Хрупкий разрыв полимеров

Второй способ основан на образовании гетерофазных систем из двух полимеров [2, с. 290—310 21, с. 61—141], один из которых представляет собой пленкообразующий материал — матрицу, находящуюся в стеклообразном состоянии в температурном интервале эксплуатации, а второй — дисперсную фазу другого полимера, находящегося в высокоэластическом состоянии. Так, введение каучука в полимер предотвращает хрупкий разрыв полимера при деформировании, в том числе и при ударе [2, с. 306]. Собственно ударная [c.25]

Процесс вытягивания с шейкой может происходить только при определенных значениях температур и напряжений в волокнах, когда деформирование сопровождается резким скачком реологических свойств системы [40 55 72]. При очень низких температурах наблюдается хрупкий разрыв полимера и вытягивание [c.256]

До температуры пластичности Т разрыв полимера происходит без образования сужения, или шейки , в месте разрыва (поперечное сечение образца до разрыва и после разрыва, как и при хрупком разрыве, не изменяется). Выше температуры Тп при переходе через предел текучести Оп развивается пластическая деформация, пока в месте разрыва не образуется сужение и не наступит [c.333]

Прочность твердого полимера зависит не только от режима испытания, но и от вида напряженного состояния. Например, при переходе от растяжения к сжатию хрупкая прочность и предел вынужденной эластичности увеличиваются, но первая увеличивается сильнее Поэтому при прочих одинаковых условиях испытания полимер может при сжатии испытывать вынужденноэластическую деформацию, а при растяжении—только упругую деформацию и хрупкий разрыв. [c.80]

С понижением температуры наклон кривых долговечности (см. рис. 5.7), т. е. параметр а, возрастает. Формально а—>-оо при Г -—>10, и, следовательно, временная зависимость прочности исчезает, а хрупкий разрыв приобретает характер. критического события. У полимеров подобная картина практически наблюдается прн Т< <73 К [12]. [c.130]

Для аморфных полимеров изучалось влияние предварительного растяжения (определяющего степень предварительной ориентации) и угла между направлением предварительной ориентации и направлением действия силы на прочность и предел вынужденной эластичности [547]. Оказалось, что хрупкая прочность (Ор) сильно, а предел вынужденной эластичности и модуль упругости незначительно зависят от величины и направления ориентации. Поскольку СГр сильно возрастает с ориентацией, а предел вынужденной эластичности — незначительно, то с увеличением предварительной вытяжки хрупкий разрыв при данной температуре переходит в вынужденноэластический, т. е. температура хрупкости понижается. Для сГр в поперечном направлении наблюдается обратная зависимость. [c.210]

Различные представления общих закономерностей поведения полимера, такие, как ползучесть или упругое восстановление, хрупкое разрушение, образование шейки и холодная вытяжка, рассматриваются обычно раздельно, путем, сравнительного изучения разных полимеров. Стало обычным, например, сравнивать хрупкий разрыв полиметилметакрилата, полистирола и других полимеров, которые обнаруживают подобные свойства при комнатной температуре. Аналогичное сравнительное исследование ползу- чести и упругого восстановления было проведено на примере полиэтилена, полипропилена и других полиолефинов. [c.24]

Область, в которой наблюдается падение нагрузки вследствие перехода через предел текучести, ограничена с одной стороны температурой хрупкости, ниже которой полимер разрушается без заметных деформаций (см. раздел 12.1), и с другой стороны — температурой стеклования. Необходимо рассмотреть, каким образом температура и скорость деформации влияют на условия достижения состояния пластичности внутри указанной области. Возрастание скорости деформации приводит к увеличению предела текучести, существенно не сказываясь на напряжении, при котором происходит хрупкий разрыв материала. Поэтому повышение скорости деформации приводит к смещению температуры хрупкости в сторону более высоких значений и тем самым к сужению снизу области температур, в которой возможны пластические деформации (см. раздел 12.1). Изменение верхней границы области пластического состояния в зависимости от скорости деформаций исследовали Эндрюс с соавторами [38]. Их результаты будут обсуждены ниже. [c.291]

При механическом разрушении полимеров хрупкий разрыв в чистом виде может проявляться, по-видимому, только при температурах, близких к абсолютному нулю. Тем не менее, в зависимости от структуры и состояния полимерного материала, один из указанных механизмов может быть преобладающим. Обнаружено, что уменьшение температуры и увеличение скорости деформирования способствует хрупкому разрушению и, наоборот, увеличение температуры и уменьшение скорости деформирования способствует преобладанию пластического разрушения у линейных полимеров. [c.117]

