Разрушение неориентированных полимеро

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]

При разрушении полимера разрушаются не только химические, но и межмолекулярные связи. В соответствии с концепцией В. Е. Гуля работа разрушения межмолекулярных связей может составлять значительную часть общей работы разрушения. По-видимому, в неориентированных полимерах процесс разрушения захватывает как химические, так, в значительной степени, и межмолекулярные связи. Вклад последних тем больше, чем более полярен полимер, чем прочнее узлы флуктуационной сетки. [c.204]

Выяснены два фундаментальных факта 1) процесс разрушения определяется разрывом химических связей, а процесс деформирования — преодолением сил межмолекулярного взаимодействия 2) разрушение и деформирование связаны с различными компонентами тензора напряжения (разрушение — с нормальными растягивающими напряжениями, а деформирование— со сдвиговыми напряжениями). Поэтому в нагруженном неориентированном полимере одновременно идут два процесса — деформирование и разрушение. Под деформированием (выше Гхр) понимается изменение конформаций цепей, которому препятствуют межмолекулярные и внутримолекулярные связи. Разрушение представляет собой разрыв полимерных цепей. В предположении, что деформация в интервале Тхр—Та является вынужденной высокоэластической, время релаксации процесса деформирования определяется уравнением Александрова — Гуревича [c.132]

Вторая группа объяснений основана на кинетической теории реакции и постепенном уменьшении работоспособности полимера, вызванном разрывом и (или) смещением элементов среды и (или) образованием дефектов (разд. 3.4, гл. 3). В данном случае следует выяснить роль основных молекулярных цепей при задержке разрушения неориентированных полимеров. [c.278]

Для полностью ориентированного и неориентированного полимера под действием постоянного одноосного напряжения Оо приходится решать систему уравнений (3.26), (3.28) и (3.29). Случай полностью ориентированного полимера исследован Тобольским и Эйрингом. Предполагается, что на все элементы действует постоянное напряжение Ч ", которое возрастает обратно пропорционально уменьшению числа неразрушенных элементов. Разрушение элемента объема наступает с разрушением его последнего элемента, т. е. когда / = 0. Долговечность элемента объема tь определяется уравнениями (3.20), (3.21) и (3.26) [c.85]

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]

Независимость энергии активации от ориентации и совпадение ее величины с энергией активации термической деструкции полимера в вакууме позволяют сделать следующее заключение. Главным в механизме разрушения твердых полимеров является разрыв химических связей независимо от того, находится ли полимер в неориентированном или ориентированном состоянии, причем в элементарном акте разрушения рвется примерно одна химическая связь. [c.141]

В неориентированном полимере одна н та же цепь может < раз пересечь поперечное сечение образца поэтому при разрушении по это.му сечению она разорвется на +1 кусков. В предельно ориентированном полимере цепь может пересечь данное сечение только один раз. [c.142]

Проведенные систематические исследования [426, с. 1045 435 436, с. 751 439—441], в которых было учтено изменение Т и у, показали, что нельзя предсказывать разрушение полимеров при циклических деформациях, пользуясь уравнением (1.28). Расхождение значений долговечности при статическом и циклическом нагружении для неориентированных полимеров лучше объясняется при оценке прочности числом циклов, а не временем пребывания под нагрузкой [435]. [c.149]

К выводу о том, что деформация и разрушение полимеров — разные По природе процессы, пришел Степанов с сотр. [5.37—5.45]. Для неориентированных полимеров выяснено, что [c.132]

Таким образом, как и в случае ориентированных полимеров, деформация сопровождается разрушением, так что с каждым циклом структура полимера меняется, полимер ослабевает . Следует отметить, что релаксация напряжения в области упругой деформации показывает обратную закономерность (рис. 38, б) с каждым циклом скорость релаксации напряжения уменьшается. Такое поведение характерно для редких сеток и неориентированных полимеров и связано с развитием процессов ориентации. [c.236]

Различия в радиационной стойкости ориентированных и неориентированных аморфных полимеров (по степени изменения физико-механических свойств), ло-видимОму, может быть связано с некоторыми различиями в характере и распределении дефектов в облученных материалах, а также с различным механизмом разрушения ориентированных и неориентированных полимеров. [c.367]

Различия в степени из менения физико-механических свойств ориентированных и неориентированных аморфных полимеров под влиянием Т-излучения можно пояснить следующей схемой разрыва полимеров до и после облучения. Разрыв необлученных ориентированных полимеров происходит преимущественно вследствие разрушения химических связей основной валентности. После облучения по указанным выше причинам разрыв преимущественно происходит в результате нарушения межмолекулярного взаимодействия. Последний механизм справедлив при разрыве неориентированных полимеров — как необлученных, так и облученных. [c.367]

При деформировании неориентированных полимеров, в особенности полимеров, находящихся в высокоэластическом состоянии, могут происходить одновременно процессы деформирования и разрушения, приводящие в ряде случаев к выскальзыванию одной части образца из другой. При этом разрываются не только химические, но и межмолекулярные связи [15. [c.199]

Однако и в полимерах, если они не сильно ориентированы и вклад разрывов межмолекулярных связей в развитие разрушения значителен, разделение вклада актов разрушения и деформирования в процесс ползучести по его кинетике становится уже очень сложной задачей, сравнимой с подобной же задачей для случая испытания кристаллов. С этой точки зрения предположения о большой роли разрывов межмолекулярных связей и перегруппировок в развитии деформирования и разрушения неориентированных и высокоэластических полимеров вполне обоснованны [190, 191, 563—566, 1006]. Экспериментальная задача разделения вклада актов деформирования и разрушения в этом случае, конечно, еще более сложна, чем в случае опытов с высокоориентированными полимерами. [c.531]

Таким образом, уравнение Журкова описывает Долговечность не только предельно ориентированного полимерного тела (когда разрушение его происходит в основном вследствие разрыва химических связей), но также и неориентированного полимера, у которого исчерпание долговечности наступает за счет постепенного разрушения межмолекулярных связей. [c.108]

Согласно работам ряда исследователей , фибриллы в неориентированных полимерах существенно отличаются от фибрилл в ориентированном состоянии своим внутренним строением. В неориентированных полимерах макромолекулы расположены перпендикулярно осям фибрилл, а в ориентированных — вдоль осей. Поэтому переход при ориентации от исходной фибриллярной структуры к конечной ориентированной структуре сопровождается разрушением начальной и формированием новой. [c.175]

Изучение процессов разрушения твердых полимеров как в ориентированном, так и в неориентированном состояниях, проведенное в Ленинградском физико-техническом институте Академии наук СССР Журковым с сотрудниками, привело к развитию представлений о разрушении таких тел как о кинетическом процессе [69—72]. [c.34]

Технологический процесс получения волокон стремятся проводить так, чтобы достигалась высокая степень ориентации макромолекул в волокне не только на его поверхности, но и в середине волокна. Тогда изменения конформаций макромолекул при деформации волокна происходят в меньшей степени, чем при разрушении высокоэластичных полимеров или неориентированных пластиков. [c.129]

Упрочнение полимерного образца в продольном направлении связано с тем, что при хорошей ориентации более крепкие структурные элементы (химические связи) располагаются вдоль этого направления приблизительно параллельно и однородно разрыв, следовательно, происходит более одновременно, чем у плохо ориентированных систем, и требует преодоления как химических, так и межмолекулярных сил. В направлениях, перпендикулярных оси ориентации, встречается только сопротивление межмолекулярных сил, и поэтому прочность образца сравнительно невелика. Таким образом, любое упорядочение структуры, будь это ориентация микрокристаллитов или звеньев макромолекул, приводит к более согласованному, коллективному сопротивлению цепных молекул их разрыву. С возрастанием упорядоченности все больше становится число молекул, одновременно и в одинаковой степени сопротивляющихся разрушению. В неориентированных полимерах макромолекулы рвутся последовательно, поодиночке , в местах возникновения перенапряжения, и прочность материала меньше. Важное следствие способности полимеров менять СБОЮ структуру, ориентироваться в самом процессе деформации состоит в повышении прочности материала в зоне микротрещин, что предотвращает разрушение образца, если скорость ориентации (релаксации) больше скорости роста трещины. [c.356]

