Деформац и прочность полимеров

При использовании в качестве удлинителя цепи 3,3 -дихлор-4,4 -диаминодифенилметана получают эластомеры с высоким сопротивлением раздиру, причем лучшие результаты достигаются в системах с отношением диамин преполимер близким к 1. Отчасти это объясняется возникновением большего числа водородных связей, увеличивающих когезионную прочность полимера, что, однако, сопровождается ростом потерь уже при первом цикле деформации полимочевин — сегментированных уретанов реализуется до 90% всех потерь на гистерезис. [c.546]

Количественной характеристикой способности полимера к хрупкому разрушению является ударная вязкость. Она определяется как отношение работы разрушения поли.мера падающим грузом к площади поперечного сечения образца. Работа разрушения определяется площадью под кривой напряжение — деформация (см. рис. 9.10) и зависит, следовательно, как от прочности полимера, так и от величины деформации прн разрушении. [c.155]

Как и в первом режиме испытания, со временем кроме релаксационных процессов происходит утомление, т. е. снижение прочности полимера. Когда прочность достигнет величины заданного суммарного напряжения, произойдет разрушение. Число циклов деформации до разрушения является мерой динамической выносливости. [c.209]

Заканчивая обсуждение проблемы описания закономерностей разрушения ориентированных полимеров, которое свелось по существу к обсуждению формулы Журкова, сделаем одно замечание. Хотя наиболее полную картину прочностных свойств полимера дает зависимость долговечности от температуры и напряжения, в практике обычно пользуются значением Опр прочности полимера при определенной температуре. За Опр принимают значение напряжения, при котором полимер разрушается при определенном режиме нагружения, обычно при растяжении с постоянной скоростью деформации. Это значение можно вычислить, зная коэффициенты в формуле Журкова. Если мы будем считать, что процесс разрушения занимает время Т1 порядка 1 с (типичное время в экспериментах по испытаниям на прочность), то Опр можно вычислить, переписав формулу (XVI. 1) в следующем виде [c.374]

Способ создания ориентированной структуры для аморфного полимера при температурах выше Г р, но ниже Гс или для кристаллического полимера при температуре выше 7с называют холодной вытяжкой. При холодной вытяжке происходит изменение конформации макромолекул от клубков к вытянутым, что приводит к увеличению межмолекулярного взаимодействия, а значит, прочности полимера. Ориентированное состояние в принципе устойчиво только в условиях действующей силы как только деформирующее усилие исчезает, макромолекулы вновь стремятся вернуться в прежнее, свернутое состояние. Этому может воспрепятствовать медленная деформация при пониженной температуре, ибо в этих условиях смогут пройти наиболее медленные релаксационные процессы, связанные с изменением конформации макромолекул, а сегменты окажутся зафиксированными, т. е. зафиксированной окажется и ориентированная структура полимера. Прием создания ориентированной структуры в полимере лежит в основе получения прочных волокон. [c.30]

Важной характеристикой прочности полимера является значение относительной деформации, развивающейся к моменту разрыва образца, которое при хрупком разрушении не превышает доли процента в случае высокоэластического оно достигает сотен процентов, а иногда превышает 1000%. Таким образом, зная величину деформации в момент разрушение, можно в известной мере судить о состоянии полимера в момент разрыва. [c.422]

В настоящей главе освещены вопросы, связанные только с прочностью полимеров на разрыв, так как другие виды разрушения еще мало изучены. Изучение прочности полимеров и факторов, влияющих на нее, очень важно с точки зрения отыскания путей уменьшения скорости возникновения и роста трещин или надрывов, что, в свою очередь, даст возможность резко улучшить механические свойства этих материалов и удлинить срок службы изделий, полученных из них. При этом необходимо учесть, что возможность практического применения полимерных материалов определяется не столько их стойкостью к разрушению, сколько их способностью сопротивляться большим деформациям, сильно искажающим форму полимерного изделия. [c.425]

При росте температуры падают прочность полимера и напряжение рекристаллизации, т. е. высота горизонтального участка на графике деформации хотя шейка при этом будет выражена все менее и менее отчетливо, общий характер кривой сохраняется почти до плавления. По мере приближения к температуре плавления все сильнее сказывается роль аморфных областей (плавление происходит в интервале температуры), кривая становится все более похожей на кривую растяжения эластичного полимера. [c.456]

ДЕФОРМАЦИЯ И ПРОЧНОСТЬ ПОЛИМЕРОВ [c.65]

