Явление вынужденной эластичности

Все предложенные объяснения явления вынужденной эластичности сводятся к тому, что это явление вызвано смещением сегментов соседних цепей при изменении конформационного состояния последних. В процессе вынужденной эластичности неориентированных термопластов в цепях не образуется больших осевых напряжений и даже не обнаруживается никакого разрыва цепей при деформациях, меньших деформации вынужденной эластичности у. Вынужденная эластичность соответствует началу сильного ориентационного деформирования. Обычно она сопровождается уменьшением сопротивления материала деформированию, уменьшением поперечного сечения образца в плоскости, перпендикулярной к направлению пластического растяжения, и повышением температуры вследствие частичного превращения механической работы в тепло. Ослабление материала и его термическое размягчение при постоянном значении истинного напряжения приводят к пластической нестабильности. При растяжении образца вдоль его оси эта нестабильность становится очевидной вследствие [c.305]

При малых напряжениях в высокоэластическом состоянии проявляется процесс, напоминающий явление вынужденной эластичности, так как при некотором критическом напряжении происходит разрушение вторичных узлов пространственной сетки и изменяется сопротивление эластомера деформированию. Этот релаксационный процесс объясняется существованием микрообластей, образующих со свободными цепями пространственной сетки дополнительные вторичные узлы нехимического происхождения, которые распадаются при достижении критического напряжения. [c.141]

Большие деформации, развивающиеся в стеклообразных полимерах под влиянием больших напряжений, были названы вынужденно-эластическими, а само явление — вынужденной эластичностью. При вынужденно-эластической деформации не происходит смещения центров тяжести макромолекул друг относительно друга. Как и при высокоэластической деформации, изменение формы образца происходит за счет изменения конформаций макромолекул. Однако в отличие от высокоэластической деформации этот процесс при данной температуре практически необратим. [c.156]

Явление вынужденной эластичности. Для стеклообразного состояния полимеров характерны малые величины деформации при небольших напряжениях. Однако в отличие от простых низкомолекулярных стекол (канифоль, силикатное стекло и т. п.), стеклообразные полимеры сохраняют в некотором интервале температур способность подвергаться при приложении больших усилий значительным деформациям, достигающим иногда сотен процентов. Высокомолекулярные стекла приобретают хрупкость часто при температурах на много десятков градусов ниже темперагуры стеклования. Способность стеклообразных полимеров значительно деформироваться без разрушения и обусловливает возможность такого широкого применения их в технике. [c.227]

Большие деформации, развивающиеся в стеклообразных полимерах лишь под влиянием значительных напряжений, но близкие по своей природе к высокоэластическим, были названы А. П. Александровым вынужденно-эластическими, а само явление — вынужденной эластичностью . [c.228]

Стеклование эластомера сопровождается изменением его механических свойств увеличиваются жесткость и модуль упругости. Для полимеров в застеклованном состоянии, как и для низкомолекулярных стекол, характерна упругая деформация (модуль упругости кгс/см ). Лишь при очень высоких напряжениях возможно развитие больших деформаций (явление вынужденной эластичности ). Рост модуля упругости при- [c.11]

Влияние напряжения на время жизни структурных элементов, выражающееся в снижении энергии активации кинетических процессов (по Эйрингу, Александрову и Гуревичу). Если элементы структуры представляют собой сегменты, то с этим механизмом связано явление вынужденной эластичности, возникающее при деформировании полимера в стеклообразном состоянии. [c.57]

Переработка полимеров связана с изменением их физического состояния в результате нагревания или, наоборот, охлаждения. В производстве пленок процессы формования происходят зачастую в переходных областях в области температуры стеклования — ориентация пленок, основанная на явлении вынужденной эластичности в области температуры текучести — каландрование поливинилхлорида и получение полых изделий из жестких пленок методами вакуумного и пневматического формования, при которых основную роль играют пластические деформации полимера. В этих областях в наибольшей степени проявляются релаксационные процессы, зависящие от температурно-временного режима переработки и свойств перерабатываемого полимера. [c.49]

Явление вынужденной эластичности изучено для ряда твердых аморфных полимеров с позиций теории Эйринга. Особый интерес представляют обнаруженные вспомогательные переходы в этих полимерах, которые выступают в явной форме при анализе зависимостей предела вынужденной эластичности от температуры и ско- [c.142]

Вся совокупность явлений вынужденной эластичности, в общем, хорошо описывается одним средним временем релаксации, зависящим от температуры и напряжения. В области больших напряжений существенно снижается начальный активационный барьер релаксационного процесса и, как видно из уравнения (1.43), время релаксации снижается настолько, что становится возможной быстрая перестройка структуры . [c.158]

Явление механического стеклования обычно рассматривается при малых напряжениях и деформациях, когда структура полимера не изменяется. При больших напряжениях у полимеров возникают качественно новые явления — вынужденноэластическая деформация и разрушение. Большие напряжения влияют существенно и на время релаксации, а возникающие при этом деформации изменяют структуру полимера (ориентация и др.). Высокоэластическая деформация может наблюдаться и у твердых полимеров (аморфных и кристаллических), но при нагрузках, превышающих некоторый предел, — так называемый предел вынужденной эластичности о . Ниже этого предела твердый полимер деформируется подобно обычному низкомолекулярному твердому телу, выше — развивается высокоэластическая деформация, называемая в этом случае вынужденноэластической. Вынужденная эластичность (холодное течение) появляется у кристаллических полимеров ниже температуры плавления, у аморфных ниже температуры стеклования и характеризуется обратимостью вынужденных больших деформаций. Обратимость деформации наблюдается при нагревании до температур, близких к температурам стеклования или плавления. Явление вынужденной эластичности существенно для понимания фрикционных свойств твердых полимеров, так как оно объясняет формирование фактической площади контакта твердого полимера под нагрузкой. [c.25]

Явление вынужденной эластичности [c.98]

Маршалл и Томпсон [144] исследовали явление вынужденной эластичности волокон полиэтилентерефталата, обнаруживаемое при растяжении на двух роликах, вращающихся с различной скоростью. [c.307]

Наконец, наиболее интересным оказывается сочетание температурных точек, приведенное на рис. 1.3, е. В этом случае переход Т р лежит ниже Г, области эксплуатации Т — Т" отвечает механическое поведение полимера, характеризуемое явлением вынужденной эластичности лежит выше Г", а не превышает р, что позволяет перерабатывать полимер в волокно наиболее экономичным способом, т. е. через расплав. Приближением к этому идеальному случаю являются такие полимеры, как полиэтилентерефталат и алифатические полиамиды (капрон и найлон 6,6). Характеристики этих полимеров таковы для полиэтилентере-фталата — точка вторичного температурного перехода около —50, Тс 100 и Гпл 260° С для поликапроамида — точки вторичных переходов при —130 и —50° С, Гс 50 и 220° С. Температуры плавления этих полимеров близки к температурам термического распада, и поэтому нагревание расплава с целью понижения его вязкости возможно только до температур, ненамного превышающих что ограничивает [c.25]

Зависимость той или иной величины от релаксационных свойств исследуемого материала вызывает необходимость тщательной стандартизации условий опыта. После того как мы рассмотрели явление вынужденной эластичности, становится ясным, что при определении Гс механическим методом, помимо времени действия силы, большую роль играет и абсолютная величина силы. При большой величине действующей силы деформируемость материала сохранится вплоть до достижения Г р, и мы вообще не обнаружим температуру стеклования. При меньших величинах приложенного напряжения мы получим разные значения Г , в зависимости от величины действующей силы (рис. 100). [c.151]

Поскольку явление вынужденной эластичности связано с проявлением гибкости полимерной цепи под влиянием нагрузки, факторы, определяющие гибкость цепи, влияют и на величину предела вынужденной эластичности. Введение громоздких звеньев, полярных групп, понижение температуры, увеличение скорости деформации — все эти факторы приводят к увеличению предела вынужденной [c.63]

Даже при таких малых деформациях кажущийся модуль Юнга зависит от скорости деформирования. Это указывает, что Е неоднозначно определяется энергией упругого деформирования угловых связей в цепях, длиной связей и межмолеку-лярными расстояниями, но, кроме этого, характеризуется чувствительностью ко времени смещений атомов и небольших атомных групп. В следующей области деформации (1—5%) напряжение и деформация уже не пропорциональны друг другу. Здесь происходят структурные и конформационные перестройки, которые обратимы механически, но не термодинамически. В этом случае говорят о неупругом (вязкоупругом в узком смысле), или параупругом, поведении. За пределом вынужденной эластичности начинается сильная переориентация цепей и ламеллярных кристаллов, а сам процесс обычно носит название пластическое деформирование . Под чисто пластическим деформированием можно понимать переход от одного равновесного состояния к другому без внутренних напряжений. Последнее особенно важно в связи с тем, что следующая после предела вынужденной эластичности деформация связана главным образом с механически обратимыми неупругими конфор-мационными изменениями молекул, а не с их перемещением друг за другом. До тех пор пока не достигнуто состояние равновесия с помощью соответствующей термообработки, сильно вытянутые образцы могут в значительной степени возвращаться в исходное состояние после снятия напряжения. Исходя из содержания настоящей книги, основное внимание следует уделять не процессам, вызывающим или сопровождающим молекулярную переориентацию (которая в основном понимается как эффект упрочнения), а процессам повреждения, т. е. разрыва цепи, образования пустот и течения. Последние процессы постепенно нарастают в области деформаций сразу же за пределом вынужденной эластичности вплоть до окончательного разрушения. К числу процессов, вызывающих повреждения, следует также отнести явление вынужденной эластичности при растяжении или образование трещины серебра в стеклообразных полимерах, которые будут рассмотрены в гл. 9. [c.38]

Вынужденная эластичность при сдвиге, т. е. начало сильных межсегментальных смещений в неориентированном термопласте, отчетливо проявляется на кривой напряжение—деформация. В испытаниях на растяжение обычно имеет место падение условного напряжения, а точку вынужденной эластичности определяют как точку максимума нагрузки (рис. 2.10, кривые бив). В других видах испытания, например в испытаниях на сжатие, может происходить падение нагрузки или его может не быть совсем, но всегда можно отметить резкое уменьшение йа/ёг. Важное явление вынужденной эластичности интенсивно исследовалось. Обзорные статьи по данному вопросу публиковались в последние годы почти ежегодно, например [114, 154—164]. [c.303]

Явление вынужденной эластичности. Для стеклообразггого состояния полимеров характерны малые величины деформации при небольших напряжениях Однако в отличие от простых низкомолекулярных стекол (канифоль, силикатное стекло и т. п ) стеклообразные полимеры сохраняют в некотором интервале температур способность подвергаться при приложении больших ус]1лий значи-те.1ьным деформациям, достигающим иногда сотен процентов. [c.209]

Следует заметить, что механизм разрушения одного и того же полимера может быть различным в зависимости от того, в какой области температур испытывается образец. Например, ниже температуры хрупкости большинство полимеров могут испытывать разрушение, протекающее как по атермическому (гриффитовскому), так я по термофлуктуационному механизму разрушения. Вблизи ОК, где тепловое движение, по-видимому, не играет большой роли и не влияет на кинетику роста микротрещии, разрушение полимеров иредставляет собой атермический процесс. При более высоких температурах (но не выше Гхр), когда тепловые флуктуации определяющим образом влияют на долговечность, разрушение полимеров представляет собой термофлуктуа-ционный цроцесс. В случае твердых полимеров ири температурах Тхр<Т<Т0 возможен как термофлуктуаци-онный, так и релаксационный механизм разрушения. Последний связан с образованием трещин серебра и возникновением вынужденно-эластических деформаций. Явление вынужденной эластичности, природа которого была выяснена Александровым [21], заключается в том, что под действием больших напряжений аморфный полимер, находящийся в стеклообразном состоянии, способен испытывать большие деформации. Остаточная деформация, возникшая в полимере, сохраняется, если он находится в стеклообразном состоянии, но исчезает, если его нагреть выше ТВ работах Александрова [21] и Лазуркина [22] было показано, что вынужденная эластичность имеет релаксационный характер. Долговечность полимера, находящегося в области температур, в которой возможна вынужденно-эластическая деформация, будет определяться в основном временем, н течение которого трещины серебра распространятся на значительную часть образца. [c.301]

Ниже Гс эластомер представляет собой стеклообразное тело, способное лишь к небольшим упругим деформациям с высоким модулем упругости Ы0= МПа (ЫО кгс/см ). Однако при определенных условиях и ниже Тс могут развиваться большие деформации. Появление больших деформаций в аморфных полимерах ниже Тс носит название явления вынужденной эластичности. Вынужденная эластичность была впервые обнаружена в работах Ю. С. Лазуркина [53]. Объяснение этого явления обычно дается на основе представлений Г. И. Гуревича [47], развитых позднее М. М. Резниковским, Б. А. Догадкиным и Г. М. Бартеневым [48], о влиянии напряжения, приложенного к образцу, на в температурной зависимости времени релаксации [см. формулу (8.30)]. Приложение достаточно больших напряжений о к образцу, находящемуся ниже Тс, может настолько уменьшить время релаксации т, что за время опыта в образце разовьется большая доля высокоэластической деформации. После снятия нагрузки развившаяся деформация не исчезает, она остается залмороженной , так как т принимает свое первоначальное значение. [c.322]

Опыт показывает, что даже при очень малых напряжениях (или реформациях) всегда наблюдается релаксация напряжения. По- кольку для области небольших механических воздействий харак-герна пропорциональность между скоростью спада напряжения и его величиной, можно говорить о принципиальном ее отличии от области больших напряжений. Наблюдаемое при больших напряжениях явление вынужденной эластичности всегда связано с нелинейной [c.161]

Большие деформации полимеров в стеклообразном состоянии обычно объясняют явлением вынужденной эластичности. Изучение этого вида деформации было начато в работах Александрова и Лазуркина [40, 41] и продолжается до последнего времени [42—57], причем расширяются представления об этом виде деформации. Характерной особенностью процесса вынужденной высокоэластической деформации (ВВЭД) является явно выраженная локализация, вызванная неоднородностью структуры [45, 51]. Процесс ВВЭД сближается с пластической деформацией благодаря термодинамической необратимости. При развитии ВВЭД помимо затрат работы на развитие эластической деформации упругого последействия и на увеличение упругой энергии часть работы переходит в тепло. Вынужденная высокоэластическая деформация похожа на пластическую (например, металлов) таким чисто внешним признаком, как образование шейки. В то же время ВВЭД отличается геометрической обратимостью, а такой характерный признак ВВЭД, как образование шейки, — типично кинетический процесс [51]. [c.138]

Под влиянием значительных напряжений в стеклообразных полимерах могут развиваться большие деформации, близкие по своей природе к высокоэла-стнческим. Их называют вынужденно-эластическими, а само явление — вынужденной эластичностью. [c.166]

Описанное явление вынужденной эластичности иллюстрирует способность стеклообразных полимеров выдерживать без разрушения большие (десятки процентов) необратимые деформации после того, как напряжение, действующее на образец, превысит предел вынужденной эластичности Ств. э (приблизительно соответствует максимуму на рис. III. 1). Обычно под Ов.э понимают напряжение, выше которого деформация образца из идеальноупругой (т. е. полностью обратимой) переходит в пластическую (необратимую), хотя такое определение следует признать условным ввиду того, что оба этих вида деформации наблюдаются практически на всех участках кривой а — X [124]. Значения Ов. э зависят не только от температуры, но и от скорости иагружеиия образца, и поэтому они, вообще говоря, не могут быть признаны конкретной материальной характеристикой полимера. Тем не менее, предел вынужденной эластичности является полезным качественным критерием начала необратимого изменения структуры при нагружении исходного стеклообразного образца. [c.98]

Большая группа работ в 50-е годы (некоторые из них были начаты раньше) была выполнена Ю. С. Лазуркииым и другими учеными по исследованию закономе рно стей и механизма явления вынужденной эластичности стеклообразных полимеров [188—190]. В этих работах было на большом материале показано, что вынужденная эластичность объясняется влиянием напряжений сдвига на В1ремя релаксация, которое уменьшается вследствие снижения активационного барьера высокоэластической деформации. Было введено понятие температуры хрупкости, лежащей всегда ниже температуры стеклования, и исследовано влияние ряда основных структурных параметров полимеров (характера связей между молекулами, молекулярного веса, ориентации и др.) на предел вынужденной эластичности, темпе ратуру хрупкости и другие практические характеристики полимеров. [c.337]

Зависимость той или иной величины от релаксационных свойств исследуемого материала вызывает необходимость тщательной стандартизации условий опыта. После того, как мы рассмотрели явление вынужденной эластичности, становится ясным, например, что при определении механическим методом, помимо времени действия силы, большую роль играет и абсолютная величина силы. Ясно, что при большой величине действующей силы деформируемость материала сохранится вплоть до температур, близких к При меньших величи- [c.143]

Поскольку явление вынужденной эластичности связано с проявлением гибкости полимерной nensi под влиянием нагрузки, факторы, определяющие гибкость цепи, влияют и на величину Ов. [c.51]