Прочность полимеров механизм разрушения полимеров

Влияние молекулярной массы на прочность полимеров. Зависимость прочности полимеров от молекулярной массы не однозначна. Так, с увеличением молекулярной массы возрастают гибкость полимеров и температуры стеклования, расширяется область высокоэластического состояния и т. д. Однако температура стеклования увеличивается до степени полимеризации, равной приблизительно 200, а прочность до степени полимеризации 600. Если молекулярная масса полимера превышает 50 ООО, то прочность его практически не зависит от того, находится ли полимер в стеклообразном или высокоэластическом состоянии, а определяется тем, что механизмы разрушения полимеров с высоким и низким значением молекулярной массы различны. При разрушении низкомолекулярных образцов возможно взаимное скольжение отдельных относительно небольших молекул, завершающееся разрывом образца. Полимеры с высоким значением молекулярной массы разрушаются за счет разрыва химических связей. [c.232]

Книга представляет собой коллективный труд ведущих специалистов США, Англии, Японии и других стран, посвященный процессам разрушения твердых полимеров. В ней рассмотрена структура твердых полимеров, временная зависимость прочности и механизмы разрушения, дается теоретическое описание и приводятся результаты экспериментального исследования хрупкого разрушения полимеров. Отдельные статьи, написанные по общему плану, дают полную картину современного состояния физики процесса разрушения полимеров. Книга рассчитана на научных сотрудников, работников промышленности синтетических смол и пластических масс, занимающихся переработкой полимеров, преподавателей и студентов вузов, интересующихся механическими свойствами полимеров. [c.288]

Разрушение каучукоподобных полимеров с теоретической точки зрения является чрезвычайно трудным вопросом. Сложность явления препятствует в настоящее время созданию сколько-нибудь удовлетворительной теории прочности этих материалов. В. Кун и Г. Кун предложили механизм разрушения резины, основанный на статистической модели сетки негауссовых цепей. Предполагается, что при растяжении каждая цепь претерпевает аффинную деформацию. Цепь рвется, если ее растяжение превысит некоторое критическое значение. Вследствие наличия в пространственно-структурированном полимере цепей различных длин цепи разрываются одна за другой по мере увеличения растягивающего усилия. Этот процесс нарастает, при некотором растяжении он становится катастрофическим, и образец рвется. Работы Ф. Бикки - по теории прочности каучукоподобных полимеров основываются на подобной гипотезе разрушения. [c.102]

Разрыв происходит тогда, когда напряжение, приложенное к образцу, становится равным наименьшему значению прочности. Последнее определяется дефектом, вызывающим наибольшее ослабление (что противоречит молекулярно-кинетическим представлениям механизма разрушения полимеров). Анализ распределения значений прочности по Кейсу может быть осуществлен в двух вариантах. [c.24]

ПРОЧНОСТЬ и МЕХАНИЗМ РАЗРУШЕНИЯ ПОЛИМЕРОВ [c.280]

БАРТЕНЕВ Г. М. ПРОЧНОСТЬ И МЕХАНИЗМ РАЗРУШЕНИЯ ПОЛИМЕРОВ. — [c.239]

Бартенев Г. M. Природа временной зависимости прочности и механизм разрушения стеклообразных полимеров выше температуры хрупкости.— Высокомолекулярные соединения, т. АП, № 10, с. 2341—2347. [c.419]

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]

Кроме подхода с точки зрения механики процесса разрушения (механического) существуют два физических подхода к теории прочности термодинамический и кинетический. Последние позволяют понять природу процессов разрушения полимеров и объяснить их механизмы, учитывая законы термодинамики и структуру материала. [c.287]

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]

Для всех этих случаев в главе рассмотрены физические теории прочности и долговечности полимеров и стекол, методы расчета предельно достижимой прочности полимеров, обсуждена связь термодинамических и тепловых свойств с прочностью с точки зрения проявления энгармонизма в твердых телах. В главе проанализированы различные точки зрения на природу разрушения полимеров и сделай вывод о том, что в твердых полимерах ведущим процессом разрушения является разрыв химических связей, а не преодоление межмолекулярных взаимодействий. Рассмотрен термофлуктуационный и фононный механизмы зарождения субмикротрещин и их роль в разрушении полимеров в высокопрочном состоянии. [c.58]

Несмотря на достигнутые успехи в понимании механизма разрушения полимеров и создании теории прочности, многие вопросы еще остаются нерешенными. Так, во многом неясны закономерности нехрупкого разрушения полимерных тел, сопутствующие ему явления зарождения и роста трещин серебра и другие изменения материала необходимо изучить наиболее слабые связи в полимерных молекулах и т. д. Особое внимание следует уделить надмолекулярным структурам, оказывающим иногда решающее влияние на механическую стабильность вообще и прочность 6 частности. [c.168]

Причина образования микротрещин и механизм разрушения полимеров хорошо объясняются с помощью флуктуационной теории прочности и тех экспериментальных данных, которые были приведены в предыдущем разделе. [c.200]

Рассмотрена структура твердых полимеров, временная зависимость прочности и механизмы разрушения, приведены теоретическое описание и результаты экспериментального исследования хрупкого разрушения полимеров. Отдельные статьи, написанные по общему плану, дают полную картину современного состояния физики процесса разрушения полимеров. [c.4]

Долговечность эпоксидов и клеевых соединений на их основе должна рассматриваться с учетом основных положений теорий прочности, деформации и механизма разрушения полимеров. В этом случае можно с определенной степенью достоверности получить представление [c.75]

Из этих данных, а также из данных работ по изучению механизма разрушения полимеров с использованием методов рассеяния рентгеновских лучей, ядерного магнитного резонанса, ИК-спектроскопии и др. [15, 18, 19] следует, что за прочность полимеров ответственны химические связи. Вероятность процесса разрушения определяется величиной 11= По—уст. Чем больше напряжения, тем меньше величина энергетического барьера и более вероятен процесс разрушения. Предполагается, что благодаря межмолекулярным связям достигается определенное распределение механических усилий по цепям полимера. С этих позиций коэффициент у является количественной мерой микронеоднородности в распределении напряжений. Наименьшая величина коэффициента у, а следовательно, и высокая прочность полимеров соответствует более равномерному распределению напряжений по полимерным цепям. Эта закономерность сохраняется также при изменении молекулярной массы полимера. На основании этих исследований было сделано заключение о том, что уравнение временной зависимости прочности [c.11]

Тео ия долговременной прочности. Представления о механизме разрушения полимеров, основанные на статистической теории прочности, не могут объяснить временной зависимости прочности, установленной С. Н. Журковым с сотр. [75, 86—89] для ряда веществ, в том числе высокополимеров. [c.80]

К аналогичным выводам пришел Г.М.Бартенев, анализируя природу временной зависимости прочности и механизм разрушения стеклообразных полимеров при температуре выше температуры хрупкости [26]. [c.252]

Долговечность клеящих полимеров и клеевых соединений [79— 86]. При выборе клеящих материалов кроме прочности следует учитывать также их надежность и долговечность. Зная основные положения теории прочности, деформативности и механизма разрушения полимеров, можно с определенной степенью достоверности получить представление о поведении во времени клеевых соединений при воздействии различных факторов. Особую роль играют внутренние напряжения и релаксационные процессы, которые в условиях формирования и эксплуатации клеев часто предопределяют их поведение во времени. [c.28]

Временные зависимости деформационно-прочностных характеристик полимеров детально были изучены Буссе и Лессингом на хлопковых волокнах и Голландом и Тернером на силикатных стеклах . Систематическое изучение временной и температурной зависимости прочности твердых тел и ее связи с механизмом разрушения было проведено Журковым с сотрудниками [16, см. также ]. [c.205]

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]

Чтобы дать современное представление о проблеме прочности в целом, в монографии уделено значительное место основным сведениям по теории прочности и механизму разрушения и деформации твердых тел, включая твердые полимеры. Статистические теории прочности, играющие в настоящее время все большую роль в расчетах прочности материалов и конструкций, рассматриваются в специальной главе. Основной материал книги посвящен высокоэластическим полимерам, которые, в отличие от классических твердых тел, обладают ярковыраженной спецификой прочности, связанной, в частности, с энтропийным характером их деформации и способностью к ориентации. [c.7]

Как отмечает Берри, исследования прочности полимеров развиваются в двух направлениях. Первое относится к механике разрушения и к энергетическому подходу исходя из работ Гриффита и модели упругого твердого тела с микротрещиной, т. е. рассматриваются макроэффекты разрушения. Второе направление относится к физике (кинетике) разрушения и рассматривает молекулярноатомные механизмы и микромеханику разрушения. На Западе предпочитают первый подход (Гриффита), в СССР — второй (Журкова). Рассмотрим вначале результаты первого подхода к эластомерам. В этих опытах исследования механики разрушения проводились на образцах эластомеров и резин с искусственными надрезами. Методика испытания образцов с надрезом получила название испытания на раздир, который широко изучался в работах Ривлина и Томаса [12,1], Томаса [12.2] и других исследователей [12.3 12.4 82]. В процессе испытаний на раздир определялась энергия разрушения, которая зависела от заданной скорости движения зажимов. Энергия раздира включает свободную энергию образования новых поверхностей и механические потери, причем механические потери столь велики, что превышают свободную поверхностную энергию на много порядков. Эластомер считается тем прочней, чем большие затраты работы внешних сил требуются на раздир. [c.334]

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]

Процессы зарождения и развития крейзов, их структура и влияние на прочность полимеров исследованы во многих работах [4.44-—4.47, 7.39—7.44]. Камбур [7.43] показал, что трещина начинает расти в том месте полимера, где происходит в малом объеме формирование материала, деформация которого происходит микронеоднородно и приводит к образова-нию большого числа малых сфероидальных пустот. Исследовалась также поверхность разрушения ПММА. Свежеобразоваи-ные поверхности многих полимерных стекол окрашены. Измерялся коэффициент преломления света поверхностным слоем полимера на поверхности разрушения и было установлено, что поверхностный слой имеет ту же структуру, что и материал внутри крейза (на поверхностях остаются образованные тяжи). Толщина поверхностного слоя в местах, где скорость роста трещины серебра близка к нулю (перед остановкой роста трещины), для ПММА оказалась равной 0,68 мкм. При медленном росте трещины очень велика затрата упругой энергии на пластическую (вынужденную высокоэластическую) деформацию. Поскольку механизм образования трещин серебра неизвестен [7.43], можно только предполагать, что работа пластической деформации, затрачиваемая на их образование, равна работе вынужденной высокоэластической деформации такого же объема материала. Материал в трещине серебра подвергается растяжению на 60%, что должно приводить к затратам на пластическую деформацию поверхностного слоя ПММА, равным (1,77—2,67)-10 2 Дж/см , в то время, как свободная поверхностная энергия равна всего около 4-10- Дж/см2. [c.212]

Авторы отводят главную роль фактору времени, корректируя понятие предела прочности. В старом понимании этот термин означал усилие разрыва, а продолжительность действия напряжения до разрушения не принималась во внимание. В действительности это понятие подразумевает долговечность образца при данной нагрузке, а не его предел прочности. Полученное отнощение позволило сделать вывод о том, что разрыв является активационным процессом, скорость которого определяется тепловыми флуктуациями, зависящими от значений КТ. Для разрушения связей, определяющих прочность полимера, необходимо, чтобы скомпенсировался энергетический барьер 1о, величина которого зависит от природы химических связей. Установлено также, что энергетический барьер цо под действием растяжения уменьшается на значение ау. Итак, чем больше нагрузка на материал, тем меньше энергетический барьер, препятствующий процессу разрыва. Уравнение позволяет глубже выяснить механизм деструкции путем установления зависимости, существующей между энергетическим барьером хо и структурными элементами (межмолекулярными силами и химическими связями), которые обусловливают прочностные свойства исследуемого полимера. Определив энергетический барьер (Хо, авторы пришли к выводу, что значения цо по порядку величины совпадают с величиной энергии химических связей (45 ккал моль). Таким образом, разрушение полимерных волокон под действием растяжения, согласно проведенным исследованиям, развивается во времени, зависит от интенсивности нагрузки и возникает в результате разрыва химических связей. Межмолекулярные связи [c.27]

Отсутствует корреляция между плотностью энергии когезии аморфных и кристаллизующихся эластомеров и их хрупкой прочностью, что согласуется с предыдущим выводом. С другой стороны, для аморфно-кристаллических полимеро1В ПЭТФ, ПКА, ПВС показана пропорциональность между их прочностью и удельной когезионной энергией [9]. Конечно, механизм разрушения полимеров может различаться, однако для более определенных выводов необходимо иметь прямые данные о степени дефектности материала. [c.17]

Г. М. Бартенев [38] рассмотрел природу временной зависимости прочности и механизм разрушения стеклообразных полимеров выше температуры хрупкости. Им получены экспериментальные данные, свидетельствующие о наличии двух различных семейств прямых lg Тр=/(ар) для полимеров. Одно семейство параллельных прямых было получено для полиметилметакрилата при низких, а другое — при высоких температурах. На основании этого Г. М. Бартенев сделал вывод, что имеет место переход от низкотемпературного термофлук-туационного механизма с групповым разрывом цепей к высокотемпературному термофлуктуационному механизму с последовательным разрывом отдельных полимерных цепей по С. Н. Журкову. При этом предэкспоненциальный множитель в уравнении [c.269]

Совершенно ясно, что роль нагружения цепи и ее разрыв будут совсем разными для трех механизмов, определяющих прочность полимера. В данной книге неоднократно утверждалось, что способность цепных молекул нести нагрузку становится более эффективной, если ориентация цепи и межмолекулярное притяжение вызывают постепенное накопление больших напряжений вдоль оси цепи и препятствуют проскальзыванию последней и образованию пустот. Именно по этой причине высокоориентированные волокна полимеров наиболее удобны для изучения нагружения цепи и ее разрыва. В гл. 7 были рассмотрены экспериментальные результаты образования механорадикалов и их преобразование. В отношении феноменологических представлений о процессе разрушения в литературе мало разногласий. В первом разделе данной главы будет рассмотрен наиболее спорный вопрос о возможном влиянии разрыва цепи и реакций радикалов на предельную прочность. [c.227]

Разрушение полимеров в области высоких температур ф Механика разрушения эластомеров ф Механизм прочности и разрушения эластомеров ф Уравнение дол говечности эластомеров ф Разрывное напряжение эластомеров [c.7]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология