Разрушение полимеров и агрессивные среды

В соответствии с разными типами воздействий агрессивной среды на напряженные полимеры можно условно выделить три основных типа разрушения. [c.250]

Под старением понимают самопроизвольное необратимое, обычно неблагоприятное, изменение свойств материала при хранении и эксплуатации, приводящее к потере им работоспособности. Старение является результатом воздействия на полимер энергетических (тепло, свет, радиация, механические напряжения и т. д.) или химических (кислород и другие химически активные вещества) факторов. В зависимости от того, какой из этих факторов является определяющим, различают тепловое, световое и другие виды старения. В эксплуатационных условиях на изделия обычно действуют одновременно несколько факторов, в результате чего через некоторое время происходит потеря их работоспособности. Практически важным случаем старения является одновременное воздействие механических напряжений и агрессивной среды, в частности утомление при многократных деформациях в активной среде, разрушение при трении и износе в агрессивной среде, химическая релаксация. [c.125]

Разрушение полимеров в агрессивных средах представляет сложный физико-химический процесс, знание механизма которого необходимо для определения в условиях эксплуатации двух наиболее важных прочностных параметра прочности и долговечности. Ниже рассмотрены наиболее известные теории разрушения полимеров на воздухе и их применение для описания процессов разрушения в агрессивных средах. [c.237]

Значительная часть монографии посвящена вопросам разрушения (растрескивания) и долговечности высокоэластических материалов в различных химически и физически агрессивных средах. Учет действия среды на прочностные свойства полимеров необходим как потому, что в обычных условиях следы химически активных примесей в атмосферном воздухе оказывают существенное влияние на эти свойства, так и в связи с расширением областей использования полимерных материалов в различных агрессивных средах. [c.8]

В отличие от действия механических сил, приводящего к разрушению любых связей в полимерах, для химически агрессивных сред, действие которых на полимер связано с химической реакцией, характерна избирательность. Например, озоп сильно действует только па резины из ненасыщенных каучуков и не вызывает растрескивания резин из насыщенных каучуков. [c.296]

ОСНОВНЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О РАЗРУШЕНИИ ПОЛИМЕРОВ В ПРИСУТСТВИИ АГРЕССИВНЫХ СРЕД 1. Виды разрушения под действием агрессивных сред [c.244]

ИСХОДИТ разрастание надрывов, сопровождающееся дополнительной ориентацией полимера в вершине надрыва. Действие физически и химически агрессивных сред прежде всего сводится к увеличению скорости роста этих дефектов, находящихся на поверхности. Кроме того, при химическом взаимодействии со средой могут образоваться новые дефекты. Причины появления и роста одновременно большого количества трещин на полимерах в условиях малых напряжений отмечались выше (см. гл. П1). Так как коррозионное разрушение обычно наблюдается именно при малых деформациях и напряжениях, а, кроме того, химическое воздействие делает более вероятным одновременное развитие дефектов разной степени опасности, то при совместном воздействии напряжения и агрессивной среды обычно происходит рост большого числа трещин. [c.258]

При действии агрессивных сред на связующее — полимерную основу композиционных материалов — протекают реакции окисления, гидролиза, дегидратации и др., которые, однако, характеризуются своими особенностями, обусловленными гетерогенностью системы. Разрушение начинается с поверхности раздела полимер — наполнитель вследствие ухудшения их адгезионных свойств, ослабления и нарушения связи между ними. Агрессивная среда может способствовать также вымыванию полимерного связующего. Оба процесса приводят к нарушению структуры композиционного материала. Кроме того, наполнитель (например, стеклянное волокно) и связующее имеют различные термические коэффициенты расширения, поэтому при нагревании изменяются внутренние напряжения, образуются пустоты, поры, трещины и другие дефекты и облегчается диффузия среды в композиционный . материал, ускоряется его разрушение. [c.16]

Гл. X. Представления о разрушении полимеров в агрессивных средах [c.264]

Изложенным в этих главах материалом не исчерпывается проблема прочности полимеров. Так, не рассматривались статистическая теория прочности и влияние масштабного фактора на прочность, влияние молекулярной массы полимера и молекулярной одиента-ции на долговечность и разрушение полимеров, а также влияние физически и химически агрессивных сред на прочность полимеров. Читатель может восполнить этот пробел в цитируемой литературе. [c.352]

В отсутствие агрессивной среды процесс разрыва под действием напряжения можно представить себе как результат того, что перенапряжения в дефектных местах материала становятся достаточными для преодоления связей. Тогда при флуктуациях теплового движения молекул эти связи разрываются, происходит образование или дальнейший рост трещин, приводящий к разрыву образца. При наличии агента, химически взаимодействующего с полимером, процесс роста трещин может происходить при значительно меньших напряжениях, так как в дефектных местах связи разрываются под влиянием этого агента. В обоих случаях с повышением напряжения процесс разрушения ускоряется. [c.319]

Механическое разрушение полимеров в присутствии агрессивных сред в общем виде должно рассматриваться как механическое разрушение материала, изменяющегося в процессе разрушения структуры не только физически, но и химически. Общим признаком воздействия агрессивных сред на деформированные полимеры является ускорение появления трещин. [c.172]

Рассмотрим еще ряд экспериментальных данных о старении полимеров, описываемых экспоненциальной зависимостью (6.7). Весьма интересные результаты получены [128] при исследовании разрушения фенольных стеклопластиков (ФСМ, ФСК, КАСТ-В, ФСП) в некоторых агрессивных средах (4,5%-ные растворы уксусной и соляной кислот, аммиака и углекислого натрия). Испытания проводили при 22 2°С в течение 2880 ч, при- [c.199]

Поведение полимера в агрессивных средах оценивается по изменению соответствующей характеристики прочности в результате действия агрессивной среды. В большинстве случаев процесс разрушения оценивается по появившимся вследствие воздействия агрессивных сред трещинам на деформированном образце [459, с. 39]. Так, для изучения разрушения растянутого каучука в атмосфере озона был использован метод киносъемки [460, с. 219]. Снятый кинофильм подвергался детальной обработке, сводившейся к оценке числа и размера трещин. Такая оценка проводилась в течение всего процесса разрушения. Из двух фаз разрушения растянутого каучука в озоне (образование трещин и их рост) первая носит статический характер — трещины распределяются по поверхности образца беспорядочно. Скорость же роста трещин постоянна. Она может изменяться только вследствие образования новой трещины по соседству с главной. Трещина, образовавшаяся по соседству с главной, вызывает изменение напряжения в месте роста трещины. [c.165]

Процесс разрушения полимеров зависит от таких внешних факторов, как скорость деформации, температура, характер напряженного состояния, действие агрессивных сред и поверхностно-активных веществ. [c.171]

Применение покрытий и футеровок из полимерных материалов — один из наиболее распространенных методов борьбы с коррозией металлов и бетонов. Эффективность такой защиты зависит от многих факторов и, в частности, от характеристик переноса агрессивной среды через покрытие. Действительно, высокая химическая стойкость покрытия еще не гарантирует большой срок службы защищенного изделия, т. к. при большой скорости проникновения агрессивной среды через покрытие последнее сохранит свою целостность, тогда как защищаемый материал будет разрушен. В связи с этим в антикоррозийной технике возникают следующие задачи а) определение самого факта проникновения агрессивной среды в полимер, б) определение времени, в течение [c.75]

Пластмассы характеризуются сравнительно высокой химической стойкостью и широко используются как конструкционные материалы в различных агрессивных средах. Однако нх механические свойства предел прочности, долговечность, пластичность, ползучесть — могут в значительной степени изменяться под влиянием среды. Кроме того, все полимерные материалы подвержены старению, вызванному деструкцией полимера, испарением пластификатора или другими процессами, приводящими к разрушению химических и физических связей в полимере. Воздействие химических веществ, тепла, влажности и механических напряжений усиливает процесс старения. Большинство пластмасс в большей или меньшей степени набухают в различных жидкостях. Набухание сопровождается изменением объема, механических, электрических, оптических свойств. [c.92]

Полиэтилен отличается высокой стойкостью к действию различных агрессивных сред. При комнатной температуре под действием кислот он не набухает и ие изменяет физико-механиче-еких свойств. При нагревании набухание полиэтилена в раство рах кислот или и eлoчeй постепенно возрастает и одновременн снижается механическая прочность полимера. Копцентрироваи-пая азотная кислота вызывает заметное разрушение полиэтилена уже при комнатной температуре, а с повышением температуры разрушающее действие азотной кислоты иа полиэтилен быстро увеличивается. [c.211]

Значение порога концентрации зависит от соотношения ме- <анической и химико-механической (пропорциональной химической) стойкости резины, т. е. от сопротивления статической усталости и коррозионной стойкости. Для одного и того же полимера значение будет уменьшаться с повышением агрессивности среды, так как постоянно, а одно и то же значение будет достигаться при все меньших и меньших концентрациях агрессивного агента (рис. 198). Так, разрушение вулканизата СКС-30-1 (MgO) в уксусной кислоте начинает резко ускоряться при концентрации кислоты 4-10 ммоль1моль, а в соляной кислоте—при концентрации в 100 раз большей. Это объясняется тем, что уксусная кнслота в водном растворе по отношению к вулка-низату СКС-30-1 (MgO) значительно более агрессивна, чем соляная . Можно было ожидать, что озон будет действовать на этот вулканизат гораздо сильнее, чем уксусная кислота. Это связано тем. что, во-первых, озон действует в газовой фазе, а пе в рас- [c.341]

Термич. старение обусловлено нагреванием полимера в отсутствии О2 или др. агрессивных сред. Оно приводит к ра )рыву макромо.тску I (прежде ii ei о но слабым связям), разрушению бокоиы.ч групи, дегидратации, детдрох лори рованию и др. Процесс чисто сопровождается деполимеризацией, при этом из-за изомеризации макро радикалов наряду с мономером могут образовываться и др. низкомол. в-ва. [c.541]

Термическое С.п. обусловлено нагреванием полимера в отсутствие О2 или др. агрессивных сред. Оно приводит к разрыву макромолекул (прежде всего по слабым связям), разрушению боковых групп, дегидратации, дегидрохлори-роваяию и т. д. Процесс часто сопровождается деполимеризацией при этом вследствие изомеризации макрорадикалов наряду с мономерами могут образовываться и др. низкомол. в-ва. [c.415]

При действии агрессивной среды на растянутый полимер, в случае образования макротрещин, процесс разрушения за счет роста этих трещрш не лимитируется скоростью диффузии агрессивного агента в полимер. В отсутствие же коррозионного растрескивания скорость разрушения может лимитироваться скоростью диффузии агрессивной среды в полимере, как это, например, наблюдается при химической релаксации найлона 6 под влиянием паров воды . [c.300]

Все полученные результаты позволяют сделать следующие выводы 1. Скорость роста трещин в резинах в присутствии агрессивной среды определяется скоростью химического взаимодействия среды с полимером. 2. Условия испытаний (s= onst или a= onst) не оказывают заметного влияния на температурную зависимость процесса. Энергия активации процесса разрушения полимера в агрессивной среде в сильной степени зависит не только от характера химического взаимодействия со средой, но йот адсорбционных явлений, поскольку эта реакция гетерогенна. Данные по влиянию агрессивных сред на вулканизаты СКС-30-1 показывают, что в газообразном H I, действующем на поперечные связи О—Ме, величина энергии активации больше, чем в озоне, и равна 9,5 ккал/моль (а=200%). Кажущаяся энергия активации химического взаимодействия НС1 с полимером в водном растворе должна быть более высокой, чем при взаимодействии полимера с газообразным H I, так как она складывается из энергии активации дегидратации НС1 (по имеющимся данным , она равна 8,6 ккал/моль), энергии активации дегидратации активных центров полимера и энергии активации взаимодействия дегидратированного НС1 с полимером. Кажущаяся энергия активации процесса разрушения резин в растворах СН3СООН как при малых, так и лри больших деформациях несколько ниже (см. табл. 25), чем в растворах H I, что, по-видимому, связано с меньшей энергией дегидратации молекул уксусной кислоты и с лучшей ее адсорбцией на полимере. [c.354]

Жидкая среда, контактируя с образцом в процессе усталостных испытаний при циклическом нагружении, может изменять и ослаблять саморазогрев материала, изменять характер и кинетику релаксационных процессов в субмикро- и микротрещинах, препятствовать частичному смыканию и залечиванию микротрещин и т. п. Сложность явления обусловливает определенную противоречивость имеющихся в литературе немногочисленных экспериментальных данных и их теоретическую трактовку по исследованию усталостного разрушения жестких полимерных материалов в контакте с жидкими агрессивными средами. В некоторых случаях усталостная прочность полимеров в контакте с жидкостью выше, чем на воздухе в других — контакт с жидкостью значительно снижает долговечность при циклическом нагружении. [c.177]

Природа активных центров. Как уже отмечалось, С. нолимеров и их превращение в присутствии стабилизаторов могут протекать по радикальному, ионному и молекулярному механизмам. Разрушение лшогих материалов при их эксплуатации в естественных атмосферных условиях, в космосе, при действии радиации часто связано с радикальными реакциями. Ионные процессы обычно имеют значение нри деструкции в агрессивных средах и, но-вндимому, в случае С. нек-рых полимеров, имеюи ,их в макромолекуле высокополярные группы. Молекулярные механизмы, как правило, не имеют существенного влияния на общее течение С. [c.240]

Способность поверхности полимерной пленки выдерживать воздействие агрессивной среды в нагруженном состоянии называется сопротивлением к трещинообразованию под действием напряжения и окружающей среды. Это свойство зависит от природы и уровня приложенных напряжений, от термической предыстории образца (процесс также носит название коррозия под напряжением ) и при наличия определенных факторов окружающей среды [57]. Например, в присутствии мыла, смачивающих веществ и детергентов ПЭ могут испытывать механическое разрушение в виде трещин. Обычно повышенная коррозия под напряжением возникает при увеличении молекулярной массы полимера. Тест ASTM D1693 [58] разработан специально для характеризации сопротивления [c.325]

Физико-механические свойотва полиэтилена низкой и высокой плотности в сравнении с некоторыми материалами приведены в таблицах 27 и 28. Химическая стойкость труб из полиэтилена при действии различных агрессивных сред определяется содержанием в ооставе полиэтилена наполнителя, качеством исходного полимера и зависит от температуры и концентрации агрессивной среды.По данным некоторых исследователей, введение наполнителей повышает механические свойства и снижает стоимость полиэтиленовых труб, но снижает их механическую стойкость [э]. Результатом снижения химической стойкости полиэтиленовых труб является их набухание, увеличение массы, изменение цвета, ухудшение механическихавойотв материала. Набухание предшествует разлолЕению материала и является началом диффузионного процесса воздействия агрессивной среды яа полиэтилен во времени. Б зависимости от температуры и среды очаги разрушения лрояикают в глубь материала, а связанное с набуханием увеличение объеме вызывает значительные напряжения, которые приводят к разрушению структуры полиэтиленовых труб. [c.67]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология