Механизм разрушения полимеров в жидкостях

Грубой схемой возможных механизмов разрушения полимера может служить разрушение системы, состоящей из нитей, погруженных в высоковязкую жидкость (рис. У.б). Под действием силы [c.236]

У.5. Механизм разрушения полимеров в жидкостях [c.150]

Процесс деформации аморфных полимерных стекол в газовой и жидкой среде составляет предмет многочисленных экспериментальных исследований, выполненных в основном с целью изучения механизма разрушения полимеров. Наибольшее число работ посвящено разрушению в жидкостях полиметилметакрилата [12 - 14], полистирола и полиэтилентерефталата [15, 16], существенно меньше данных о поли-сульфоне, поликарбонате и других полимерах, находящихся при нормальных условиях в стеклообразном состоянии. Характерной особенностью деформации и разрушения аморфных стеклообразных [c.11]

Экспериментальные данные по теплотам адсорбции и по коэффициентам поверхностной диффузии несмачивающих жидких сред на поверхности образцов полимеров могут помочь объяснить механизм процессов разрушения полимеров в полностью несмачивающих средах. Очевидно, это связано с тем обстоятельством, что адсорбция паров несмачивающих жидкостей на низкоэнергетических полимерных поверхностях мала [68, с. 13 69, с. 280]. Поэтому не следует ожидать заметного снижения долговременной прочности полимерных материалов в полностью несмачивающих средах. [c.152]

Приведенные результаты показывают принципиальную возможность существования механизма разрушения, в котором определяющую роль имеет скорость продвижения жидкой среды к вершине трещины. Обращает на себя внимание тот факт, что по данному механизму могут разрушаться образцы как в относительно нейтральных к полимеру жидкостях (ПММА—амиловый спирт, ПВХ—уксусная кислота), так и в растворителях или химически активных средах (ПММА—уксусная кислота, ПВХ—дибутил-фталат). В первом случае уравнение (1У.20) справедливо в основном в области высоких значений ст. [c.155]

По механизму воздействия на материал в процессе разрушения жидкие среды можно подразделить на четыре группы химически взаимодействуюш,ие с полимером, активные растворители (пластификаторы), поверхностно-активные, смешанного действия. Химически активные среды и растворители взаимодействуют и с ненапряженным полимером. Поверхностно-активное действие проявляется в основном в напряженных образцах, в отсутствие механических напряжений в образце эти среды практически инактивны. Рассмотрим несколько примеров, которые позволяют отметить особенности проявления природы жидкости в обш,ем кинетическом процессе разрушения полимеров при динамических испытаниях. [c.185]

Механические свойства полимеров резко отличаются от аналогичных свойств других твердых тел (металлов, керамики и др.)-Главное отличие заключается в отчетливом проявлении релаксационных процессов, всегда сопровождающих деформирование и разрушение полимерного тела. Полимерные тела относятся к такому классу твердых тел, у которых время релаксации (т. е. время перехода в новое равновесное состояние после вывода системы из первоначального равновесия) соизмеримо со временем наблюдения, и поэтому полимерные тела являются как бы промежуточными между классическими твердыми телами и обычными жидкостями. Можно указать на ряд общих особенностей, проявляющихся при механическом разрушении всех твердых тел. Главные из них — это термо-флуктуационный механизм разрушения и фактор времени в характеристике процесса разрушения. Поэтому основное внимание будет уделено именно этим вопросам. [c.139]

По механизму процесса для органических замазок характерна химическая коррозия. Все виды коррозионного разрушения связаны с химическим взаимодействием полимера или его составных частей с агрессивной средой за исключением коррозионного растрескивания. Все жидкости, даже такие, которые при обычных условиях не вызывают заметного набухания и изменения прочностных свойств при действии нагрузки, как правило, снижают прочность и изменяют характер разрушения полимеров. [c.70]

При изучении структурных перестроек, происходящих в аморфных и кристаллических полимерах при вытяжке в жидкой среде, установлено проникание значительных количеств физически активной жидкости в полимерную матрицу. Существенное снижение усилий, необходимых для вытяжки полимерных пленок в жидкой среде по сравнению с газовой средой, указывает на активное участие жидкости в разрушении структуры полимера при деформировании. Жидкость внедряется в структурные дефекты полимерной матрицы капиллярными потоками и подобно клину расщепляет исходную структуру пленок (см. разд. 1.1.2). Расклинивающее действие жидкости, постулированное в [12] при рассмотрении процессов разрушения аморфных полимерных стекол и использованное нами при анализе механизма разрыхление полимеров, до настоящего времени не обосновано физически и поэтому не используется при описании эффекта поглощения жидкости деформируемыми полимерными пленками. [c.57]

Неньютоновское поведение жидкостей может иметь разл. причины в жидких дисперсных системах определяющую роль ш-рает ориентация частиц дисперсной фазы, изменение их формы и степени агрегации, в коллоидных жидкостях-постепенно углубляющееся с ростом напряжений разрушение (илц изменение) внутр. структуры в полимерах-эффекты мех. релаксации. В конкретных случаях может иметь место наложение разл, механизмов напр., неньютоновское поведение наполненных полимеров связано как со структурными перестройками, так и с релаксац. явлениями. [c.248]

Наблюдаемое значительное отклонение экспериментальных результатов при О °С от прямолинейной зависимости в координатах 1 т — (1/Т) в настоящее время пока трудно объяснимо. Однако можно предположить, что ввиду достаточно сильного изменения таких свойств жидкостей, как вязкость и поверхностное натяжение при данной температуре, изменяется влияние жидкости на кинетику разрушения. Разрушающая активность жидкой среды по отношению к полимеру значительно уменьшается, и относительная роль термофлуктуационного механизма в процессе разрушения возрастает, [c.149]

Выражения (IV.21)—(IV.23) могут быть рекомендованы для ориентировочной оценки и прогнозирования устойчивости нагруженных жестких полимеров к разрушению в жидких инактивных средах. При этом необходимо учитывать возможность изменения механизма взаимодействия среды с полимером при изменении температуры. Некоторые жидкости, инактивные к полимеру при [c.160]

Таким образом, рассмотренные экспериментальные результаты говорят о чрезвычайной сложности процесса усталостного разрушения полимерных материалов в контакте с жидкостями. Механизм этого процесса обусловлен многими факторами, причем наиболее существенными являются физико-химическая природа жидкой среды и полимера. [c.181]

Механизм диффузии газов и жидкостей близок к механизму их течения и состоит в последовательных периодически повторяющихся перескоках диффундирующих молекул из одного положения равновесия в другое, что возможно при наличии свободного объема. Чтобы произошел элементарный акт перескока диффундирующей молекулы необходимы наличие по соседству с ней дырки нужного размера и достаточная энергия для разрушения связи между молекулами полимера, т. е. энергия активации диффузионного процесса. Поэтому речь идет об активированной диффузии газов в полимерах. [c.523]

Чаще при получении ВПС сухим методом для перевода полимера в вязкотекучее состояние применяют так называемые латентные растворители. Использование термина латентный для ряда жидкостей обусловлено тем, что активно с полимером они взаимодействуют лишь выше температур кипения (при атмосферном давлении), т. е. являются своего рода скрытыми растворителями. Полимер растворяют под большим давлением при высокой температуре, когда используемые растворители находятся в жидком агрегатном состоянии. Если такой раствор выдавить в пространство с атмосферным давлением, он окажется в состоянии неустойчивого равновесия и практически мгновенно распадется на фазы. Высокая степень перегрева растворителя (относительно температуры кипения при атмосферном давлении) вызовет его интенсивное испарение вплоть до удаления по механизму взрыва. Легко допустить, что взрывной характер удаления растворителя может привести к разрушению полимерной струи на отдельные фрагменты. Это подтверждается данными работы [212] по получению ВПС из полиэтилена. Смесь, состоящую из 10 ч. линейного полиэтилена, имеющего температуру плавления 130°С, и 100 ч. метиленхлорида, нагревали до 200 °С. В этих условиях компоненты системы взаимно растворимы. Затем раствор выдавливали через малое отверстие со скоростью около 80 м/с, в результате чего происходило мгновенное испарение растворителя и самопроизвольное измельчение полимерной струи. Частицы полиэтилена поступали на ленту конвейера, а испаряющийся растворитель конденсировали. Подобным же образом были получены ВПС из полипропилена, а также из сополимеров этилена с винилацетатом, винилхлоридом, акриловой кислотой и другими мономерами. [c.124]

Наиболее характерным явлением в технологии формования ВПС является распад жидких цилиндрических струй раствора полимера в газовоздушной среде, вязкость и плотность которой значительно ниже аналогичных показателей истекающей жидкости. В результате отклонения формы струи от правильной цилиндрической и появления областей с различным поверхностным давлением в жидкости развивается волновой процесс. При длинах волн менее nd (d — диаметр струи) колебания затухают волны, длина которых более лс/, вызывают разрушение струй. С максимальной скоростью растут волны длиной примерно 4,5d при увеличении скорости истечения и повышения вязкости жидкости длина растущих с максимальной скоростью волн может уменьшаться до (4—3)d. При истечении жидкостей из затопленных отверстий в среду с сопоставимой плотностью длина волн, растущих с максимальной быстротой, зависит от соотношения вязкости исследуемых несмешивающихся жидкостей. Механизм распада струй в газовоздушной и жидкой (не-смешивающейся) среде одинаков. Физическими причинами, вызывающими распад, могут быть вибрационные явления, наличие посторонних включений в жидкости, динамическое воздействие окружающей среды и др. [c.132]

При наличии волнового процесса разрушение происходит в суженных местах струи аналогично распаду струи в воздухе или в среде несмешивающейся жидкости. Исключение представляет распад струй растворов полимеров при истечении в осадитель. На первом этапе в струе развиваются колебания, но разрыв наблюдается в переходной области — от сужения к пучности. Это явление, вероятно, можно объяснить следующим образом. В местах сужений удельный объем новой (полимерной) фазы выше, чем в пучностях. В результате этого в сужениях возникают усадочные напряжения, являющиеся внешними растягивающими напряжениями по отношению к пучности, что и вызывает разрыв. Таким образом (по крайней мере, при малых возмущениях в струе), распад происходит не только под действием поверхностных сил, но и под влиянием напряжений, возникающих в системе. Волновой механизм обусловливает переход к этому состоянию. При значительных возмущениях в системе возможность подобного механизма распада зависит от соотношения скоростей выделения полимера из раствора и развития волнового процесса. [c.134]

Исследование разрушения напряженных образцов данных полимеров в различных жидкостях показало наличие в основном хрупкого механизма разрушения, возникающего в результате образования поверхностных субмикро- и микродефектов и прорастания разрушающих микротрещин. [c.124]

Для полимеров даже сравнительно небольшое изменение температуры (20—60 °С) может привести к существенному изменению таких механических характеристик, как модуль упругости, модуль потерь и др. На зависимость этих характеристик от температуры влияет набухание образцов в жидкостях. Кинетика процессов сорбции, набухания и диффузии жидкости в полимерном материале также изменяется. Совокупность этих факторов приводит к существенному изменению характера и скорости процессов разрушения пластмасс. С повышением температуры псевдохрупкий механизм разрушения может трансформироваться в пластический, как это видно из анализа фрактограмм (рис. V.8). Указанные [c.182]

Дальнейший процесс отделения из нити воды (в общем виде —раствора электролита, образовавшегося после нейтрализации и установления осмотического равновесия) протекает уже в результате синерезиса возникшего студня. Образование студня подразумевает распад системы на две фазы, одна из которых составляет остов студня, а другая представляет собой практически свободную от полимера жидкость. Большие внутренние напряжения, возникающие в студне, приводят к частичному разрушению остова и к образованию пор (капилляров), через которые и отделяется синеретическая жидкость. При воздействии внешних усилий (гидродинамическое сопротивление осадительной ванны, вытягивание нити за счет работы приемного механизма, искусственная вытяжка нити между двумя дисками, вращающимися с различной скоростью) процесс синерезиса ускоряется. Это явление условно названо вынужденным синерезисом [20, с. 194]. [c.149]

Рассмотрим характерный крайний случай, а именно действие смачивающих жидкостей, являющихся достаточно сильными растворителями для полимера. Принципиально отличие механизма действия растворителя от действия только поверхностно-активной среды заключается в том, что определенную роль приобретают процессы объемной диффузии и ослабление межмолекулярного взаимодействия в вершине микротрещины при псевдохрупком разрушении. Действие сильного растворителя может привести к тому, что энергия акта разрушения будет определяться не химическими связями, как в случае термофлуктуационного механизма, а значительно меньшей энергией сильно ослабленных растворителем межмолекулярных сил в полимере и . [c.155]

Этими же авторами [1400] и рядом других [1401—1416] исследованы закономерности развития высокоэластической деформации под влиянием напряжения сдвига. Показано существование наивысшего молекулярного веса и минимальной концентрации раствора, после которых при течении раствора имеет место распад молекул. Как полагает Бестул [1403], процесс распада является результатом действия механических сил, а не процессом, происходящим за счет выделения тепла при разрушении пустот в текущей жидкости. Механизм распада, по его мнению, одинаков для полимеров различного химического строения и включает концентрацию энергии активации на единичной связи за счет перепутывания молекул. [c.264]

В работах Вильямса, Маршалла и др. [169, 173, 174] с помощью методов механики разрушения было показано,, что скорость роста микротрещии в стеклообразных полимерах определяется, в частности, особенностями вязкого течения жидкости через пористую структуру микротрещины к ее вершине. Посколь ку развитие деформации ПЭТФ в жидкой адсорбционно-активной среде обусловлено возникновением и ростом микротрещин, скорость проникновения жидкости к ее вершине может оказать решающее влияние на механическое поведение полимера в целом. Другими словами, механизм деформации, а следовательно, и механические свойства полимера в этих условиях определяются соотношением скоростей деформации и вязкого течения жидкости к вершине растущей микротрещины. Это соотношение [c.119]

Аналогичное снижение долговечности с уве.личением равновесного набухания в ряду жидкостей силиконовое масло—V этанол—>-ацетон гептан наблюдалось для полипропилена Влияние скорости набухания на разрушение при малых напряжениях, а также характер связи с поверхностным натяжением заставляют предположить, что и в области малых напряжений существенную роль в разрушении играют явления диффузии Учитывая хрупкий или псев-дохрупкий характер - разрушения жестких полимеров с образованием субмикротрещин, которые развиваются в результате действия напряжения и диффузии среды, а также возможные механизмы продвижения жидкости (путем капиллярного течения, растекания, поверхностной и объемной диффузии), Манин показал, что долговечность является функцией вязкости жидкости и поверхностной энергии жидкости и полимера [c.76]

Появление хрупкости всегда связано с таким перенапряжением в материале под действием приложенной силы, когда нарастание напряжения не ограничено каким-либо процессом, например течением, обеспечивающим релаксацию этих напряжений [И]. Отсюда следует, что значение температуры хрупкости вообще, и для полимерных тел в особенности, непосредственно связано с временнь ши режимами воздействия деформирующих усилий, т. е. определяется релаксационным механизмом, как и все остальные точки переходов в высокомолекулярных веществах. В принципе при очень больших скоростях приложения силы любое эластическое тело или вязкая жидкость при любых температурах, в интервале которых сохраняется их физическое состояние, способно подвергаться хрупкому разрушению. Поэтому определение температуры хрупкости для сравнительной оценки различных полимеров должно осуществляться в строго одинаковых временных режимах воздействия силы. [c.142]

Размер частиц дисперсной фазы в смеси полимеров зависит от соотношения вязкостей полимерных компонентов и условий смешения. Большую часть смесей получают смешением полимеров в смесительном оборудовании. Из рис. 11 видно, как происходит диспергирование наполнителя в полимере . Полоса добавленного в полимер вещества деформируется в процессе смешения, вытягиваясь в линию. Замена наполнителя вторым полимером, казалось бы, должна приводить к образованию волокнистой, а не дисперсной системы, которую обычно наблюдают. Использование теории Томотики о нестабильности жидкого цилиндра позволило Кулезневу и сотрудникам объяснить это противоречие. По теории Томотики в жидком цилиндре, образованном в среде другой жидкости, возникает волна возмущения, приводящая к распаду цилиндра на множество капель, размер которых определяется в основном соотношением вязкостей жидкостей. Для смесей полимеров отмечено, что чем более стабилен цилиндр диспергируемого полимера, тем грубее дисперсия полимеров. Это связано с тем, что когда разрушение цилиндра не успевает пройти по механизму Томотики, то оно проходит только за счет механического разрыва при изменении направлений сдвига в смесительном оборудовании. Результаты эксперимента показали, что распад жидкого цилиндра — важный этап формирования фазовой структуры полимерной системы. Существенное значение при этом имеет продолжительность смешения. [c.25]

Подавляющее большинство экспериментальных данных получено с использованием пленок, сформованных в производственных условиях экструзией расплава через щелевую фильеру с охлаждением на металлическом барабане без специальной ориентационной вытяжки. Для детального анализа влияния жидкой среды на структурные перестройки, происходящие в пленках из кристаллических полимеров при холодной вытяжке в жидкости, рассмотрим механизм перестройки структуры полимера в газовой (воздушной) среде. Деформационные кривые и макроскопическая картина растяжения пленок типична для кристаллических полимеров со сферолитным строением (рис. 1.6). На рабочих участках образцов при относительном удлинении 5-6% образуется шейка, развитие которой происходит в два этапа сначала при постоянном напряжении, а затем при монотонно возрастающем до разрушающего напряжения при растяжении. Внешнее сходство макроскопической картины маскирует качественное различие механизмов перестройки структуры кристаллических сополимеров винилиденфторида Ф-32 и Ф-42. По кривым термической усадки (рис. 1.7) пленок, деформированных на воздухе до удлинений, соответствующих полному развитию макроскопической шейки и разрушающему напряжению при растяжении, можно однозначно установить различие в механизмах структурной перестройки пленок. Вынужденная высокоэластическая деформация пленок Ф-32 обратима при температуре ниже температуры плавления кристаллитов. Разрушение сферолитов в пленке Ф-32 происходит по мозаичному (микроблочному) механизму без нарушения связи между перемещающимися в процессе вытяжки микроблоками исходной кристаллической структуры. Сохранение связанности элементов исходной кристаллической структуры пленок Ф-32 обусловливает ее способность к полному восстановлению при отжиге и восстановлению механических свойств (см. рис. 1.6). [c.18]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология