Исследования долговечности полимеров

Прочность исследованных неориентированных полимеров практически не зависела от молекулярной массы, а прочность ориентированных полимеров с увеличением молекулярной массы заметно возрастала. С. Н. Журков и С. А. Абасов [640, с. 450] исследовали временную зависимость прочности волокон капрона с различной молекулярной массой и с разной степенью ориентации. Изменение молекулярной массы достигалось фотодеструкцией. Было показано, что влияние молекулярной массы на долговечность обусловлено изменением структурно-чувствительного коэффициента у, входящего в уравнение долговечности. Энергия активации разрыва и постоянная Тц не зависели ни от ориентации, ни от молекулярной массы полимера. Полученные данные хорошо описываются следующей зависимостью [c.176]

Установка такого типа использовалась в ряде исследований долговечности полимеров [101] и кристаллов [102] в вакууме и инертной среде. [c.38]

Несомненно правильнее и содержательнее указывать долговечность полимерного образца, находящегося под действием постоянного заданного напряжения в изотермических условиях. Подробные исследования многих полимеров показали, что существует сравнительно простая зависимость между долговечностью т (т. е. длительностью существования напряженного тела до его разрушения), напряжением о и абсолютной температурой Т [c.275]

Исследования долговечности полимеров [c.76]

Завершая обсуждение экспериментальных данных по исследованию долговечности полимеров под нагрузкой, можно, как и для металлов, отметить структурную нечувствительность коэффициентов Tq и Uq. При вариации пластификации, ориентации и молекулярного веса параметры уравнения (4) to и Uq остаются неизменными. Вместе с тем коэффициент у заметно изменяется во всех этих случаях. [c.84]

В отдельных местах полимера в результате слияния микротрещин появляются макротрещины, которые растут ускоренно. Закономерности роста таких магистральных, макроскопических трещин наиболее обстоятельно изучены на полимерах. Исследования кинетики сквозных магистральных трещин проводились на тонких пленках из полимеров (производные целлюлозы), где время роста магистральной трещины составляло большую часть долговечности полимера. Развитие магистральной трещины является ускоренным [c.325]

Со времени появления высокомолекулярных соединений начались исследования по определению их долговечности. Был предложен ряд методов сравнения продолжительности эксплуатации полимеров в природных условиях и в условиях искусственного старения. И хотя в настоящее время разработаны стандарты проведения искусственного старения, исследователи еще не пришли к окончательному выбору наиболее надежных методов определения долговечности полимеров. На основе теоретических исследований и многолетней практики применения полимеров в различных областях науки и техники определена степень их стойкости в условиях эксплуатации, что позволяет четко разграничить области их применения. [c.10]

Рассмотрим, в какой мере характеристики прочности являются структурно-чувствительными и на каком уровне изменения структуры меняются параметры рассмотренных уравнений. В качестве примера используем сравнительное исследование долговечности и разрушающего напряжения аморфного линейного полимера — полистирола, которое проводилось на пленках и интервале температур 293—373 К. В этом интервале наблюдается структурный переход от стеклообразного состояния к высокоэластическому. [c.239]

Из данных таблицы видно, что прямая связь между расчетным значением поверхностной энергии на границе твердое тело — жидкость и долговечностью отсутствует. Наоборот, при контакте с жидкими веществами в пределах одного гомологического ряда наблюдается обратное изменение поверхностной энергии и долговечности полимера. При переходе от низшего к высшему гомологу 7тж падает, а N возрастает. Подобная закономерность наблюдается во всем исследованном интервале действующих на образец напряжений от 24,5 до 82,5 МПа для ПММА и от 18,0 до 68,0 МПа для ПВХ. [c.187]

Для большинства исследованных твердых полимеров температура хрупкости Тхр лежит ниже 0°С (обычно Тхр——ЗОч-—50 °С). Основные данные по их долговечности получены выше Тхр [5.4], следовательно, временные зависимости прочности, [c.124]

Выбор того или иного критерия оценки зависит от многих факторов. В некоторых случаях при оценке долговечности покрытий необходим комплексный подход, т. е. использование нескольких критериев оценки. Примером этого могут служить работы, проводимые Зуевым с сотрудниками, по исследованию долговечности полимерных покрытий в напряженном состоянии с учетом химической деструкции и проницаемости [51, 73]. Расчетным и экспериментальным путем ими была исследована долговечность полимеров по коэффициентам диффузии в отсутствие коррозионного растрескивания, а [c.49]

Основной вывод может быть сформулирован так долговечность полимера (время до разрушения) остается одинаковой независимо от того, действует ли это напряжение непрерывно до разрушения или периодами (короткими или длинными), чередующимися с периодами отдыха . Этот вывод был подтвержден при исследовании текстильной пряжи, отдельных волокон и жгутов хлопка, шнуров найлона и волокон разных видов искусственного шелка. Кроме того, этот результат был зафиксирован при исследовании полиметилметакрилата, капрона, вискозы. [c.133]

Под действием напряжений скорость деструктивных процессов в жесткоцепных полимерах повышается и долговечность снижается. В работах [442—445] показано, что долговечность ориентированных полимеров в вакууме значительно выше, чем на воздухе, и что в первом случае разрушение происходит вследствие термической, а во втором — вследствие термоокислительной деструкции цепей. При исследовании полиамидов, полиэтилена, полипропилена, волокон хлопка, шелка обнаружено, что при больших степенях ориентации долговечность полимеров в вакууме и на воздухе становится одинаковой или даже долговечность на воздухе превышает долговечность в вакууме. В то же время природа макрорадикалов и состав летучих продуктов, образующихся в процессе разрушения полимеров в вакууме и на воздухе, различны количество кислородсодержащих продуктов механохимического распада полимера в вакууме на порядок меньше, чем при распаде на воздухе [446— 449]. [c.218]

Данные о влиянии высокого давления на прочностные свойства эластомеров практически отсутствуют. Однако для приблизительной оценки влияния давления на прочностные свойства эластомеров можно воспользоваться данными для жестких полимеров. Результаты исследования долговечности жестких полимеров показали [468], что у аморфного полистирола при гидростатическом давлении силоксановой жидкости в несколько кбар долговечность возрастает на 20 порядков. По-видимому, для эластомеров можно ожидать еще более сильного влияния давления на прочностные свойства при малых деформациях. Это обусловлено большим уменьшением свободного объема у эластомеров, чем у жестких полимеров, увеличением межмолекулярных взаимодействий и уменьшением подвижности макромолекул. [c.233]

Зависимость параметров уравнения для долговечности от молекулярного веса полимера. При постановке исследований влияния молекулярного веса полимера на параметры уравнения для долговечности в работе [198] было обращено внимание на то обстоятельство, что при приготовлении ориентированных волокон из полимеров с разным молекулярным весом одинаковая вытяжка не обеспечивает одинаковую степень ориентации. Это затрудняет разделение влияния ориентации и молекулярного веса на прочность полимера. Поэтому в [198] был избран иной способ получения полимерных образцов одинаковой ориентации и вместе с тем разного молекулярного веса способ облучения. Применение этого метода позволило надежно разделить влияние молекулярного веса и ориентации на долговечность полимера под нагрузкой. [c.82]

Временная зависимость прочности полимеров, рассмотренная в предыдущих разделах, наблюдается при действии на материал постоянных нагрузок (напряжений). Это явление было названо статической усталостью или длительной прочностью материала [12 11.31]. Результаты экспериментальных и теоретических исследований статической усталости полимеров являются фундаментальными в выяснении природы и механизмов разрушения этих материалов, а также для инженерной оценки и прогнозирования долговечности изделий. [c.329]

Словом, данные о разрывах молекул оказались в весьма хорошем соответствии с тем, что предсказывалось исследованием долговечности и уже было подтверждено изучением перенапряжений в нагруженных полимерах. [c.252]

Влияние ионизующей радиации на кинетику ползучести полимеров. Выводы о тесной взаимосвязи между скоростью ползучести и долговечностью и о существенной роли разрывов химических связей в макромолекулах полимеров на развитие как их разрущения, так и деформирования, полученные на основе изучения влияния УФ-облучения на кинетику ползучести и разрушения, подтвердились и в результате последующего изучения воздействия высокоэнергетического ионизующего излучения на ползучесть и долговечность полимеров. Наиболее систематические и детальные исследования природы радиационной ползучести полимеров при воздействии высокоэнергетического излучения и выявлении важной роли разрывов химических связей в развитии деформирования и разрушения выполнены в работах [793—800]. [c.516]

Наиболее подробно будут освещены результаты опытов по влиянию на долговечность полимеров под нагрузкой ультрафиолетового облучения. Менее подробно упоминаются исследования с использованием других видов ионизующих излучений и агрессивных сред. [c.409]

Температурно-силовая зависимость долговечности полимеров в условиях УФ-облучения. Исследование влияния УФ-облучения на механические свойства полимеров оправдываются как практическими, так и научными интересами. [c.409]

Методически исследования долговечности и скорости роста трещин для полимеров в условиях УФ-облучения производились на тех же рычажных установках, что и испытания без облучения (см. 1 гл. I). Облучение образцов под нагрузкой проводилось лампами типа ПРК с применением кварцевых линз. Поток энергии УФ-излучения в области длин волн от 230 до 270 нм контролировался при помощи термостолбика и поддерживался в течение опыта постоянным. [c.411]

При проведении исследований по влиянию УФ-облучения на долговечность полимеров следует учитывать то обстоятельство, что УФ-излучение довольно сильно поглощается в полимерах, так что слой, отвечающий ослаблению первичного пучка в два раза, составляет, как правило, несколько десятков микрон [776]. Поэтому, чтобы можно было считать объем образцов более или менее равномерно пронизываемым УФ-лучами, образцы (волокна или пленки) брались соответствующей небольшой толщины 20 30 мкм. (Для выявления роли поверхности в процессе разрушения можно специально брать образцы большой толщины, но это — отдельный вопрос [771].) [c.411]

Прежде чем говорить о природе механического разрушения полимеров, рассмотрим некоторые экспериментальные данные. Уже первые исследования долговечности (т) полимерных материалов показали, что зависимость lg т от напряжения при постоянной температуре носит линейный характер. В дальнейшем систематические иссле- [c.379]

Это предсказание было подтверждено экспериментально при исследовании долговечности полистирола под нагрузкой в условиях гидростатического сжатия полимера [80]. Снижение молекулярной подвижности при сжатии резко увеличивает долговечность полимера например, при 18 °С и а = 10 кгс/мм изменение внешнего давления от 1 до 6000 бар увеличивает долговечность полимера X на 10 порядков. Главной причиной повышения долговечности является увеличение 17 от 31 до 72 ккал моль при повышении давления, от 1 до 6000 бар (рис. У1.45), которое свидетельствует о смене цепного механизма разрушения неценным. [c.302]

Для полностью ориентированного и неориентированного полимера под действием постоянного одноосного напряжения Оо приходится решать систему уравнений (3.26), (3.28) и (3.29). Случай полностью ориентированного полимера исследован Тобольским и Эйрингом. Предполагается, что на все элементы действует постоянное напряжение Ч ", которое возрастает обратно пропорционально уменьшению числа неразрушенных элементов. Разрушение элемента объема наступает с разрушением его последнего элемента, т. е. когда / = 0. Долговечность элемента объема tь определяется уравнениями (3.20), (3.21) и (3.26) [c.85]

Исследования, проведенные с различными эластомерами [12.8 12.9 12.16 12.17] привели к выводу, что временная зависимость прочности эластомеров отличается от уравнения Журкова для твердых полимеров. Для эластомеров справедлив предложенный Бартеневым степенной закон долговечности следующего вида [c.338]

Жесткие полимеры имеют такое же важное значение, как и эластичные, и их эксплуатационной долговечности должно быть уделено большое внимание. Механохимическая картина утомления жестких полимеров, конечно, сложнее, и для ее выяснения требуются более тонкие методы исследования, чем в случае эластичных. Однако механохимические явления оказывают не меньшее влияние на усталостную прочность жестких полимеров, чем эластичных, и нуждаются в тщательном изучении. [c.304]

Активирующее действие света в полной мере проявляется при исследованиях фотохимических превращений полимеров в широком диапазоне длин волн. На рис. 4.4 представлены результаты исследования долговечности полимеров при облучении квантами света различной энергии [215]. Анализ электронных спектров разрушенных образцов показал, что в отсутствие облучения долговечность определяется окислительными процессами. При облучении полимера светом с длиной вопны Л = 254 нм долговечность определяется прямым фотолизом полимера при Л = 365 нм прямой фотолиз не наблюдается, однако в области малых растягивающих напряжений долговечность снижается в результате интенсификации окислительных реакций, увеличения содержания кислородсодержащих групп. [c.170]

Результаты по исследованию долговечности и термодеструкции полимеров Журкова с сотрудниками [61] привели к выводу, что в условиях опыта (температура выше 7 хр) каждая флуктуация приводит к разрыву отдельно взятой цепи полимера. Поэтому энергия термодеструкции цепей гюлимера совпадает или практически близка к энергии активации разрушения полимера. Многочисленные эксперименты С. Н. Журкова и-его сотрудников показывают, что в области квазихрупкого разрушения применимо уравнение (11.8) Журкова. Теоретически, ис.кодя из термофлуктуационной теории, к уравнению Л<.уркова можно прийти двумя путями. [c.318]

Рассмотрим прежде всего физический аспект проблемы. Систематические исследования долговечности различных полимеров проведены Журковым с сотр. [82— 91], Бартеневым [12, 14], Гулем [71, 73], Регелем [158—163] с сотр., а также другими учеными. Подробный обзор работ, относящихся к этой области, приведен в [160, 161]. Зксперименты проводились в основном при одноосном растяжении пленочных или нитевидных ориентированных образцов, находящихся в условиях ползучести. Напряжение и температура в процессе опыта не менялись. Полученные экспериментальные и теорети- [c.125]

Есть еще одно важное обстоятельство, побуждающее поступать таким образом. Согласно флуктуационной теории прочности Журксва (см. стр. 75), процесс термодеструкции полимеров протекает при любой температуре и его скорость зависит от приложенного механического напряжения. Если напряжения нет, скорость этого процесса приближается к скорости термодеструкции при данной температуре, и время жизни полимера определяется из соотношения (39) при условии а=0. Однако при малых напряжениях зависимость логарифма долговечности lgt от напряжения а отклоняется от линейной в сторону увеличения долговечности. Следовательно, при напряжениях, близких к нулю, соотношение (39) становится практически неприменимым, т. е. процесс термодеструкции в отсутствие напряжений необходимо изучать отдельно. При исследовании термодеструкции полимеров рассматривают не только формальные константы, характеризующие этот процесс, но и его механизм, продукты термического разложения и т. д. [c.140]

Как следует из табл. 2.1, энергия диссоциации изолированной химической связи Ев очень высока. По формуле (2.6) по ее значению может быть рассчитана теоретическая прочность полимера с идеальными цепями. Энергии разрыва реальных полимерных цепей оцениваются либо ио энергии активации разрушения ио, определенной из опытов по долговечности, либо по энергии термодеструкции полимеров Пв (по данным Журкова и Абасова [3.1, 3.2], эти величины для многих материалов близки друг к другу). Из данных по долговечности полимеров и работ по исследованию термодеструкции полимеров [3.3, 3.4] следует, что ио и 11в обычно составляют /з до /з Ев- [c.40]

Цитированные работы в основном посвящены исследованию механизма образования и роста трещин серебра , а не построению теории долговечности полимера в этой области температур. Как видно из рис. 7.1, переход аморфного полимера из области IV в область V происходит при температуре структурного стеклования Тс, причем, но данным Степанова с сотр. [5.37—5.45], межмолекулярные взаимодействия при переходе через Тс не претерпевают изменений. Никаких особенностей не наблюдается при Тс и на температурной зависимости прочности (см. рис. 7,1). Это указывает на то, что трещина серебра с микротяжами при повышении температуры постепенно превращается в высокоэластическом состоянии в надрыв с макро-тяжами. [c.213]

Интересные (и во многом аналогичные) особенности наблюдаются при исследовании долговечности термореактивных некаучукоподобных полимеров в широком интервале температур, охватывающем области стеклообразного и высокоэластического состояния В стеклообразном состоянии долговечность этих полимеров описывается уравнением Журкова, причем энергия активации процесса [c.149]

Недостаточно внимания уделяется также в книге исследованиям прочности полимеров, В этой области в последнее время также получены существенные результаты. Полимеры, как и все тела, подчиняются общим законггмерностям, описываемым обычно в терминах долговечности (при условии, что структура материала не изменяется в процессе испытания прочности [20]), [c.8]

С помощью наиболее совершенных из имеющихся приборов можно одновременно исследовать долговечность и нелинейные вязкоупругие свойства материалов. Тем не менее использование этой весьма дорогостоящей аппаратуры для долговременных испытаний, когда образец должен находиться в одинаковых условиях в течение нескольких дней или даже недель, нецелесообразно. Поэтому мы решили сконструировать новый прибор, в котором сочетались бы основные характеристики прибора Реовиброн, используемого для исследования малоамплитудных деформаций, с характеристиками аппаратуры, предназначенной для изучения долговечности полимерных материалов. Описываемый здесь прибор обладает следующими возможностями, которые полезно сопоставить с характеристиками серийных приборов, предназначенных для измерения реологических свойств или долговечности полимеров [c.43]

Результаты детальных исследований долговечности большого числа полимеров разнообразного химического строения с применением методов рентгеноструктурного анализа, ИК-спектроско-пии, ЭПР и других показали, что процесс микроразрушения полимерного образца состоит в основном из следующих стадий [134] [c.104]

Следует иметь в виду, что способность цепных молекул полимера изменять свою форму под действием механическух сил обусловливает упрочнение материала в процессе его разрушения. Эта способность реализуется только в определенной области температур, скоростей деформации и т. п., в которой проявляются специфические закономерности прочности полимеров, отличающиеся от общих законов прочности, характерных для низкомолекулярных тел. Даже если при обычных условиях полимер находится в стеклообразном состоянии,развитие вынужденной эластичности может обусловить отклонение от общих законов прочности. Такие отклонения были обнаружены, например, при исследовании долговечности полиматилмет-акрилата (мол. вес 2 10 , темп, размягчения 95 "С), пластифицированного 6% дибутилфталата. Заготовки подвергались предварительной ориентации при 110°С, а затем охлаждались в растянутом состоянии до комнатной температуры. Из охлажденных заготовок выпиливали образцы, которые в дальнейшем испытывались на ползучесть и долговечность при постоянных растяги-ваюолем напряжении и температуре. [c.110]

Деформационные свойства, в том числе механические потёри, являются проявлением релаксационных свойств полимеров. Влияние механических потерь на процесс разрушения поставило более широкую проблему о взаимосвязи релаксационных свойств (деформационных) и процессов разрушения в полимерах. Эта важная проблема находится в стадии развития как в теоретическом [10 11.20], так и в экспериментальном плане [11.21 11.22]. Так, замечено, что прочность испытывает на температурной зависимости скачкообразные изменения при температурах у- и -релаксационных переходов, когда изменяется молекулярная подвижность в цепях полимера. В стеклообразном состоянии существует ряд характерных температур (релаксационных переходов), в которых долговечность претерпевает изменение. Для исследования природы деформация и разрушения полимера в стеклообразном состоянии изучались ползучесть, долговечность, разрывное напряжение и ширина линии ЯМР в широком температурном интервале. Установлены следующие принципиальные положения. [c.317]

Изучение магистральных трещин интересно тем, что именно в районе вершины такой трещины и развертываются те явления, которые определяют долговечность всего тела. По закономерностям роста магистральной трещины и по особенностям рельефа поверхности разрыва образца (фрактография) можно установить наличие начального локального разрыва и оценить его размеры. Кроме того, изучение магистральных трещин позволяет конкретизировать роль субмикро- и микротрещии в процессе разрушения путем исследования этих мелких трещин в области вершины растущей микротрещины или же их следов на поверхности разрыва тела. Иногда обнаруживается повышенная концентрация субмикротрещин перед растущей магистральной трещиной, так что макротрещина продвигается уже через насыщенную разрывами зону полимера. Рост же магистральной трещины в процессе слияния ее с вырастающими ей навстречу микротрещииами сопровождается появлением характерных следов на поверхности образца — гипербол, анализируя которые можно найти скорости роста трещин, их относительную опасность , размеры и т. д. [c.326]

Релаксационные процессы в полимерах определяют их вязко-упругие свойства и влияют на прочностные свойства этих материалов. Влияние релаксационных процессов на разрушение полимеров в высокоэластическом состоянии более существенно, чем в твердом [63]. В связи с этим понять природу процессов разрушения эластомеров и физический смысл наблюдаемых закономерностей можно на пути выяснения прежде всего фундаментального вопроса о взаимосвязи релаксационных процессов с процессом разрушения. Решение этого вопроса было осуществлено в работах [12.17 12.19], где проведены широкие исследования температурной зависимости комплекса характеристик релаксации напряжения, вязкости, процессов разрушения (долговечности и разрывного напряжения). Для исследований были выбраны несшитые и сшитые неполярные эластомеры бутадиен-стирольный СКС-30 (Гс = —58° С) и бутадиен-метилстирольный СКМС-10 (Гс=—72°С), а также полярные бутадиен-нитрильные эластомеры. Условия опытов охватывали широкий диапазон напряжений и деформаций растяжения и сдвига (несколько порядков величины). Исследования физических свойств проводились для каждого эластомера на образцах, полученных при одних и тех же технических режимах приготовления образцов (переработка и вулканизация). [c.341]

Установление достоверных зависимостей долговечности от напряжения или температуры для разных полимеров помогает создать основу для прогнозирования работоспособности изделий и конструкций из полимеров. Линейная зависимость Igtp от а или от lg а позволяет вести интерполяцию, т. е. определять долговечность в пределах того интервала напряжений, который исследован экспериментально, или позволяет экстраполировать, т. е. определять долговечность при напряжениях и температурах, которые находят- [c.205]

Практическое применение реологич. исследований связано, во-первых, с возможностью сопоставлять разл. материалы по форме РУС и значениям входящих в них констант во-вторых, с использованием РУС для решения техн. задач механики сплошных сред. Первое направление используется для стандартизации техн. материалов, контроля и регулирования технол. процессов практически во всех областях совр. техники. В рамках второго направления рассматривают прикладные гидродинамич. задачи-транспорт неньютоновских жидкостей по трубопроводам, течение полимеров, пищ. продуктов, строит, материалов в перерабатывающем оборудовании, движение буровых р-ров в пластах и т.д. Для концентрир. дисперсных систем к этим задачам примыкает установление оптим. технол. режимов перемешивания, формования изделий и т. п. Для твердых тел производят расчет напряженно-деформированного состояния конструктивных элементов и изделий в целом для определения их прочности, разрывного удлинения и долговечности. [c.248]