Прочность полимеров тесно связана с их деформационными свойствами, зависящими от строения и физического состояния полимера. В различных физических состояниях полимер испытывает разные виды деформации и разрушения . Релаксационная теория деформации полимеров была впервые предложена Кобеко [c.65]

Деформация и прочность полимеров [c.66]

Гл. П. Деформация и прочность полимеров [c.68]

Молекулярная ориентация изменяет структуру полимера в процессе его вытяжки или высокоэластической деформации. Ввиду исключительно большого влияния ориентации на прочность полимеров этот вопрос рассматривается специально в следующих разделах. [c.134]

Этот показатель увеличивается с ростом молекулярной массы. У различных полимеров в зависимости от термодинамической гибкости макромолекул степень свернутости цепей одинаковой длины может быть различной. По мере увеличения жесткости и прочности полимера свернутость цепи убывает. Как уже отмечалось, в реальных полимерах свободное движение звеньев существенно ограничено. Поэтому концы макромолекул зафиксированы в определенных точках, причем всегда Ь>0. В соответствии с кинетической теорией высокоэластической деформации, такие молекулы растягиваются по линии, соединяющей их концы (см. рис. 1.1). Это обстоятельство представляется чрезвычайно важным в проблеме прочности полимеров, у которых тепловые конформационные превращения фактически оказываются источником некоторых спонтанных силовых импульсов, статистически распределенных в объеме материала. Приближенно величина этих импульсов оценивается из [c.11]

Наоборот, при таких режимах, когда за цикл деформации развиваются большие напряжения и деформации, близкие к статистическим характеристикам прочности, прочность полимера [c.38]

Процесс резания полимерного материала представляет как самостоятельный интерес, так, по-видимому, может быть в дальнейшем использован для оценки изменения прочности полимеров при разных деформациях, а также их сопротивления абразивному износу. [c.43]

Широкое применение полимерных материалов в различных отраслях техники потребовало и соответствующего набора методик их испытания и исследования. Поэтому влияние температуры на характеристики прочности полимеров исследовалось не только при постоянном деформирующем напряжении, но и при постоянной скорости растяжения, а также при разрушении ударом падающего маятника или копра [368, с. 565 447, с. 24, 448, с. 24]. При деформации с постоянной скоростью с повышением температуры изменяется вид изотерм деформации. Для высоких температур характерны большие значения деформации при малых значениях —напряжений. Работа деформации с понижением-температуры сна— чала увеличивается, а затем уменьшается. [c.155]

Химическое строение, размеры и форма молекул влияют на прочность полимеров. Известны блок-сополимеры, которые при высоких значениях прочности развивают относительную деформацию при разрыве примерно 100%. Хорошо известны успехи, достигнутые при графитизации волокон, позволившей получать волокна с прочностью лучших сортов стали, а также ориентированные в особых условиях сверхвысокопрочные волокна типа Кевлар . [c.220]

Г. А. Патрикеев предложил характеризовать структуру вероятностью образования каркасных связей при деформации полимеров. Каркасную связанность рекомендуется рассматривать как необходимое условие жесткости и прочности полимеров. [c.253]

С помощью специально сконструированных приборов были проведены испытания на разрывную прочность полимеров при скоростях деформации в интервале скоростей, обычных для испыта- [c.331]

Все перечисленные особенности температурно-временной зависимости прочности полимеров с полным основанием можно распространить на адгезионные системы, имеющие в качестве одного из компонентов полимер, и с этих позиций рассматривать температурно-временную зависимость адгезионной прочности [9, с. 67]. При разрушении адгезионных соединений происходит не только разрыв адгезионных связей (при адгезионном характере разрушения), но и значительная деформация адгезива (а в ряде случаев и субстрата) в зоне разрыва [72]. [c.190]

Важнейшей характеристикой прочностных свойств является долговечность хи (время, в течение которого нагруженный образец не разрушается), отражающая кинетический характер процесса разрушения. В инженерной практике используются понятия кратковременной и длительной прочности. Кратковременная прочность Стр (или разрывное напряжение) обычно определяется на разрывных машинах при заданных режимах скорости нагружения и скорости деформации. Характерное время до разрушения — порядка 102 с. Длительная прочность обычно определяется при нагружении статическими или переменными нагрузками, малыми по сравнению с пределом прочности Ор. Кратковременная и длительная прочность полимеров относятся к технической прочндсти, которая обычно значительно ниже так называемой теоретической прочности материала с идеальной структурой. [c.281]

В качестве примера для иллюстрации предельных состояний полимера рассмотрим диаграмму (рис. 11.1) нагрузка—деформация для полимера при различных температурах (либо при различных скоростях деформации). Кривая 1 соответствует хрупкому разрушению образца, при котором наблюдаются лишь упругие деформации. В этом случае разрывное напряжение сгр равно пределу прочности полимера. Кривая 2 соответствует разрушению полимера выше температуры хрупкости в нехрупком (стеклообразном) состоянии, при котором разрушению предшествует вы-нужденноэластическая деформация. Последняя развивается в полимере при достижении предела вынужденной эластичности ав [11.6 11.7]. При переходе напряжения через значение а=ав об- [c.283]

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]

В заключение необходимо подчеркнуть, что прочность полимеров, как правило, в несколько раз ниже теоретической, что обусловлено наличием дефектов — концентраторов напряжений. Наличие дефектов приводит к тому, что определяемое значение прочности является среднестатистическим. Существует разброс значений прочности и проявляется влияние масштабного фактора на прочность. Теорией, качественно правильно объясняющей закономерности прочности твердых полимеров, является теория Гриффита, отклонения от которой тем больше, чем большая доля упругого напряжения в разрушаемом образце идет на потери, связанные с процессами деформации. Наряду с понятием прочности по Гриффиту существует понятие долговечности, т. е. времени, в течение которого образец разрушается под действием данного напряжения, меньшего чем Ор. Установлена прямая пропорциональность между 1дтр и а для твердых полимеров, малодеформируемых в момент разрушения, и прямая пропорциональность между ]gтp и lga для эластичных полимеров (резин). Аналогичным образом прн динамическом режиме нагружения циклическими нагрузками существует прямая пропорциональность между gNp и ао для твердых полиме- [c.212]

Т р а п е 3 н и к о в А. А. Новый прибор (зласторелаксометр) для исследования больших обратимых деформаций, прочности и релаксации высокоэластическнх коллоидных систем и растворов полимеров. — Коллоидный журнал , 1959, т. 21, № 1. [c.271]

Напротив, гибкие макромолекулы сравнительно простого строения, с регулярной структурой, гораздо легче укладываются в кристаллические решетки. К этой группе относятся такие полимеры, как полиэтилен, тефлон, найлон и другие полиамиды, в значительной мере образующие кристаллиты уже при комнатной температуре без охлаждения или растяжения например, полиэтилен при комнатной температуре закристаллизован на 50—70°о. Легко кристаллизуются также полимеры стереоспецифического регулярного строения (изотактические полимеры), молекулы которых обладают высокой химической однородностью они при комнатной температуре кристаллизуются почти нацело. Такие полимеры называются кристаллическими, тогда как все рассмотренные выше полимеры называются аморфными. Они обладают значительной прочностью, но гораздо менее эластичны, чем каучуки у полиэтилена высокая эластичность проявляется лишь при температуре выше 115°. Температура плавления кристаллитов большинства этих полимеров лежит выше 80°, причем ее положение смещается при растяжении полимера (Александров, Лазур-кин). Поэтому при деформации кристаллических полимеров происходит плавление одних кристаллитов и рекристаллизация других в направлении силы растяжения, что [c.234]

Поскольку модули упругости наполнителя и матрицы сильно различаются, для обеспечения монолнтности пластика необходимы полимерные матрицы, значения предельных удлинений которых значительно превышают среднее удлинение композиционного материала при сохранении достаточных значений прочности. Особое значение имеет прочность при сдвиге, так как именно малая прочность при сдвиге между слоями является одним из основных недостатков армированных пластиков. При этом предполагается, что адгезионная прочность превосходит прочность полимера, т. е. разрущения по границе раздела ие происходит. Напряжения и деформации для квадратичной и гексагональной укладки волокон [1, 6, 22—26] являются функцией отнощения модулей наполнителя и матрицы и плотности упаковки волокон. Если считать, что полимерная матрица и наполнитель подчиняются закону Гука, то при объемной доле волокна от 0,6 до 0,75 отнощение предельных удлинений изменяется от 5 до 15 [26]. Если же учитывать нелинейное вязко-упругое поведение полимерной матрицы, то это отнощение еше больше возрастает. Увеличение предельной деформации связующего за счет снижения его модуля упругости и прочности, как это происходит при пластификации, не приводит к повышению прочности пластика, так как прн уменьшении модуля упругости матрицы ее предельное удлинение, необходимое для сохранения монолитности, возрастает. Таким образом идеальное связующее должно обладать большим удлинением при высоких значениях модуля упругости и прочности, особенно при сдвиге. В работе [22] приведен расчет показателей такого идеального связующего, наполненного ( 1 = 0,7) бесщелочным стеклом и высокомодульным стеклом ВМ-1 (табл. 8.1). Ни одно из известных эпоксидных связующих не отвечает полностьк> приведенным в таблице требованиям [22], однако они могут служить отправной точкой для сравнения различных эпоксидных композиций. [c.212]

Выше отмечалось,, что упругость каучука и других эластом,еров очень напоминает упругость газов. Вместе с тем многие свойства полимеров в высокоэластическом состоянии сходны со свойствами жидкостей (характер теплового расширения и сжимаемости, диффузия низкомолекулярных веществ в полимерах) и твердых тел (механическая прочность, устойчивость формы). Кроме того, высокоэластическая деформация каучукоподобных полимеров, обусловленная слабым взаимодействием между звеньями различных макромолекул и подвижностью самих звеньев, напоминает течение обычной жидкости с тем различи-ем, что наличие сщитых участков препятствует взаимному смещению целых цепей. [c.383]

Предел вынужденно ] эластичности тем больше, чем ниже температура и выше скорость деформации. Начнная с некоторс низкой температуры (Г-.р ), велпчнна становится больше прочности полимера, и последнн хрупко разрывается, не достигал [c.70]

Переход от хрупкого разрыва к вынужденно-эластической деформации ориентированного полимера наблюдается и при изменении угла между направлением растяжения и направлением ориентации (см. рис. 80). С увеличением степени ориентации хрупкая прочность в направлении ориентации сильно возрастает, а в поперечном направлеиин к ориентации—сильно уменьшается. В результате при продольной ориентации наблюдается резкое снижение Тхр., ири поперечной—резкое повышение (см. [c.137]

Следует иметь в виду, что способность цепных молекул полимера изменять свою форму под действием механических сил обусловливает упрочнение материала в процессе его разрушения. Эта способность реализуется только в определенной области температур и скоростей деформации, в которой проявляются специфические закономерности прочности полимеров, отличающиеся от законов прочности, характерных для низкомолекулярных тел. Даже если при обычных условиях полимер находится в стеклообразном состоянии, развитие вьшуженной эластичности может обусловить отклонение от законов прочности низкомолекулярных тел. [c.113]

С увеличением скорости деформации прочность полимерных материалов, как правило, возрастает. Это объясняется тем, что разрушению способствуют флуктуации тепловой энергии, приводящие к нарушению связей, препятствующих разделению образца на части. Такое нарушение связей облегчает разрушение Б тем большей мере, чем длительнее действие нагрузки и, следовательно, чем меньше скорость ее приложения. Однако если в условиях испытания возможно увеличение степени ориентации или кристаллизация полимера под действием нягруяки, то влия [c.171]

Был предложен следующий механизм деформации наполненного полимера. Если бы все определялось только прочностью прослоек полимера, скрепляющих волокна, то независид1о от содержания волокнистого наполнителя заметная деформация проявлялась бы при одной и той же температуре, так как рост концентрации наполнителя увеличивает только число контактов в местах, которые могут рассматриваться как узлы структурной сетки. Однако при малых степенях наполнения для деформирования достаточно поворота волокон около места контакта без его нарушения. Такой поворот возможен только при малом наполнении, пока наполнитель сам не образует сплошной сетки. При большом наполнении чисдо контактов и жесткость структуры, образованной наполнителем, возрастают. Для осуществления заметной деформации необходим вначале разрыв отдельных контактов, для чего нужно повышение температуры. [c.157]

Итак, мы рассмотрели некоторые проблемы адгезионной прочности и механики адгезионных соединений и убедились в их чрезвычайном многообразии. В первую очередь следует обратить внимание на температурно-временную зависимость адгезионной прочности. Не вызывает сомнений, что при анализе этой зависимости необходимо учитывать терморелаксационный характер прочности полимеров, специфику их деформации, зависимость механических свойств полимеров от температуры и продолжительности приложения нагрузки. Релаксационные процессы, развивающиеся при деформации полимеров, накладывают существенный отпечаток на прочностные свойства адгезионных соединений. [c.203]