Вытяжка и образование шейки

Вынужденная эластичность, образование шейки, вытяжка полимеров [c.303]

Имеется очень мало сообщений относительно ЭПР-исследо-ваний разрыва цепей в процессе образования шейки и вытяжки [21, 169, 174—179]. Эти сообщения будут рассмотрены в дальнейшем и дополнены результатами наблюдений другими методами ИК-спектроскопией концевых цепных групп [178] и определением распределений молекулярной массы [179]. [c.306]

В процессе образования шейки и однородной вытяжки происходит интенсивное побеление многих (прозрачных) полимеров. Природа данного явления связана с пустотами, которые образуются либо в связанном виде внутри трещин серебра (разд. 9.2, гл. 9) или полос сдвига, либо в несвязанном виде распределены в деформируемых элементах объема. Несвязанные пустоты имеются в частично-кристаллических (ПЭ, ПП) и в аморфных полимерах (ПВХ), а также в эластомерах при криогенных температурах (полибутадиеновый каучук и [c.309]

Момент образования шейки совпадает с максимумом напряжений. Процесс холодной вытяжки (или распространения шейки) соответствует слабо наклонному участку кривой. Предшествующее хрупкому разрыву упрочнение проявляется в увеличении наклона последнего участка кривой. [c.64]

Уменьшение наклона кривой а = (г) по мере увеличения степени растяжения связано с началом развития в образце вынужденно-эластической деформации. С возрастанием напряжения скорость вынужденно-эластической деформации быстро увеличивается. В точке максимума на кривой а = / (е) скорость вынужденноэластической деформации становится равной скорости растяжения, задаваемой прибором. Напряжение, при котором это наблюдается, называют пределом вынужденной эластичности (ств). По достижении Ов происходит резкое сужение образца — образование так называемой шейки . При переходе в шейку полимер ориентируется и его свойства по сравнению со свойствами исходного материала существенно изменяются. Ориентированный материал обладает в стеклообразном состоянии более высокими значениями модуля упругости и предела вынужденной эластичности в направлении ориентации, чем изотропный материал. Когда при образовании шейки достигается степень вытяжки, обеспечивающая заметное возрастание 0в, развитие вынужденно-эластической деформации в шейке резко замедляется. Процесс деформации продолжается у границ шейки, где сечение образца уменьшено, т. е. там, где напряжение повышено, а упрочнение еще мало. На пологом участке кривой растяжения (участок II) напряжение при удлинении остается практически постоянным. Поперечное сечение шейки изменяется мало, и удлинение образца происходит, главным образом, за счет вынужденной эластической деформации материала у границ шейки. Длина шейки при этом увеличивается. Растяжение с образованием шейки и дальнейшим ее распространением является особенностью твердых полимеров. [c.157]

Большой интерес представляет работа Лазуркина [93], который при.ходит к выводу об общности механизма холодной вытяжки аморфных и кристаллических полимеров. Автором найдены условия, при которых процесс вытяжки может быть осуществлен с образованием шейки или без него, н сделано предположение о том, что механизм вытяжки связан с влиянием напряжений на скорость перестройки структуры. Под влиянием напряжений процесс перестройки не только ускоряется, но и приобретает определенное направление в сторону образования кристаллитов, устойчивых при данном напряжении. Лазуркин высказал также подтверждаемое опытом предположение о наличии ориентационного упрочнения в зоне шейки, обусловливающего стабилизацию шейки и локализацию процесса деформации в переходных частях образца. Одновременно он подчеркивает роль ориентационного упрочнения и наличия аморфной фазы при вытяжке кристаллических полимеров. [c.81]

Зависимость характера деформации от температуры и молекулярной массы учитывается при производстве ориентированных кристаллических полимеров (волокна, пленки и т. д.). Если полимер для образования шейки требует применения слишком высоких температур, то того же результата можно достигнуть путем замены этого полимера, не способного к вытяжке без разрыва образца, более высокомолекулярным материалом того же строения. [c.457]