Для кристаллизующихся полимеров ориентационная вытяжка проводится, как правило, в интервале температур между температурой стеклования аморфных областей и температурой плавления кристаллов полимера. Ниже температуры стеклования неориентированные кристаллические полимеры испытывают при деформации хрупкое разрушение без перехода в ориентированное состояние. Выше точки плавления кристаллов неориентированный полимер находится в полужидком состоянии и легко растягивается, однако высокие степени молекулярной ориентации в этом случае не достигаются, так как молекулы легко проскальзывают друг по другу без эффективного распрямления. [c.49]

Как упоминалось ранее, число свободных радикалов, образованных в процессе одноосного нагружения неориентированных полимеров, оказалось много меньшим, чем в случае высокоориентированных полимеров. Подобные представления, развитые для ориентированных полимеров, могут, однако, применяться к разрыву связей при одноосном нагружении сферолитных кристаллических полимеров. Предполагается, что разрушение проходит через значительный объем образца по направлению наименьшего сопротивления нагрузке [580, 581 ]. Петерлин установил, что выше [c.331]

О роли сил межмолекулярного взаимодействия при разрушении реальных неориентированных полимеров свидетельствует увеличение прочности материала при постоянстве степени поперечного сшивания макромолекул и увеличении интенсивности межмолекулярного взаимодействия, например, за счет замены в макромолекулах атомов водорода атомами хлора. [c.62]

Для более подробного ознакомления с морфологией разрушения волокна читателю следует обратиться к ряду публикаций Хирля, особенно к атласу разрушения волокна [87]. Морфология разрушения неориентированных полимеров при различных условиях нагружения будет рассмотрена в последующих разделах данной главы и заключительной главе. [c.268]

Выходящие из капилляра еще пластичные нити дополнительно ориентируют вытягиванием. Охлажденные нити полимера измельчают на короткие волокна и только тогда загружают в прессформы. Сплавление волокон проводят под давлением 120 кг см при 230°. Затем прессформу охлаждают до 120—130° и извлекают отформованные изделия. Ориентированный и отпрессованный материал обладает высокой прочностью. Удельная ударная вязкость его возрастает до 20 кг-см.1см. вместо 4 кг см1см для неориентированных отпрессованных изделий, предел прочности при изгибе увеличивается до 1000 кг с.м вместо 300—400 /сг/сж-для неориентированного полимера. Высокая прочность поливинилкарбазола, сочетающаяся с его достаточно высокой теплостойкостью (термическое разрушение происходит при температуре выше 400°), позволяет применять этот полимер в качестве заменителя слюды и асбеста. [c.391]

После образования зародышевых субмикроскопических трещин дальнейшее развитие разрушения в кристаллических ориентированных полимерах приводит к слиянию этих трещин и образованию за счет этого более крупных магистральных трещин, завершающих разрушение. Трещины субмикроскопических размеров 1—10 нм наиболее отчетливо наблюдаются у кристаллических ориентированных полимеров, например у полимерных волокон, тогда как трещины следующего уровня — микроскопических размеров (от единиц до десятков микрометров)—наиболее характерны для аморфных неориентированных полимеров (ПММА, ПС и т. п.), где с течением времени на поверхности нагруженных образцов возникает огромное число микротрещин, которые могут быть трещинами серебра . Изучение кинетики треш,ипообразования показало, что оно является затухающим во времени процессом, как и накопление разорванных связей или субмикротрещин. [c.325]

В большинстве случаев рост полимерной цепи в кристалле, сопровождающийся сокращением межмолекулярного расстояния, вызывает сжатие кристалла и разрушение его решетки. Вследствие этого утрачивается исходное упорядоченное располеженне мономерных молекул и получается аморфный, нерегулярный и неориентированный полимер. [c.258]

Что касается гипотезы о переходе от преодоления межмолекулярных сил при разрыве неориентированного полимера к разрушению химических связей при разрыве орнентированного полимера, то она верна для линейных полимеров при определенных условиях относительно высокая температура, низкие молекулярные массы и др. (см. 1 этой главы). [c.140]

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]

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]

Теперь перейдем к сравнению с экспериментальными данными. Рассмотрим капрон (см. табл. 3.1), для которого в неориентированном состоянии ар = 160 МПа (293 К). В работе [3.30] в качестве аргумента приводятся наибольшие значения прочности 60—400 МПа для неориентированных полимеров. Капрон попадает в этот интервал. Автор концепции утверждает, что приведенные значения прочности далеки от прочности химических связей. И это верно, но вопрос заключается в том, для какого состояния характерны эти цифры для высокопрочного или низкопрочного. Нет сомнений, что эти цифры соответствуют низкопрочному состоянию неориентированных полимеров, когда разрушение идет по перенапряженным цепям. Для капрона (см. табл. 3.1) коэффициент перенапряжения х = 25 и, следовательно, разрушение надо характеризовать не ар=160 МПа, а значением в 25 раз большим, т. е. 4 ГПа. А это значит, что /з рвущихся цепей нагружена так же, как и полное число цепей в предельно ориентированном состоянии (12 ГПа). Но 12 ГПа соответствует прочности химической связи ап = 12,9 ГПа в полиамидных цепях, рассчитанной Губановым и Чевычеловым [2.11] (см. ип в табл. 2.1). Поэтому если принять правильные значения прочности в высокопрочном состоянии, то разрыв полимера следует объяснить разрывом химических связей. Для ориентированного капрона ар=1 ГПа (293 К) при коэффициенте перенапряжения, определенном из экспериментального значения у, равном 12. Поэтому перенапряженные цепи, ответственные за процесс разрыва, характеризуются ар=12 ГПа, что соответствует Оп=12 ГПа — предельной прочности, рассчитанной из энергии разрыва С—К-связи. [c.51]

Представляет большой интерес вопрос о том, каким образом осуществляется переход от структуры неориентированного полимера к структуре ориептированного нри его деформации. В работах [18—20] предполагается, что этот переход происходит путем полного разрушения кристаллической структуры исходного изотропного материала и образования новой структуры ориентированного волокна. Однако такой механизм не является единственно возможным. В последнее время часть исследователей, принимая во внимание сложное строение хорошо развитых надмолекулярных образований, в частности крупных сферолитов, считает, что процессы структурных превращений при деформации протекают но ступенчатому механизму и могут сопровождаться разрушением высших структур при сохранении более простых структурных элементов [21, 22]. По-видимому, в зависимости от условий деформации и надмолекулярной структуры полимера могут наблюдаться различные степени разрушения исходной структуры. [c.339]

В заключение краткого обзора принципиальных методов получения волокнистых материалов из полимеров рассмотрим еще один прием, заключающийся в фибриллизации пленки путем ее ориентационной вытяжки. О нем уже упоминалось в предыдущей главе. Этим способом в последние годы получают з1шчительные количества полипропиленового волокна, используемого для изготовления основы для ковров и упаковочных материалов. Процесс основан на явлении направленного разрушения ориентированных полимеров, механизм которого сводится к следующему. При растяжении полимера в напра1шеиии одной оси из-за неоднородности материала возникают самостоятельные области ориентационного процесса, которые имеют свои характеристики упругости (пластичности). При достижении одним из участков предельного удлинения, отвечающего заданному напряжению, соседние участки могут сохранить еще способность к деформации. Эта неоднородность может привести к тому, что промежуточные области окажутся неориентированными и.з-за различия в скоростях движения соседних участков, т. е. из-за взаимного сдвига этих областей пленки. При небольших напряжениях сдвига такие различия в свойствах отдельных областей очень малы, но при приближении к предельным напряжениям деформационные характеристики могут существенно различаться. На рис. 4.6 приведены схематические кривые напряжения — деформация для трех различных участков пленки. При определенной нагрузке а р участок пленки, характеризуемый кривой 1, достигает предельной деформации е , выше которой напряжение резко возрастает, приводя к разрушению полимера. В то же время другие участки пленки (кривые 2 тз. 3) еще не достигают такого [c.71]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология