения опытов. [c.182]

Высокоэластическая деформация, вынужденно-эластическая деформация стеклообразных полимеров, пластическая деформация кристаллических полимеров приводят к развертыванию молекулярных клубков и ориентации макромолекул в нанравлении действия силы. Ориентированные эластомеры можно охладить до Т<Тс и таким образом зафиксировать состояние ориентации макромолекул. Все ориентированные полимеры имеют одно общее свойство их прочность и модуль упругости при растяжении в направлении ориентации много больше, чем у неориентированного полимера, а гфочность и модуль при деформации в перпендикулярном направлении ме]Н)Ше, чем у исходного пеорисптиронанпого полимера. [c.191]

Релаксационный характер процессов деформации полимеров приводит к тому, что границы между релаксационными (физическими) состояниями определяются не только температурой, но и прилагаемой нагрузкой (значением, скоростью и длительностью приложения). Поэтому релаксационные состояния называют также деформационными состояниями. В зависимости от характера нагрузки один и тот же полимер при данной температуре может вести себя как упругое, высокоэластическое или пластическое (текучее) тело. При действии быстрых сил -ударной нафузки - главным образом проявляется упругость, а в случае медленных сил - текучесть. Полимер, яааяющийся при данной температуре высокоэластическим, при большой скорости приложения кратковременных нафузок ведет себя как упругое тело (явление механического стеклования), а при длительно действующей силе обнаруживает текучесть. Жидкий полимер может в определенных условиях проявить высо-коэластичность и даже упругость. [c.156]

Начальные участки кривых растяжения полимера в области вынужденной эластичности (см. рис. 33) и в области пластичности (см. рис. 37, кривая /) внешне сходны (в координатах условное напряжение—деформация на кривых наблюдается максимум). Отличие заключается в том, что возрастающая ветвь (до максимума) в одном случае относится к обычной упругой, а в другом— к высокоэластической деформации. Пределы и означают, что при этих напряжениях в материале начинают развиваться соответственно высокоэластическая п пластическая деформация. Отличие заключается еще в том, что в первом случае уменьшение напряжения после максимума связано с образованием шейкиу. [c.75]

Пластический разрыв полимеров внешне сходен с разрывом вязких металлов. Как и у металлов, плa тичe кий разрыв полимеров наблюдается в ограниченной области скоростей деформации или времени действия нагрузок. При малой нагрузке или малой скорости растяжения происходит переход к высокоэластическому разрыву, характерному для резин. Это объясняется тем, что при напряжениях ниже предела текучести сужений не образуется и пластический разрыв переходит в высокоэластичеокий, что как раз и объясняется наличием в каучуках пространственной сетки, образованной временными узлами. Переход через предел текучести связан с преодолением и разрушением этих узлов. [c.121]

В области температур выше температурной области высокоэластического состояния линейные полимеры подвергаются пластическим деформациям. В соответствии с этим различают пласти--чееюш разрыв высикииилимеров. Переход от высокоэластичестого [c.115]

При температурах выше Г л (так обозначается температура, при которой предел текучести становится равным разрушающему напряжению при высокоэластическом разрыве) происходит в основном пластическая деформация, хотя частично развивается и высокоэластическая. В ходе пластической деформации образуется шейка, в которой и происходит разрушение образца. Пластическое и вьшужденноэластическое разрушение линейных полимеров отличаются друг от друга тем, что напряжение, при котором происходит пластический разрыв, обычно на несколько [c.115]

В стеклообразном и кристаллическом состояниях полимеры способны к чисто упругой (гуковской), вынужденно-эластической деформациям, а также к деформации ползучести. В высоксэласти-ческом состоянии доминирует высокоэластическая деформация. В вязкотекучем состоянии преобладает необратимая пластическая деформация, сопровождающаяся также обратимой высокоэластической. [c.44]

При рассмотрении модели, состоящей из двух реологических элементов, занимающих определенную долю поперечного сечения образца 5, на долю каждого из них отводится определенная площадь 5хр —для хрупкого и вязк — для вязкого элемента (5=5хр4-5вязк). Вводится параметр дк=5вязк/я, характеризующий соотношение между хрупкими и пластическими свойствами полимера. Согласно одной из моделей (энергетической), образование микротрещины в объеме и на поверхности полимера начинается как только внутренняя энергия, обусловленная упругими деформациями, достигает некоторого критического значения, а течение полимера начинается, когда внутренняя энергия, обусловленная высокоэластическими деформациями, достигает другого критического значения. В рассматриваемой модели постулируется, что сумма этих двух составляющих внутренней энергии является постоянной материала. [c.64]

В температурном интервале квазихрупкостн низкопрочного материала (от Тхр до Гкхр) в вершине трещины возникает зона пластической (для полимеров — вынужденной высокоэластической) деформации (см. рис. 4.12). [c.78]

Процессы зарождения и развития крейзов, их структура и влияние на прочность полимеров исследованы во многих работах [4.44-—4.47, 7.39—7.44]. Камбур [7.43] показал, что трещина начинает расти в том месте полимера, где происходит в малом объеме формирование материала, деформация которого происходит микронеоднородно и приводит к образова-нию большого числа малых сфероидальных пустот. Исследовалась также поверхность разрушения ПММА. Свежеобразоваи-ные поверхности многих полимерных стекол окрашены. Измерялся коэффициент преломления света поверхностным слоем полимера на поверхности разрушения и было установлено, что поверхностный слой имеет ту же структуру, что и материал внутри крейза (на поверхностях остаются образованные тяжи). Толщина поверхностного слоя в местах, где скорость роста трещины серебра близка к нулю (перед остановкой роста трещины), для ПММА оказалась равной 0,68 мкм. При медленном росте трещины очень велика затрата упругой энергии на пластическую (вынужденную высокоэластическую) деформацию. Поскольку механизм образования трещин серебра неизвестен [7.43], можно только предполагать, что работа пластической деформации, затрачиваемая на их образование, равна работе вынужденной высокоэластической деформации такого же объема материала. Материал в трещине серебра подвергается растяжению на 60%, что должно приводить к затратам на пластическую деформацию поверхностного слоя ПММА, равным (1,77—2,67)-10 2 Дж/см , в то время, как свободная поверхностная энергия равна всего около 4-10- Дж/см2. [c.212]

Р1зменение форм (конформаций) молекул при воздействии нагрузки и после снятия нагрузки есть проявление высокоэластических свойств полимера, ибо эти изменения являются полностью обратимыми. В то же время передвижение самих цепных молекул полимера друг относительно друга в условиях вязкого (пластического) течения приводит уже к необратимым удлинениям при воздействии силы, которые после ее снятия, не уменьшаются. Величина необратимой деформации полимера определяется отрезком АЕ на оси ординат рис. 113. [c.374]

ДЕФОРМАЦИЯ полимеров (deformation, De-formation, deformation) — изменение формы или объема полимерного те.та. Д. полимеров обусловлена перемещением макромолекул или их агрегатов. Д. делят па упругую, высокоэластическую и пластическую (необратимую). [c.341]

Пластическое разрушение полимеров. Начиная с нек-рой темп-ры линейный полимер разрушается как пластич. материал напряжение приводит к накоплению необратимой деформации, образованию шейки и разрыву материала в шёйке (см. также Высокоэластическое состояние, Пласто-эластические свойства). Прочностной характеристикой является предел пластичности о , зависяп1 ий от темп-ры и скорости Деформации. [c.116]