Трудно сказать определенно, можно ли отнести разрыв волокон к хрупкому или квазихрупкому разрушению, так как специфика их структуры (анизотропия) не приводит к столь четкому различию различных ВИДОВ разрушения, как у неориентированных полимеров в твердом состоянии. [c.323]

Далее произведем расчеты предэкспоненты для образца-полоски ПММА с краевой трещиной длиной /о = 9,5-10 мм. Во всех дальнейших расчетах для полимеров применяются одни и те же значения <7 = 8,4 Дж/(моль-К), / = 0,37 и уо = = 3-10 с Вначале рассмотрим хрупкий разрыв образца-полоски ПММА. По значению /о найдем р по формуле (6.12). При Л =1,26-10 мм получим р = 70. Исследованный в работе [c.161]

Хрупкий разрыв определяет прочностные свойства резин ниже температуры стеклования Гс, а наибольшая температура, при которой он происходит, называется температурой хрупкости Г . Последняя зависит не только от Гс полимера, но и от скорости деформирования при разрушении и хрупкой прочности полнмера. [c.334]

Предел вынужденной высокоэластичности Og увеличивается при понижении температуры (рис. 7.6). При низких температурах (ниже температуры хрупкости Т р) он становится больше хрупкой прочности полимера, вследствие чего последний разрушается (до точки А на диаграмме растяжения). С уменьшением молекулярной массы точка разрыва В (см. рис. 7.5), перемещаясь влево, может достичь точки А. В этом случае происходит хрупкий разрыв. Предел вынужденной эластичности увеличивается при повышении скорости деформации или уменьшении продолжительности нагружения, что указывает на его релаксационную природу (поэтому и температура хруп- [c.216]

В основе теории прочности полимеров, как правило, лежит термофлуктуационный механизм разрушения связей между структурными единицами в вершинах микротрещин. Это явление трактуется различным образом рядом авторов. В одних случаях рассматривается хрупкий разрыв в результате роста трещин до так называемого критического размера, в других 2. зз, эб — учитывается скольжение цепей полимера относительно друг друга. [c.391]

Температура испытания также оказывает влияние на характер зависимости адгезионной прочности от толщины [155]. Если при повышении температуры меняется характер разрушения полимера (например, хрупкий разрыв сменяется высокоэластичным), то характер зависимости адгезионной прочности от толщины слоя адгезива при этом также меняется. Таким образом, предложенный в [153, 154] параметр, характеризующий адгезионную прочность при нулевой толщине слоя адгезива, имеет, по-видимому, весьма ограниченную применимость. Тем не менее в тех случаях, когда экстраполяция адгезионной прочности к нулевой толщине адгезива возможна, целесообразность такой операции несомненна. [c.54]

Подобных примеров много. Так, выносливость бетонных элементов, покрытых слоем полимера, повышается [9]. У полиметилметакрилата при растяжении наблюдается хрупкий разрыв, образцы же ПММА, покрытые тончайшей пленкой каучука, обнаруживают сушественное повышение сдвиговой прочности, причем вплоть до разрушения наблюдается течение ПММА [10]. [c.121]

Пластичность высокополимеров связана с их химическим строением. Пространственные полимеры образуют очень твердые, нерастворимые, неплавящиеся и трудно или совсем недеформирующиеся материалы, претерпевающие при нагружении хрупкий разрыв. Макромолекулы линейных полимеров имеют большую длину при малом сечении поэтому силы когезии между цепями меньше, вдоль цепей и под нагрузкой молекулы скользят относительно друг друга только в одном направлении. При повышении температуры силы когезии между цепями ослабляются и полимер размягчается. При охлаждении полимера увеличивается когезионное взаимодействие макромолекул и он вновь возвращается в твердое состояние. Только при очень низких температурах полимер разрушается. [c.360]

При разрушении аморфных полимеров ниже температуры стеклования происходит хрупкий разрыв, при этом вначале возникает одна или несколько микротрещин, которые разрастаются с образованием зеркальной поверхности разрушения. При существенном уменьшении размеров сечения образца в массе полимера возникают и растут в различных плоскостях вторичные трещины, места нх встреч характеризуются линиями скола (обычно гиперболы) и поверхность разрушения оказывается шероховатой. [c.88]

Термопласт бесцветное прозрачное вещество без запаха и вкуса, не проявляющее физиологического действия. Устойчив к действию воды, кислот, оснований и органических растворителей. Имеет низкую электро- и теплопроводность р = 1,08-1,09 г/см прочность на разрыв 300 кгс/см прочность на сжатие 1000 кгс/см . Хрупкий горючий температура размягчения 75°С. Свойства могут меняться при добавлении других полимеров, пенообразователей, пластификаторов и красителей. [c.216]

Сопоставляя результаты динамометрических испытаний с микро- копическими исследованиями структуры, можно сказать, что в первой области температур (от —ПО до —50° С) происходит хрупкий разрыв полимера, при котором разрушение не затрагиваем формы и размеров сферолитов (рис. IV.34, а). Распад полимера на части происходит по границам сферолитов. Во второй области температур (от —45 до 0° С) диаграмма растяжения состоит из двух участков, н развитие значительных деформаций связано с деформацией самих феролитов (рис. .34, б). Наиболее интересна третья температурная область (от 10 до 50° С), в которой проявляются все три участка диаграммы растяжения. В этой области при деформации происходит ступенчатый распад исходной надмолекулярной структуры (рис. IV.34, в). [c.297]

Полимер в зависимости от скорости деформации, температуры и напряжения может испытывать упругие, высокоэластичеекие и пластические деформации. Разрыв полимеров в большинстве случаев происходит в ориентированном состоянии, полученном либо предварительно (волокна), либо в процессе испытания (исключение составляет хрупкий разрыв изотропных полимеров). [c.79]

ЛОКОН, мало изучен. Недавно Пройссом замечено, что хрупкий разрыв кристаллического полиэтилена сопровождается процессом оплавления поверхностей разрушения. В связи с этим автор предполагает, что при хрупком разрушении полимеров возникают местные перегревы до 300 "С, приводяш,ие к изменению характера надмолекулярной структуры. Однако, вероятнее всего, здесь под действием больших концентраций напряжения протекают процессы химического течения, а не плавления. [c.102]

Главное различие в прочностных свойствах полимеров с кристаллической и аморфной структурой рассмотрено в 1 и 2 гл. П. На прочность полимеров, кроме того, влияют плотность унаковки—одна из характеристик первичной структуры полимера, определяемая гибкостью (или жесткостью) цепей, и межмолекулярные взаимодействия цепных молекул. Например, по Ла-зуркину рыхло упакованные каучуки (СКБ, СКС) при низких температурах в стеклообразном состоянии обладают лучшими прочностными свойствами, чем плотно упакованные каучуки (НК, бутилкаучук, полихлоропрен). У рыхло упакованных полимеров температурный интервал вынужденной эластичности необычайно широк (около 100 °С), ВТО время как у плотно упакованных полимеров хрупкий разрыв наблюдается лишь на 20—25 С ниже температуры стеклования. Дипольные и водородные межмолекулярные связи повышают хрупкую прочность полимера и поэтому понижают температуру хрупкости. Это особенно четко [c.131]

Структурный механизм разрушения полимерных стекол при действии статических и динамических нагрузок описан в [3, 4, 25— 27]. При определенных условиях (достаточно высокие температуры и малые напряжения) твердые полимеры в процессе разрушения обнаруживают холодное течение с последующим хрупким разрывом. При воздействии относительно больших для данной температуры напряжений наблюдается классический хрупкий разрыв с медленной термической и быстрой атермической стадиями. Он сводится к преимущественному росту одной или нескольких раз-рушающих трещин. При этом образуются зеркальная (первая стадия) и шероховатая (вторая стадия) зоны на поверхности разрыва образца. С повышением температуры размер зеркальной зоны увеличивается, а шероховатой — уменьшается. При низких температурах и достаточно больших напряжениях шероховатая зона имеет гиперболические линии скола. По фрактограммам поверхности скола можно судить о кинетике роста разрушающих трещин. [c.118]

Выше температуры стеклования Тс развитие высокоэластиче-ской деформации начинается с момента нагружения и таким образом разрыву полимера предшествует высокоэластическая деформация. Из схемы прочностных состояний (см. рис . 7.1) следует, что выше Тс с повышением температуры разрывная прочность снижается. До температуры пластичности Т разрыв полимера происходит без образования шейки в месте разрыва (поперечное сечение образца до и после разрыва, как и при хрупком разрыве, одинаково. Выше температуры Тп при переходе через предел текучести развивается остаточная деформация, пока не образуется сужение и в месте сужения не наступит/разрыв. При дальнейшем повышении температуры достигается состояние, когда предел текучести равен нулю (температура текучести Гт). Это состояние называется вязкотекучим. [c.219]

На рис. 2 приведены результаты динамометрических испытаний полученных пленок полимеров. Как видно из рисунка, для изученных образцов характерна известная зависимость деформационно-прочностных свойств от размеров сферолитов [8]. Так, например, образцы с мелкосферолитной структурой (полиамид с красителями 2, 3, соотношение 1 1000) обладают высокой деформируемостью и прочностью, в то время как образцы с крупносферолитной структурой (полиамид с красителями , 3, соотношение 1 100) претерпевают хрупкий разрыв при незначительной деформации. [c.393]

Так как исследуются предельные характеристики полимеров — прочность и разрывные удлинения, то необходимо определить и область вынужденной эластичности этих пленок. Разрывные диаграммы, полученные при различных температурах, приведены на рис. 2.36. Пленки ПХВ при температурах до 10 °С обнаруживэют вынужденно- ластический, а при более низких температурах —хрупкий разрыв. Пленки [c.97]

П. полимерных материалов тесно связана с их деформационными свойствамп. Разрыв полимеров в большинстве случаев происходит в орпептированном состоянии, полученном либо предварительно (напр,, в В0Л0К1ШСТЫХ материалах), лпбо возникающем в процессе испытания на разрыв. Даже в хрупком состоянии П. полимера может сильно изменяться в зависимости от степени предварительной вытяжки. Предварительно ориентированный полимер представляет собой высокопрочный аш1зо-тропный материал. Основным фактором упрочнения полимера является молекулярная ориентация независимо от того, находятся ли волокна в кристаллическом или аморфном состоянин (см. Механические свойства полимеров). [c.195]

Как известно, в отличие от жестких полимеров, энергия активации U разрыва [71, 81] которых с ростом напряжения уменьшается, разрыв полимеров в эластическом состоянии при а= onst может характеризоваться увеличением U с ростом а [81, 82, 84] или ее независимостью от а 71]. Рассмотрим, что наблюдается при резании и как соотносятся значения кажущейся энергии активации разрезания Ups с соответствующими значениями и при разрыве с постоянной скоростью и при хрупком разрушении. [c.121]

В этих условиях (при сравнительно высоких температурах) в обоих случаях предел прочности намного превышает предел вынужденной эластичности и разрушение носит нехрупкий характер. Однако при снижении температуры ниже точки стеклования аморфные области в кристаллическом полимере застекловываются, полимерная конструкция становится очень жесткой и предел вынужденной эластичности существенно возрастает. Это может происходить настолько быстро, что при температурах, немного меньших Г , предел вынужденной эластичности аморфно-кристаллического полимера станет выше предела прочности, т. е. будет наблюдаться хрупкий разрыв. [c.276]

Решена обратная задача —вычисление параметров Ыо и у по времени до разрыва и напряжению при разрыве, определенных экспериментально для одноосного растяжения с постоянной ско-5остью с помошью соотношения (41). 1ри таком расчете необходимо учитывать одно важное обстоятельство соотношения (39) и (41) справедливы лишь в том случае, когда параметры о и у — постоянные величины. Это значит, что в процессе испытаний структура полимера не должна заметно изменяться, т. е. соотношения (39) и (41) применимы лишь при хрупком разрушении полимера, когда разрыв происходит при очень малой деформации. Поэтому определение параметров щ ц у оказалось возможным только для полиарилатов, имеюших глобулярную структуру и разрушающихся при малых деформациях 8. [c.90]

Необходимо сделать небольшое отступление, чтобы отметить индивидуальную особенность явления усталости при микроразрывах. Постепенное понижение номинального напряжения является предвестником разрушения материала при статическом утомлении. Замедленный хрупкий разрыв образцов в опытах по статической релаксации (явление, преобладающее в полимерных телах, — см. Разрушение аморфных ненаполненных полимеров , Р. Лэндел, Р. Федоре) является следствием релаксационной усталости (для микроразрьшов — релаксационная усталость микроразрывов). [c.249]

Так как перераспределение напряжения происходит даже при релаксации, оно несомненно должно наблюдаться во время ползучести образца при постоянной нагрузке. Замедленный хрупкий разрыв , т. е. статическая усталость, может в общем рассматриваться как макроскопическая последовательность крайне локализованных процессов релаксаций напряжения. Поле сил, в котором находятся определенные участки материала, не может ре-лаксировать так быстро, следовательно, тело накапливает энергию деформации сдвига. Зенер заметил сходство этой картины с ажурной группировкой кристаллических зерен в поликристаллических металлах, в которых селективная пластичность, наблюдаемая внутри индивидуальных зерен до нагружения тела, при его растяжении постепенно передается комплексному блоку зерно—граница зерна, который по стерическим причинам не может релак-сировать. Бики предполагал, что статическая усталость вязко-упругих стеклообразных полимеров обусловлена релаксацией сегментов, которые вызывают перераспределение напряжения в направлении определенных статических первично связанных цепей, которые, прочнее своих соседей, так как благодаря чисто случайным обстоятельствам ориентированы параллельно растягивающему усилию. [c.279]

При повышении температуры, когда время релаксации становится еще меньше, хрупкий разрыв уступает место вынужден-ноэластическому разрыву. Появление такого разрыва объясняется тем, что с ростом температуры предел вынужденной эластичности Ои снижается быстрее, чем хрупкая прочность Стхр (рис. 87). При температуре хрупкости Гхр кривые о р — Т и сГв — Т пересекаются. Если деформация образца происходит при температурах, превышающих Гхр, то предел вынужденной эластичности достигается раньше ст р. Экспериментальные значения Т р, так же как в случае Ттек и Тст, зависят от скорости приложения нагрузки. При достаточно больших скоростях хрупкое разрушение может иметь место выше Тхр (найденной для меньших скоростей), и наоборот, если деформация осуществляется медленно, то вьшужденноэластический механизм наблюдается ниже Тхр. В тех случаях, когда трещины растут быстрее, чем развивается вынужденноэластическая деформация, образец испытывает хрупкий разрыв. И наоборот, если скорость вынужденноэластической деформации больше, микротрещины сглаживаются вследствие релаксации напряжения и становятся менее опасными. Во втором случае растяжение вызывает ориентацию макромолекул, что приводит к упрочнению полимера. Поэтому разрыв происходит при больших удлинениях с образованием шейки (вынужденноэластический разрыв). [c.319]

Кислород воздуха сравнительно легко окисляет полипропилен, однако имеются противоокислители — антиоксиданты, надежно и длительно защищающие полимер от окисления. В присутствии противоокислителя при нагревании полипропилена до 250—300 °С не происходит его термической деструкции и ухудшения механических свойств. Защищенные от действия прямых солнечных лучей изделия из нестабилизованного полипропилена сохраняются без изменений в течение двух лет, тогда как на прямом солнечном свету такие изделия становятся хрупкими и полимер утрачивает растворимость по истечении нескольких месяцев. Процесс старения полипропилена под действием тепла и света аналогичен процессу старения полиэтилена вначале преобладают процессы деструкции (разрыв молекул по местам окисления) и длина цепей полимера уменьшается, затем начинают развиваться процессы межмолекулярного взаимодействия, приводящие к полной потере эластических и пластических свойств полипропилена. Совместное действие противоокисли-телей и отражателей ультрафиолетовых лучей задерживает окисление полипропилена. Свойства изделий из полипропилена, содержащего сажу, не изменяются после двух лет солнечного облучения и 3000 ч выдержки по д ртутно-кварцевой лампой (без наполнителя полимер становится хрупким после 200-часового облучения). [c.252]

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]

Атермический механизм наблюдается и при кратковременных нагружениях, когда вероятность тепловых флуктуаций ничтожно мала и процесс разрыва определяется напряженным состоянием полимера (кривая / на рис. 11.5). Критическое напряжение определяется формулой (11.34). При а>ан наблюдается слабая временная зависимость прочности по уравнению, приведенному в табл. 11.2, и графически изображенная на рис. 11.5 (кривая 1). Причиной этой слабой временной зависимости прочности в хрупком твердом теле являются в основном потери второго вида (динамические потери). Очагами разрушения в атермическом меха-,низме являются микротрещины, причем кинетика процесса разру- [c.307]

Рассмотрим конкретно закономерносли упрочнения на примере двух типов полимеров 1) кристаллическслч), разрыв которого наблюдается при больших удлинениях, и 2). хрупкого стеклообразного, разрушающегося при очень малых удлинениях и относительно малых напряжениях. [c.191]

Дж/моль, а площадь, приходящаяся на одну связь,—0,2 нм . Тогда на 1 см вновь образованной поверхности затрачено энергии на разрыв химических связей суммарно около 1,5-10 Дж. Это примерно в 100 раз меньше экспериментально найденного значения для полиметилметакрилата (5-10 Дж). Р азличие объясняется тем, что даже при разрушении хрупких полимеров относительно велика доля энергии, затрачиваемой на перемещение структурных элементов, т. е. на деформирование полимера растущей трещиной в процессе разрушения. [c.197]