У кристаллических полимеров ориентация осуществляется путем холодной вытяжки , приводящей к рекристаллизации и образованию шейки . Обычно эта операция, приводящая к возрастанию модуля упругости в направлении ориентации, выполняется при температурах выше температуры стеклования, но ниже температуры плавления. В производстве химических волокон коэффициент вытяжки, т. е. отношение длины вытянутого волокна к исходной длине, часто достигает 400—500%, и процесс сопровождается возрастанием прочности вдоль волокна и некоторым падением ее в поперечном направлении. Холодная вытяжка аморфных полимеров, не способных кристаллизоваться, осуществляется в режиме вынужденной эластичности при температурах, превышающих температуры хрупкости, но ниже температуры стеклования. [c.469]

Различные представления общих закономерностей поведения полимера, такие, как ползучесть или упругое восстановление, хрупкое разрушение, образование шейки и холодная вытяжка, рассматриваются обычно раздельно, путем, сравнительного изучения разных полимеров. Стало обычным, например, сравнивать хрупкий разрыв полиметилметакрилата, полистирола и других полимеров, которые обнаруживают подобные свойства при комнатной температуре. Аналогичное сравнительное исследование ползу- чести и упругого восстановления было проведено на примере полиэтилена, полипропилена и других полиолефинов. [c.24]

Образование шейки и холодная вытяжка сопровождаются неоднородным распределением напряжений по длине образца. Рассмотрим этот факт с точки зрения соотношения между напряжением и деформацией, определяющего вид деформационной кривой. Обычно приводимые в литературе деформационные кривые [c.249]

Объяснение образования шейки эффектом адиабатического разогрева связано, по крайней мере частично, с тем, что процесс холодной вытяжки не рассматривался как самостоятельный по отношению к начальной стадии деформаций материала. Дальнейшее исследование процесса холодной вытяжки полиэтилентерефталата было предпринято Эллисоном и Уордом [18]. Полученные ими результаты показывают, что, хотя процесс растяжения в известной мере зависит от адиабатического тепловыделения при высоких скоростях деформации, эффект перехода через предел текучести не связан с этим явлением. [c.269]

Таким образом, нет никаких сомнений, что при холодной вытяжке полимеров в области образования шейки может возникать значительный скачок температуры. Однако, как было показано, существуют убедительные доказательства того, что шейка может распространяться в квазистатических условиях, когда какие-либо заметные температурные эффекты отсутствуют. Исходя из этого, Винсент [3] высказал предположение, что наблюдаемое падение нагрузки обусловлено геометрическими причинами, а именно тем фактом, что уменьшение площади поперечного сечения образца при растяжении не компенсируется соответствующим деформационным упрочнением материала. Этот эффект был назван деформационным размягчением и был связан [c.272]

Появление новых синтетических хорошо кристаллизующихся полимеров привлекло внимание В. А. Каргина к изучению зависимости механических свойств полимеров от их фазового состояния. Им был выполнен совместно с Т. И. Соголовой цикл систематических исследований механических свойств кристаллических полимеров. Этими работами были установлены закономерности деформирования таких полимеров в широком интервале температур, но в пределах их кристаллического состояния, в зависимости от химического строения полимеров и их молекулярного веса. В этих работах были выдвинуты также представления о процессе холодной вытяжки кристаллических полимеров (образование шейки) как о фазовом превращении полимера в механическом анизотропном силовом поле. Представлял также интерес цикл исследований температурных переходов полимеров с использованием для этих исследований термомеханического метода, который был осу- [c.11]

Рассмотрим структурные изменения, происходящие в результате образования шейки (образцы 4 и 8). Как видно из табл. 2, в этом случае наблюдается заметная разница в структурных параметрах образцов, вытянутых при 20 и 110°. Деформация образцов при 20° приводит к увеличению как периода а, так и объема элементарной ячейки и, следовательно, к понижению плотности кристаллитов. Значения полуширины линий 200 и 020 резко увеличиваются, что свидетельствует о значительном уменьшении среднего размера кристаллита в направлении, перпендикулярном оси вытяжки. [c.348]

В экспериментах по растяжению двумерных сферолитов Каваи с сотр. [9] обнаружил образование шейки, механизм которого схематически изображен на рис. III.86. Принимая во внимание тот факт, что в растянутом участке наблюдается появление трещин в направлении вытяжки (рис. III.87), расстояние между которыми [c.260]

Ф. п. происходят при ориентационной вытяжке кристаллических линейных полимеров в интервале темп-р между темп-рой стеклования аморфных областей и темп-рой плавления кристаллов (см. Ориентированное состояние). В результате растяжения осуществляется перестройка кристаллич. структуры, причем в области сосуществования двух фаз наблюдается специфич. эффект образования шейки, в к-рой материал сильно ориентирован по мере растяжения при постоянном напряжении происходит постепенный переход полимера в шейку. [c.352]

Ориентация при вытяжке. Каргин и Соголова [1043, 1050] исследовали процесс растяжения полиамида. Ориентация при вытяжке, сопровождающаяся процессом течения с образованием шейки, представляет фазовое превращение кристаллов под действием механической нагрузки, которое приводит к тому, что одни кристаллы плавятся и образуются другие— ориентированные кристаллы. [c.157]

При холодной вытяжке процесс протекает с образованием шейки и резким переходом от неориентированного состояния к ориентированному. При этом происходит плавление кристаллических областей под влиянием приложенного усилия, сопровождающееся дальнейшей рекристаллизацией. С повышением температуры малодеформируемые пленки становятся все более деформируемыми за счет развития шейки , а затем и вытяжки ее самой. При этом уменьшаются значения прочности и напряжение рекристаллизации, т. е. напряжение, вызывающее развитие шейки . [c.262]

I — первая Гуковская область II — вторая гуковская область (образование шейки, холодная вытяжка) III — область деформационного размягчения IV — область деформационного упрочнения V — разрушение. [c.281]

Если из шейки вырезать новый образец и подвергнуть его растяжению в направлении, перпендикулярном к первичной вытяжке, то снова образуется шейка, но ориентация кристаллических областей в ней будет перпендикулярной к направлению их в утолщенной части образца. Этот процесс изменения ориентации кристаллических участков называется рекристаллизацией и объясняется тем, что усилия, стремящиеся оторвать одни цепи от других, способствуют плавлению. Поэтому, когда направление растягивания перпендикулярно к направлению кристаллических областей, происходит плавление этих областей и обр-азование новой структуры, у которой кристаллические участки направлены вдоль растягивающих сил. Образование шейки наблюдается у кристаллических и аморфных полимеров, но ряд полимеров (например, триацетат и нитрат целлюлозы) растягивается без образования шейки. [c.19]

Молекулярные движения в полимерах ниже температуры стеклования. Важной особенностью твердых полимеров, способных к холодной вытяжке, является возможность осуществления в них крупномасштабных сегментальных движений при температуре ниже температуры стеклования. Эта возможность особенно наглядно выявляется при исследовании низкотемпературного отжига полимерных стекол. Влияние отжига на механические и теплофизические свойства стеклообразных полимеров подробно рассмотрено в работах Петри и др. [30—33]. Установлено, например, что отжиг аморфного полиэтилентерефталата при 50 °С приводит к потере его способности деформироваться с образованием шейки, так что образец разрушается при малых (около 4 %) удлинениях даже при весьма низких скоростях деформации (10%/мин). Отжиг ниже температуры стеклования приводит также к заметному изменению объема, энтальпии, динамического модуля сдвига и механических потерь. Изменение перечисленных характеристик полимеров зависит от длительности отжига, однако при каждой температуре после достижения некоторого равновесного стеклообразного состояния отжиг перестает влиять на свойства полимера. Если же полимер нагреть выше Гс и после этого закалить резким охлаждением, то все неравновесные (зависимые от длительности отжига) характеристики образца восстанавливаются. Изменения показателей физических свойств полимера в зависимости от условий его отл и- [c.8]

Поскольку фибриллизация полимера происходит в процессе его холодной вытяжки, рассмотрим подробнее явление образования шейки. Как известно, шейка возникает в каком-то одном месте образца, после чего по мере развития деформации распространяется на всю рабочую часть. Как уже отмечалось, независимо от исходной структуры полимера материал шейки имеет фибриллярную структуру. Поэтому наиболее важной является переходная область на границе между ориентированной и неориентированной частями. В работе [68] было проведено [c.14]

Низкие температуры. Известно, что вытяжка стеклообразных и кристаллических полимеров на воздухе [1] происходит с образованием шейки без заметного нарушения сплошности материала. При понижении температуры достигается температура хрупкости полимера, после которой в полимере не образуется шейка, а разрушение происходит при малых значениях деформации, так же, как в случае хрупких иизкомолекулярных тел. Однако дальнейшее понижение температуры, до температур, близких к температуре конденсации газов, в среде которых проводят деформацию (N2, Ar, О2, СО2 и т. д.), приводит к неожиданному появлению значительной пластичности полимера. В области температуры, близкой к температуре конденсации каждого из газов, резко возрастает разрывное удлинение полимера и уменьщается предел его текучести. В результате этого на зависимостях разрывного удлинения и предела текучести от температуры появляется максимум в области весьма низких температур. В то же время деформация тех же полимеров при таких низких температурах в вакууме или гелии не приводит к появлению заметной пластичности. Пластическая деформация такого рода осуществляется в полимере без образования шейки, путем воз- [c.108]

ВЫТЯЖКА И ОБРАЗОВАНИЕ ШЕЙКИ [c.160]

Большой интерес, проявляемый промышленностью к таким изделиям, послужил причиной интенсивных исследований морфологических изменений, происходящих в волокне в процессе холодной вытяжки [42]. Результаты этих исследований показали, что образование шейки не связано с локальными повышениями температуры, которые вызывали бы плавление кристаллитов и приводили к течению полимера, сопровождающемуся изменениями структуры. Более того, даже допущение об общем размягчении растягиваемого образца не позволяет объяснить механизм шейкообразования. Оказывается, образование шейки является результатом разрушения кристаллитов поликристаллических композитов, инициированного напряжениями. Молекулярную модель морфологических изменений, происходящих при холодной вытяжке (образовании шейки), можно описать следующим образом (рис. 3.16) [7]. [c.65]

На основании такого доказательства можно сделать вывод, что во время исходных стадий образования шейки и вытяжки X < 3) частично кристаллических полимеров не происходит разрыва большого числа цепей. Этот вывод полностью соответствует модели Петерлина пластического деформирования частично кристаллических полимеров. Как показано в гл. 2 (разд. 2.2.2), на ранних стадиях пластического деформирования происходит деструкция исходной сферолитной текстуры и ее преобразование в новую микрофибриллярную структуру. В процессе преобразования наиболее сильно нагружены межсферо-литные проходные молекулы, и, вероятно, некоторые из них разрываются. Однако проходные молекулы между кристаллическими блоками обычно не разорваны на данной стадии и служат для образования микрофибриллярной структуры. [c.308]

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]

Включаются деформационные потери при образовании мик-ротяжей в трещине серебра . При достижении предела вынужденной эластичности происходит вытяжка с образованием шейки [c.288]

Ориентированные полимеры получают в промышленности в результате ориентацпонной вытяжки исходных неориентированных волокон или плепок. При этом подбирают температуру и скорость вытяжки так, чтобы ориентация шла преимущественно без образования шейки, при минимальных напряжениях. Это достигается максимальным приближением температуры к Тс или 7 пл или даже 1К1гревапием чуть выше температуры размягчения. [c.193]

Исследование проницаемости пленок из сополимера этилена с дибутилмалеинатом по отношению к Не, Аг и СН4, растянутых на холоду до 500—600%, показало что одноосная вытяжка приводит вначале к незначительному снижению проницаемости и не изменяет кажущейся энергии активации проницаемости до значений растяжения не более 490%). Однако при дальнейшем растяжении в области образования шейки значения проницаемости снижаются, а энергии активации проницаемости возрастают. Авторы предполагают, что растяжение полимера в области образования шейки приводит к ориентации молекул в аморфных областях, это способствует снижению подвижности сегментов и соответственно уменьшению проницаемости. Значительное уменьшение проницаемости полипропиленовых пленок при их ориентации наблюдалось в работе Близкие к указанным результатам были получены Брандто и Бойером Было показано, что коэффициенты диффузии и растворимости газов изменяются при растяжении таких частично кристаллических полимеров, как полиэтилен, полипропилен и найлон. Величина и направление этих изменений зависят от свойств диффундирующего вещества и температуры эксперимента. Ориентация аморфного поливинилбутираля не влияла на коэффициент диффузии. [c.150]

Необходимо отметить, что вытягивание нитей со сферолитной структурой часто протекает с образованием шейки. При этом сфе-ролитная структура исходного образца скачкообразно превращается в фибриллярную, ориентированную в направлении вытяжки [157]. Деформация с образованием шейки характерна также и для вискозных гелеобразных нитей [172, 173]. На рис. 7.54 показана кривая деформации вискозной модельной нити, сформованной в сульфат-аммонийной ванне [172]. При ее вытягивании наблюдается образование шейки, которая затем распространяется по образцу. Вначале при деформации 5—10% наблюдается резкое возрастание напряжения — разрушается сферолитная структура и образуется шейка. Затем шейка распространяется по образцу при постоянном напряжении. После вытягивания на 150% напряжение начинает снова возрастать. [c.234]

Показанное построение называют диаграммой Консидера оно полезно для решения вопроса о том, будет ли в процессе растяжения полимера происходить образование шейки и осуществляться холодная вытяжка образца. [c.251]

В обычных условиях деформирования, когда образец растягивается при градиенте скорости порядка 10 с , сколько-нибудь заметное выделение тепла и повышение температуры могут происходить только в узкой области, в которой образуется шейка. Маршалл и Томпсон [13] вслед за Мюллером [14] предположили, что холодная вытяжка приводит к локальным скачкам температуры, и образовацие шейки обусловлено размягчением, которое является следствием повышения температуры материала. Устойчивость процесса растяжения в этой модели явления объясняется адиабатическим характером тепловыделений в области образования шейки при ее распространении по образцу с сохранением постоянного усилия растяжения. [c.267]

Хукуэй [151 позднее предпринял попытку объяснить процесс холодной вытяжки найлона 6,6, исходя из аналогичных соображений. Он предполагал, что в месте образования шейки, благодаря совместному действию гидростатического растяжения и повышения температуры, реализуются условия, необходимые для плавления полимера. Представление о локальном плавлении полимера в месте образования шейки играет важную роль для объяснения структуры материала, получаюш ейся в результате его холодной вытяжки. Найлон в нерастянутом (неориентированном) состоянии — высококристаллический материал. Если кристаллы не разрушаются в процессе образования шейки и вытяжки поли- [c.268]

Нет никаких сомнений, что заметные скачки температуры действительно возникают при обычных скоростях растяжения, так что представления Маршалла и Томпсона очень существенны для понимания процесса образования шейки в целом. Однако прямые калориметрические измерения показали [16], что при низких скоростях растяжения повышение температуры столь мало (не более 10 °С), что этот эффект не может объяснить образования и распространения шейки как следствие адиабатического разогрева. Позднее это было в явной форме продемонстрировано Лазуркиным [17], который осуществил холодную вытяжку резин (ниже их температуры стеклования) при очень низких скоростях в ква-зистатических условиях. Винсен 13] подтвердил этот результат, показав, что холодная вытяжка полиэтилена может осуществляться при очень низких скоростях растяжения в области комнатных температур. [c.269]

На температурной зависимости сгр полистирола (ПС) [6.47] (рис. 6.22) можно определить четыре температурных интервала. Интервал / соответствует квазихрупкому разрушению, причем температура квазихрупкости Гкхр находится при 50—60°С (температура хрупкости Г-хр У ПС, как и у ПММА, находится ниже О С). В этом интервале 0р = ЗО МПа, а разрывная деформация Ёр мала и составляет 2%. Интервал II соответствует переходу к пластическому разрушению с образованием шейки (арЯ 3 МПа и ер = 20%). В интервале III полимер разрушается при большой вытяжке ниже температуры стеклования (вынужденная Бысокоэластическая деформация). При этом ориентация велика, и образец перед разрушением полностью переходит в шейку. В интервале IV разрывная деформация уменьшается и разрушение происходит при меньшей вытяжке вплоть до Тс ЮО С. Прочность в интервале III (рассчитанная на начальное сечение) равна 2—6 МПа, а в интервале IV снижается до 0,2—0,6 МПа. [c.188]

Деформации сферолитов в условиях высокотемпературной (при температурах близких к Тпл) и низкотемпературной вытяжки (Гст < Гв Гком) протекают внешне различно. При низких Гв деформация неоднородна и приводит к образованию шейки, при высоких Гв переход к микрофибриллярной структуре становится более однородным и постепенным. Вклад различных мод деформации в условиях низко- и высокотемпературной вытяжки неодинаков. Но механизм превращения сферолитной структуры в микрофибриллярную остается одним и тем же. [c.208]

Цурута, Аримото и Ямада считают, что образование шейки в процессе холодной вытяжки волокна поликапролактама обусловлено локальным выделением тепла при вытяжке и наблюг дается лишь в определенных условиях холодной вытяжки, зависящих от природы внутренней структуры волокна и, вероятно, тесно связанной с эластической дисперсией в области стеклования. [c.415]

Таким образом, кроме хорошо известного способа развития вынужденной эластической деформации с образованием шейки, существует еще один вид холодной вытяжки полимера — возникновение и развитие специфических микротрещин. Оба вида холодной вытяжки приводят к образованию фибриллизован-пого ориентированного материала различие заключается в том, что в первом случае фибриллы слипаются в монолитную шейку, а во втором оказываются разобщенными в объеме микротрещин. Принципиального различия между этими видами неупругой деформации полимера не существует, о чем свидетельствует как близость энергетических параметров обоих видов пластической деформации [97], так и морфологическое сходство получаемых материалов [98]. И в том, и в другом случае на первой стадии на концентраторе напряжения появляется зародыш локализованной деформации фибриллярной структуры (рис. 1.9,а). Дальнейшая эволюция этого зародыша в процессе деформации во многом определяется процессами, протекающими на поверхности раздела фаз, и в первую очередь — межфазной поверхностной энергией. Холодная вытяжка в присутствии адсорбционноактивной жидкости сопровождается ее капиллярным всасыванием [99] в объем концентратора напряжения, адсорбцией на возникающей высокоразвитой поверхности и, следовательно, эффективным понижением межфазной поверхностной энергии полимера (рис. 1.9,6). [c.26]

Как было показано, термомеханическое поведение аморфных высокодисперсных ориентированных полимеров существенно отличается от поведения полимеров, ориентированных на воздухе с образованием шейки. Не менее интересные особенности термомеханического поведения обнаруживают и кристаллизующиеся аморфные полимеры, ориентированные в ААС. Известно, что процессы кристаллизации, происходящие при нагревании полимера, оказывают существенное влияние на его термомеханические свойства. Так, ориентированный путем холодной вытяжки ПЭТФ, способный легко кристаллизоваться при нагревании, не восстанавливает свои размеры полностью при отжиге в области температуры стеклования, в отличие от ориентированных аморфных полимеров. Таким образом, можно полагать, что кристаллизация также будет влиять на термомеханические свойства стеклообразных полимеров, деформированных в адсорбционноактивных средах. [c.78]