Разрушение полимеров релаксационное

При низких температурах (область хрупкого разрушения полимера) релаксационные процессы столь заторможены, что высокоэластические деформации не могут развиться ни при каких напряжениях. Разрывные удлинения складываются из упругой деформации и удлинения, связанного с раскрытием трещин разрушения. Разрывные удлинения от напряжений не зависят. . [c.104]

Прочность полимерных материалов приобретает все более актуальное значение. До появления кинетической точки зрения на разрушение полимеров придерживались представлений о разрушении исключительно с позиций механики упругих твердых тел, имеющих дефекты. Однако экспериментальные факты [33—36] доказывают существенную роль вязкоупругих релаксационных явлений при разрушении полимеров. В этой связи построение математической модели кинетики набухания, учитывающей релаксационные явления в полимере, актуально для нахождения благоприятных условий проведения процесса с целью уменьшения брака при производстве ионообменных материалов аналитического назначения (хроматографического и ядерного класса). При этом описание релаксационных явлений в полимерных материалах связывается с рассмотрением их как сплошных сред, которые по своим механическим свойствам занимают промежуточное положение между упругими твердыми телами и вязкими жидкостями (что приводит к возникновению явлений вязкоупругости). [c.300]

Для большинства неориентированных полимеров (пластмасс, эластомеров) температура хрупкости лежит ниже 0° С (рис. 11.12). Выше Тхр полимер находится в твердом состоянии вплоть до температуры стеклования 7с, но разрушение полимера в этой области имеет квазихрупкий характер в связи с проявлением релаксационных процессов. Разрушение твердых полимеров в нехрупком состоянии связано с тем, что релаксационные процессы и соответствующие им механические потери играют существенную роль в процессах разрушения выше температуры хрупкости. [c.314]

В области нехрупкого разрушения полимеров между температурами Тхр и Тс (см. рис. 11.4) рассеяние упругой энергии при росте трещин из-за различных локальных деформационных процессов становится существенным и термофлуктуационный механизм переходит в термофлуктуационно-релаксационный (см. табл. 11.2). Кроме того, механические потери оказывают существенное влияние на динамическую прочность полимеров при циклических нагружениях. Вызываемый ими локальный разогрев в местах перенапряжений ускоряет рост трещин и снижает долговечность и прочность. [c.314]

Принципиальное различие физической природы обоих процессов не исключает влияния деформационных (релаксационных) свойств на процессы разрушения полимеров. [c.317]

Влияние релаксационных свойств ка процесс разрушения полимеров сказывается и на кинетике роста трещин. Это связано с тем, что в процессе микродеформации вблизи вершины трещины происходит переход упругой энергии в теплоту. [c.317]

РЕЛАКСАЦИОННАЯ ПРИРОДА ПРОЦЕССА РАЗРУШЕНИЯ ПОЛИМЕРОВ В ВЫСОКОЭЛАСТИЧЕСКОМ СОСТОЯНИИ [c.341]

Принципиальным отличием трехмерных полимеров от линейных является наличие химических узлов, практически не разрушающихся при умеренных температурах и нагрузках разрушение этих узлов ведет к разрушению полимера. Появление химических узлов делает невозможным движение всей макромолекулы или ее достаточно больших частей, т, е, существенная часть молекулярных движений, возможных в линейных полимерах, в трехмерных полностью вырождена, В трехмерных полимерах может проходить химическая релаксация, связанная с медленной перестройкой сетки химических связей под действием внешней нагрузки [I], При большой плотности узлов могут выродиться и сегментальные движения, что проявляется в исчезновении области высокоэластического состояния. При рассмотрении релаксационных процессов в эпоксидных полимерах следует также иметь в виду, что, как было показано в предыдущих разделах этой главы, структура, замороженная при переходе в стеклообразное состояние, зависит от скорости охлаждения в области Тс, механических деформаций и других факторов [38], [c.64]

Разрушение полимеров, находящихся в высокоэластическом состоянии, имеет свои особенности. Медленная стадия в отличие от хрупкого разрыва дает шероховатую, а быстрая — зеркальную зону поверхности разрыва. В высокоэластическом состоянии полимеры проявляют способность к дополнительной ориентации в области распространения разрыва. Микродефект в этом случае уже нельзя называть микротрещиной, так как он имеет при одноосном растяжении форму овала или полуовала. Большая скорость протекания релаксационных процессов по сравнению со скоростью нагружения обусловливает рассасывание напряжений и образование тяжей в области разрыва. [c.137]

Существует тесная связь между релаксационными и прочностными свойствами полимеров. Выше уже говорилось о том, что разрушение некоторых типов полимеров (например, эластомеров) при одноосном растяжении можно рассматривать как вязкоупругий процесс. При этом учитывается, что молекулярные процессы, ведущие к разрушению, протекают в очень малом объеме материала. В теориях, описывающих разрушение полимеров как рост трещин, обычно учитывают, что молекулярные [c.303]

Значительное увеличение температуры может двояко влиять на разрушение полимеров. С одной стороны, повышенная температура может облегчить перемещение дефектов внутри кристаллических образований, способствуя более быстрому распространению трещин с другой стороны, возросшая молекулярная подвижность может облегчить и ускорить релаксацию напряжения или пластическое течение, не сопровождающееся разрушением. На суммарный эффект может сильно влиять метод испытания. Стойкость к растрескиванию различна в случае, если напряжения в образце создаются постоянной внешней нагрузкой или в результате приложения постоянной деформации. При повышении температуры стойкость к растрескиванию уменьшается до тех пор, пока не будет достигнута температура плавления наиболее низкоплавкой фракции. Выше этой точки влияние температуры неопределенно, так как скорость релаксационных процессов резко возрастает и приводит к снижению эффекта действия напряжений. Поэтому считают нецелесообразным при сравнении сопротивляемости разрушению разных полимеров ускорять испытание путем чрезмерного повышения температуры. [c.144]

Феноменологическая теория тиксотропии конденсированных полимерных систем, развитая в работах [132—134, 136, 137], исходит из того, что в процессе тиксотропного разрушения структуры релаксационный спектр полимера претерпевает трансформацию, сущность которой состоит в том, что релаксационный спектр как бы усекается со стороны максимального времени релаксации. При таком подходе для определения закономерности тиксотропного изменения вязкостных свойств достаточно задать функцию, определяющую характер изменения максимального времени релаксации в зависимости от скорости сдвига и деформации сдвига. Предполагается, что разрыв м-го элемента происходит в тот момент, когда его упругая энергия достигает критического значения Е - [c.80]

Предлагаемая монография издается также по прошествии 10 лет (1984 г.). В ней отражены принципиально новые данные и представления о механизмах разрушения полимеров во всех релаксационных ( физических , по терминологии В. А. Каргина и Г. Л. Слонимского) состояниях. Так как автор — Г. М. Бартенев представляет вполне определенную научную школу, связанную с его именем, труды которой широко известны как в нашей стране, так и за ее пределами, естественно, что все три монографии отражают подходы к проблеме прочности именно этой научной школы и в значительной степени собственные результаты автора с сотрудниками. [c.5]

Считается, что кратковременная прочность <Гр близка к ос. Поэтому в ряде работ [6.41, 6.42] изменение характеристической энергии разрушения полимеров и стекол с температурой рассчитано по формуле (6.48) на основании экспериментальной температурной зависимости Ор. При этом для хрупкого разрыва полимеров значение Ор с ростом температуры снижалось по закону, близкому к линейному (кривая 1 иа рис. 6.20). В соответствии с этим сделали вывод, что С уменьшается с повышением температуры (кривая 3). Но известно, что ниже Тс деформационные механические потери имеют тенденцию к возрастанию с повышением температуры, проходя на отдельных участках через релаксационные максимумы (кривая 2). [c.182]

На схеме прочностных состояний (см. рис. 7.1) указаны предполагаемые области действия различных механизмов разрушения некристаллических полимеров, а также область пластического состояния, лежащая между температурами пластичности Гп и текучести Гт. Механизмы разрушения и теория долговечности для областей I, II и III были подробно обсуждены в предыдущих главах. В этой главе будет более детально рассмотрено влияние релаксационных переходов иа прочность в хрупком и квазихрупком состояниях. Основное же содержание главы — разрушение полимеров при высоких температурах, когда долговечность в основном определяется релаксационными процессами. [c.195]

Как следует из предыдуш,их глав, в твердых полимерах разрушение во многих случаях является следствием термофлуктуационного разрыва химических связей. Возникает вопрос, как связаны между собой процессы разрушения и релаксационные процессы в полимерах. Обратимся к химическому процессу релаксации (б-процесс). На релаксационном спектре (см. рис. 7.2) представлен бс-процесс — процесс химической релаксации, связанный с распадом связей С—С. Сразу отметим, что указанный релаксационный спектр получен из изотерм релаксации напряжения при малых деформациях и напряжениях, далеких от разрывных [7.1, 7.13—7.15]. Поэтому энергия активации 7вс должна быть близка к энергии активации процесса разрушения (7о (при а—>-0) и энергии термодеструкции Ев (см. гл. 5). [c.201]

Выше температуры хрупкости в области квазихрупкого разрушения вплоть до 50 °С деформационное размягчение полимера, являюш,ееся следствием релаксационной природы его деформации, еще достаточно не развито, и основным механизмом разрушения остается термофлуктуационный механизм. Релаксационные процессы, хотя и выполняют важную функцию, снижая концентрацию напряжений и уменьшая флуктуационный объем, однако не изменяют термофлуктуационной природы разрушения полимера, характерной для низких температур. Выше 50°С вплоть до температуры стеклования (100°С), вероятно, относительно большую роль в механизме разрушения начинает играть релаксационный процесс деформационного микрорасслоения, и существенный вклад в долговечность дают трещины серебра , а также ориентация полимера под нагрузкой. В настоящее время отсутствуют более подробные экспериментальные данные в этой третьей температурной области. Поэтому дальнейшее обсуждение роли релаксационных процессов в разрушении полимера имеет смысл провести только для температурной области ПММА от —29 С до 50°С. [c.207]

Так как переход к квазихрупкому разрушению связан с релаксационным процессом — вынужденной высокоэластической деформацией, локализованной в микрообластях в вершинах микротрещин, то для анализа механизма разрушения полимера при высоких температурах следует обратиться к уравнению Александрова — Гуревича [3.24]. Это уравнение выражает зависимость времени релаксации тд высокоэластической деформации от напряжения [c.207]

Релаксационная природа разрушения полимеров в высокоэластическом состоянии [c.227]

Специфич. особенность разрушения полимеров по сравнению с др. твердыми телами — резко выраженная зависимость П. от времени действия нагрузки и темп-ры, что обусловлено релаксационным характером деформирования. [c.112]

В ряде термодинамич. теорий П. энергию деформирования рассчитывают на основе различных реологич. моделей, вводя в них элемент разрыва химич. связей соотношение между критич. значениями напряжения и деформации определяют с помощью реологич. ур-ний состояния (см. Реология, Модели релаксации механической). Однако без учета механич. потерь такой подход является формальным и не отражает специфики разрушения полимеров. Основным направлением в развитии обобщенной термодинамич. концепции П. полимеров должно быть количественное определение механич. потерь на основе изучения релаксационных явлений. [c.114]

Релаксационная природа процесса разрушения полимеров в высо коэластическом состоянии. ................. [c.7]

Деформационные свойства, в том числе механические потёри, являются проявлением релаксационных свойств полимеров. Влияние механических потерь на процесс разрушения поставило более широкую проблему о взаимосвязи релаксационных свойств (деформационных) и процессов разрушения в полимерах. Эта важная проблема находится в стадии развития как в теоретическом [10 11.20], так и в экспериментальном плане [11.21 11.22]. Так, замечено, что прочность испытывает на температурной зависимости скачкообразные изменения при температурах у- и -релаксационных переходов, когда изменяется молекулярная подвижность в цепях полимера. В стеклообразном состоянии существует ряд характерных температур (релаксационных переходов), в которых долговечность претерпевает изменение. Для исследования природы деформация и разрушения полимера в стеклообразном состоянии изучались ползучесть, долговечность, разрывное напряжение и ширина линии ЯМР в широком температурном интервале. Установлены следующие принципиальные положения. [c.317]

Релаксационные процессы в полимерах определяют их вязко-упругие свойства и влияют на прочностные свойства этих материалов. Влияние релаксационных процессов на разрушение полимеров в высокоэластическом состоянии более существенно, чем в твердом [63]. В связи с этим понять природу процессов разрушения эластомеров и физический смысл наблюдаемых закономерностей можно на пути выяснения прежде всего фундаментального вопроса о взаимосвязи релаксационных процессов с процессом разрушения. Решение этого вопроса было осуществлено в работах [12.17 12.19], где проведены широкие исследования температурной зависимости комплекса характеристик релаксации напряжения, вязкости, процессов разрушения (долговечности и разрывного напряжения). Для исследований были выбраны несшитые и сшитые неполярные эластомеры бутадиен-стирольный СКС-30 (Гс = —58° С) и бутадиен-метилстирольный СКМС-10 (Гс=—72°С), а также полярные бутадиен-нитрильные эластомеры. Условия опытов охватывали широкий диапазон напряжений и деформаций растяжения и сдвига (несколько порядков величины). Исследования физических свойств проводились для каждого эластомера на образцах, полученных при одних и тех же технических режимах приготовления образцов (переработка и вулканизация). [c.341]

Лимеров, начинается, как правило, с микродефектов, располагающихся обычно на поверхности материала. Специфичность процесса разрушения полимеров проявляется в том, что микродефекты могут разрастаться до размеров, сравнимых с размерами сечения материала. В отдельных случаях одиночные дефекты достигают больших размеров, а поверхность разрушения проходит не по ним, а на. некотором расстоянии от них. Релаксационные свойства полимерных материалов обусловливают перераспределение и выравнивание напряжений, что способствует при определенных условиях согласованному росту микро- и макродефектов. Эти дефекты могут расти несогласованно при больших скоростях прпложення нагрузок к (материалу. [c.110]

Разрушенне полимеров в высокоэластическом состоянии. Полимер находится в высокоэластическом состоянии при 7>7 с н в этих условиях высокоэластическая деформация на чикает развиваться практически сразу с нача.па деформирования, поэтому разрушению предшествуют значительные высокоэластические деформации, имеющие релаксационный характер Механизм, разрушения полимеров в высокоэластичсском состоянии называют вязколокальиым . Ои реализуется при 7 >7 >7 с, где Гп<7 т (Тг-—температура, при которой появляются локальные области вязкого течения). [c.331]

Разрушение полимеров начинается с микродефектов, распо-лагающихся обычно на поверхности образца Специфичность процесса разрушения полимеров проявляется в том, что микродефекты в полимерах могут разрастаться до размеров, сравнимых с размерами сечения образца. Релаксационные свойства полимерных материалов обусловливают перераспределение и выравнивание напряжений, что приводит к согласованному росту микродефектов. При больших скоростях нагружения перераспределение напряжений не успевает произойти, и микродефекты растут несогласованно. [c.137]

Рассматривая особенности разрушения неориентированных аморфных полимеров, Г. М. Бартенев принимает, что ниже температуры хрупкости (Гхр) полимеры ведут себя подобно хрупким твердым телам. Выше температуры хрупкости на процесс разрушения полимеров существенно влияют релаксационные процессы. В вершине растущего дефекта имеет место вынужденно-эластическая деформация. Образец покрывается так называемыми трещинами серебра. Створки трещины соединены микротяжами, которые одновременно деформируются и разрушаются. В соответствии с изложенным выше Г. М. Бартенев считает, что в различив [c.145]

Основные представления о прочности и долговечности полимеров 284 Механизм разрушения полимеров. Термофлуктуа-ционная концепция разрушения 294 Влияние релаксационных процессов на прочностные свойства полимеров 303 Литература 308 [c.5]

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]

При разрушении полимеров с большими высокоэластическими предразрывными деформациями (резины, кристаллические неориентированные полимеры, при деформации которых образуется шейка ) трудно оценить значение истинного напряжения, действующего на разрываемые связи. В этом случае большое значение приобретают релаксационные деформационные процессы в объеме [c.114]

Излагаются совр( меиная теория прочности полимеров и механизмы их разрушения в различных структурных и релаксационных состоянняк с позиций термодинамической и кинетической теорий и микромехаинкн разрушения. Рассмотрено влияние различных факторов на процессы разрушения по данным различных структурных методов рентгеновского, масс-спектрометрического, ИК-спектрометрии, пиролиза, релаксационной спектрометрии и др. Анализируется связь между мexaни мами разрушения и релаксационными явлениями. П])иводятся новые данные о дискретных спектрах прочности и долговечности полимеров. [c.2]

В-пятых, в связи с развитием новой области физики полимеров релаксационной спектрометрии, обоснованной в трудах автора монографии,— появилась возможность более глубоко исследовать роль релаксационных явлений в процессах разрушения полимеров с единой точки зрения. Создалась ситуация, когда различные механизмы процессов разрушения в полимерах (от низких до высоких температур) мол<ио рассматривать как релаксационные химические и физические процессы, акти-вироваииые большими нагрузками и иаиряжеииями. [c.6]

Кинетический подход к проблеме прочности, основателем которого является академик С. Н. Журков, отличается тем, что основное внимание обращается па атомно-молекулярные процессы разрушения и разрушение полимеров рассматривается как конечный результат постепенного термофлуктуационного развития и накопления микроповреждений в нехрупком состоянии или как термофлуктуационный процесс роста микротрещин, вызывающего разрыв, в хрупком состоянии. Основным фактором при этом подходе считается тепловое движение и тепловые флуктуации в полимерах. Выяснение природы термофлуктуационного процесса разрушения является основной задачей физики разрушеиня, рассмоТ(ренной в предыдущих главах. Термофлуктуационный механизм разрыва химических связей в полимерах в наиболее чистом виде, не осложненном релаксационными процессами, наблюдается в хрупком состоянии. В переходном и квазихрупком состоянии элементарные акты термофлуктуационного разрыва связей происходят в условиях локального релаксационного процесса вблизи вершины микротрещины. По мере перехода от низкотемпературных областей к высокотемпературным роль молекулярной подвижности и теплового движения в процессах разрушения приобретает все большее значение. [c.192]

Чем выше температура, тем отчетливее проявляются в полимерах релаксационные процессы. Поэтому интересно выяснить роль релаксацпоппых явлений в высокоэластическом состоянии полимера, в котором релаксационные свойства определяют многие физические процессы. Эластомеры — класс полимеров, находящихся в высокоэластическом состоянии в области температур, характерной для земных условий (от —60 до +50 °С), т. е. для естественных условий эксплуатации полимеров. Поэтому знание природы процессов разрушения эластомеров имеет и непосредственно практическую значимость. [c.219]

Выше Тс в высокоэластическом состоянии релаксационная природа разрушения полимеров и роль межмолекулярных взаимодействий проявляются наиболее ярко, а относительный вклад в долговечность термофлуктуационного механизма разрыва химических связей становится малым. Ведущим процессом разрушения становится процесс преодоления межмолекулярных взаимодействий и расслоение материала на макротяжи, которые тем крупнее, чем реже химическая сетка сшитого эластомера (наи- [c.241]

Как уже отмечалось в гл. 4, в этой монографии специально пе рассматривались вопросы долговечности полимерных материалов с внутренними напряжениями, которые особенно велики в полимерных покрытиях, где в результате незавершенности релаксационных процессов при сушке или отверждении возникают остаточные растягивающие напряжения. Эти процессы, а также прочность и долговечность полимерных покрытий рассмотрены в монографиях Зубова и Сухаревой [7.130] и Санжаровского [7.131] . Осталась вне поля зрения и проблема разрушения полимеров под действием термоупругих напряжений, возникающих в температурных переменных полях. Особенно большую роль эти напряжения играют при хрупком и квазихрупком разрушении, когда их релаксация замедлена. При циклических изменениях температур термоупругие напряжения могут являться основным фактором, определяющим долговечность полимеров (термоциклическая прочность). Эта важная для полимеров проблема рассмотрена Карташовым [7.132], теоретически исследовавшим термокинетику разрушения полимеров. [c.242]

Имеется ряд теоретич. работ, направленных на создание флуктуационной теории разрушения полимеров. Исходя из изложенных выше термофлуктуационных представлений о природе разрушения, разные исследователи в зависимости от конкретных моделей, на к-рых они основывают расчеты, приходят к различным выводам об относительной роли разрывов химических внутрицепных и межмолекулярных связей, а также о взаимосвязи релаксационных и деформационных процессов с разрушением. Законченной и обш епринятой флуктуационной теории разрушения полимеров, с этой точки зрения, пока не суш ествует. Важно отметить, что все теории базируются на термофлуктуацион-ном механизме разрыва связей п в конечном счете приходят к выражению для зависимости Д. от темп-ры и напряжения, близкому к ф-ле (3). При этом предэкспоненциальный множитель, согласно всем существующим теориям, должен зависеть от а и Т, что трудно проверить на опыте. Смысл же значений 7о и у в разных теориях различен. Иногда под 7ц понимают энергию активации разрыва химич. связей, в других случаях — энергию разрыва нескольких межмолекулярных связей, соответствующую процессу проскальзывания молекул. [c.378]

Большинство кинетич. теорий П. основано на представлениях о термофлуктуационной природе разрушения, согласно к-рым разрыв химич. связей наступает в результате тепловых флуктуаций, а роль механич. напряжения состоит в предварительном растяжении связей и повышении вероятности термофлуктуационного разрыва (см. Долговечность). В полимерах термофлук-туационное разрушение сопровождается релаксационными процессами, что обусловливает специфику разрушения полимеров, находящихся в различных физич. состояниях в соответствии с характером сегментальной подвижности изменяются также соотношения, связывающие т, а и Г. [c.114]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология