Кристаллические полимеры рост трещин

Изучение рельефа поверхностей разрыва твердых тел, в том числе твердых полимеров (кристаллических и аморфных), а также наблюдение роста трещин в нагруженном материале методами микроскопии и другими приводит к выводу, что во всех твердых телах трещины растут при напряжениях растяжения, значительно меньших обычно наблюдаемого предела прочности. Мюллер , по-видимому, первый обнаружил, что у стекол наблюдаются две стадии разрыва. Первая стадия связана с медленным ростом первичной трещины, приводящей к образованию зеркальной поверхности разрыва вторая—с прорастанием первичной и вторичных трещин со скоростью, близкой к скорости звука, с образованием шероховатой зоны. На первой стадии скорость роста трещины зависит от напряжения (рис. 8), температуры и среды, в которой находится образец. При температуре жидкого воздуха зеркальная часть на поверхности разрыва практически отсутствует, разрыв сразу принимает катастрофический характер, а временная зависимость прочности практически не наблюдается. [c.27]

Однако температурная зависимость прочности полимеров в некоторых случаях имеет экстремальный характер [63, с. 199], особенно для систем с явно выраженной неоднородностью напряжений. Например, аномалии наблюдаются при растяжении кристаллических полимеров [231], полимеров, способных кристаллизоваться при растяжении, полимеров с наполнителями [221, 232, 233]. Экстремальная зависимость прочности от температуры характерна и для резин с надрезом в области температур выше температуры хрупкого разрушения [234]. При изучении температурной зависимости сопротивления резин раздиру максимум сопротивления наблюдается в области перехода из стеклообразного в высокоэластическое состояние [235]. Экстремальная температурная зависимость прочности обусловлена релаксационными характеристиками материалов. В результате релаксационных процессов, развивающихся в напряженном теле, может произойти рассасывание опасных напряжений, что остановит рост трещины, и в некотором температурном интервале может наступить упрочнение материала. Однако затем при температуре выше температуры стеклования вновь наблюдается снижение прочности с повышением температуры. [c.190]

В роли искусственных зародышеобразователей для роста сферолитных лент могут выступать полимерные волокна. Поверхность этих волокон должна обладать способностью инициировать процесс структурообразования, так как иначе эффект упрочнения не достигается. Сами по себе полимерные волокна, введенные в кристаллический полимер, не останавливают рост трещин и других макродефектов. Поэтому не все волокна подходят для этой цели. При структурообразовании в полипропиленоксиде искусственные зародыши кристаллизации возникают на поверхности полипропиленового и тефлонового волокон (рис, IV. 103, б), но не наблюдаются на поверхности полиакрилонитрильного волокна. [c.368]

Растрескивание покрытий под влиянием внутренних напряжений носит хрупкий характер. В случае кристаллических полимеров нередко наблюдается очаговое растрескивание. Края пленки по месту образования трещин отгибаются, образуя своеобразные-узоры в форме лепестков. При большой адгезии покрытий образуется частая или редкая сетка мелких или крупных трещин. Растрескивание ускоряется с ростом сферолитных структур и повышением активности среды. Наиболее сильное действие оказывают среды, имеющие низкие значения вязкости и поверхностного натяжения, легко смачивающие покрытие, но не вызывающие его растворения и набухания. [c.107]

В случае же частично кристаллических полимеров, которые имеют пластическую и хрупкую ветвь кривой зависимости напряжения от долговечности, действуют два различных механизма, из которых, начало роста трещины при ползучести обладает, по-видимому, меньшей энергией активации (181 кДж/моль) и активационным объемом (1,8 нм) . Тот факт, что в ПЭ редко наблюдаются разрывы цепей даже ири высоких аиряжениях и низких температурах в высокоориентированных образцах, заставляет усомниться в том, что механизм начала роста трещины при ползучести включает разрыв цеией. [c.286]

В первой части данного раздела были рассмотрены частично кристаллические полимеры (ПЭВП, ПП, ПА). Не меньшее внимание в литературе уделяется морфологии поверхности разрушения стеклообразных полимеров. Во многих исследованиях трещин серебра для объяснения их роста и разрушения материала [76—177] используется фрактография. Фрактографиче-скне исследования процессов разрушения ПС описаны в работах [106, 115, 132, 150, 155, 169, 9, 194, 199], ПММА —в работах [61, 66, 197, 200], ПВХ —в работах [198, 208] и ПК — в работе [196]. [c.397]

Хейс с сотрудниками показал, что для термического растрескивания полиэтилена высокой плотности сложно-напряженное состояние менее важно, чем для растрескивания аналогичного полиэтилена низкой плотности под действием поверхностно-активных веществ. Это согласуется с тем, что сдвиговые напряжения оказывают большее влияние на разрушение полиэтилена низкой плотности, чем высокой. Эти же исследователи нашли, что в отличие от растрескивания под действием поверхностно-активных веществ, начинающегося с поверхности, термическое растрескивание начинается в массе полимера. Хитмайр, Марк и Ульман наблюдали то же салюе. Дислокации, имеющиеся внутри кристаллической массы, являются очагами, в которых начинается рост трещин, развивающихся далее между сферолитами или через них — как при растрес- [c.366]

В работе [915] исследованы усталостные свойства различных пластмасс, усиленных короткими волокнами. Более подробно исследование усталостного поведения найлона, полистирола и полиэтилена, наполненных стеклом, провели Долли и Карилло [915]. Они нашли, что найлон является наиболее устойчивой к усталости матрицей во всех материалах наблюдали нарушение связи полимера с наполнителем. В найлоне, усиленном длинными волокнами, трещины формировались и росли только в тех местах, где концентрация волокна была высокой, в то время как в случае более коротких волокон трещины образовывались в очень локализованных областях. Трещины легко распространялись в полистироле, в то время как в найлоне и полиэтилене они развивались с трудом. Такие результаты согласуются с наблюдениями Герцберга и др. [386], которые нашли, что скорость роста трещин намного выше в полистироле, чем в полиэтилене или найлоне действительно, кристаллические полимеры обычно характеризуются меньшей скоростью роста усталостных трещин, чем стеклообразные [574]. [c.367]

При нагружении твердого тела пооцесс разрушения включает обычно три стадии — инициирование трещины, ее стабильный рост при возрастающей или постоянной нагрузке и нестабильное распространение трещины. Однако не во всех материалах реализуются все три стадии разрушения. В хрупких материалах, всегда имеющих внутренние дефекты, такие как слабые границы зерен в некоторых керамических материалах или поверхностные царапины в минеральном стекле или хрупких полимерных стеклах, представляющие собой зародышевые (начальные) трещины, две первые стадии могут отсутствовать. В менее хрупких материалах, таких как аморфно-кристаллические полимеры или пластичные металлы, нестабильному распространению трещин предшествует их инициирование и стабильный рост по механизму образования микротрещин в полимерах или скопления дислокаций в металлах. Однако, если инициирование и стабильный рост трещин протекают не всегда, то их нестабильное прорастание всегда является конечной стадией разрушения. [c.52]

По поводу природы разрушения предлагались и рассматривались различные механизмы разрушения. Так, применительно к полимерам был предложен и чисто межмолекулярный механизм (для высокоэластической области) [175, 191, 862, 877, 878], и смешанный механизм с преобладанием процесса межмолекулярных перегруппировок для стеклообразного состояния [875, 879], и механизм с ведущей ролью разрывов самих молекул [78, 197]. По отношению к неорганическим телам кристаллического строения были предложены следующие механизмы разрушения ва-кансионный — движение и втекание вакансий в устья трещин разрущения [133, 134], дислокационный механизм — зарождение трещин путем слияния дислокаций с последующим ростом трещин также посредством сброса в них новых дислокаций [928, [c.450]

Предполагается, что в частично кристаллических полимерах, например в полиэтилене, микропустоты возникают при значительном локальном уменьшении объема, которое происходит при вторичной кристаллизации расплава, находящегося между дискретными фибриллами в сферолитах, образованными во время быстрой первичной кристаллизации. Распределение пустот по размеру и форме зависит от скорости роста сферолитов и меняется от субмикропустот размером в одну элементарную ячейку до пор и трещин больших размеров и различной формы. Эти пустоты нужно отличать от свободного объема, возникающего в жидкостях или аморфных твердых веществах их объем не является строгим термодинамическим параметром. [c.289]

Горячко, Ларионов и сотр. [1007, 1133, 1259] изучали деструкцию ПАН в диметилформамиде при частотах 350—750 Гц и температуре 25—60° С. Они определили константы скорости и установили, что кинетика реакции описывается уравнением первого порядка. Пленки аморфного ПВХ, кристаллических ПЭ и ПП подвергали ультразвуковой обработке, а затем с помощью микроскопических методов наблюдали поверхностные дефекты. На начальных стадиях обработки на поверхности ПВХ образовывались одинаково направленные мелкие трещины, рост которых приводил к формированию хаотично распределенных более крупных трещин, которые затем распространялись с поверхности внутрь образца. В случае ПЭ и ПП трещины появлялись на границе раздела между сферолитами и аморфными областями полимера. [c.398]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология