Разрывы при растяжении полимеро

В условиях одноосного растяжения достижению критического режима деформирования соответствует разрыв образцов полимеров. Значительно более сложные условия осуществляются при простом сдвиге, который может быть осуществлен в широком диапазоне напряжений и скоростей, с использованием метода капиллярной вискозиметрии. Показано [38], что у высокомолекулярных линейных аморфных полимеров критические режимы течения соответствуют резкому переходу от ньютоновского или близкого к нему режима течения к срыву, когда объемный расход может скачкообразно повышаться в десятки, сотни и даже тысячи раз. Кроме того, установлено, что у кристаллизующихся полимеров, подобных линейному полиэтилену, критическим параметрам течения при температурах, близких к температуре плавления, отвечает начало их кристаллизации. Это показано на рис. 4. [c.367]

Повышение скорости деформации (снижение температуры) вызывает переход полимера в высокоэластическое состояние. В качестве критериев такого перехода может приниматься подавление стационарного течения или, что примерно то же самое, превышение скорости высокоэластической деформации над скоростью течения при растяжении полимера вплоть до его разрыва. Деформируемость полимеров в высокоэластическом состоянии ограничена. Разрушение полимеров в высокоэластическом состоянии происходит в результате того, что напряжения превышают когезионную прочность материала ( когезионный разрыв). Важной особенностью полимеров в области перехода из текучего в высокоэластическое состояние является их пониженная деформируемость [3]. Здесь происходит более быстрое снижение способности полимера к течению, чем увеличение высокоэластической деформации. Дальнейшее повышение [c.250]

При растяжении частично кристаллических полимеров в интервале от средних значений коэффициента вытяжки до высоких его значений (3<Я<10) может произойти разрыв цепей [21, 169, 174—178]. Все эти разрывы, по-видимому, соответствуют случаю статического нагружения (гл. 5, разд. 5.2.2 и 5.2.4). Число разрывов становится большим благодаря тому, что присутствие твердых в поперечном направлении кристаллических областей способствует [c.308]

За исключением ПК, у неориентированных аморфных полимеров в процессе вынужденной эластичности при растяжении не зафиксирован рост числа разорванных цепей. Данное поведение является результатом различий морфологии цеией. В отсутствие кристаллитов большие осевые усилия, вызывающие разрыв цепей, могут быть получены лишь при наличии трения между проскальзывающими сегментами цепей. Расчетная объемная концентрация разрывов цепей (из-за большого числа проскальзывающих сегментов) намного меньше, чем в частично кристаллических полимерах. Кроме того (ввиду отсутствия эффекта выравнивания микрофибриллярной подструктуры), макроскопическое ослабление материала при растяжении происходит прежде, чем достигаются значения напряжений и деформаций, достаточные для равномерного распределения разрывов цепей. [c.309]

С другой стороны, момент разрушения образца, т. е. разрушающее напряжение и удлинение при разрыве, не определяется одним только коэффициентом двойного лучепреломления Дп. Образцы с одинаковым Дп, ориентированные в различных условиях, могут разорваться на разных стадиях растяжения, хотя до момента разрыва одного из образцов диаграммы растяжения их полностью совпадают. Таким образом, по степени ориентации также невозможно однозначно определить прочностные характеристики ориентированных полимеров. Однозначную связь прочности и разрыв- [c.194]

Полиамиды, как правило, перерабатываются на полиамидное волокно непосредственно прядением из расплава, например из полиамида-6 так получают дедерон (капрон). Поскольку линейные молекулы таких полимеров связаны водородными связями, полиамидное волокно имеет высокую прочность на разрыв и растяжение. Неприятными свойствами таких волокон является, однако, легкость появления электростатических зарядов (электризация) и относительно высокая растяжимость при небольших нагрузках. [c.727]

Вследствие того что в полимере обычно присутствует та или иная доля аморфной формы с температурой стеклования —17°С, поливинилиденхлорид обладает высокой прочностью на удар, морозостойкостью и эластичностью, несмотря на высокую температуру плавления, обусловленную кристаллической частью полимера. Ориентация поливинилиденхлорида путем его растяжения при температуре несколько ниже температуры плавления увеличивает прочность, гибкость и эластичность полимера. В частности, при удлинении 400—500% прочность на разрыв достигает 4000— 7000 кг/см , что значительно больше, чем у других ориентированных полимеров. [c.293]

Кристаллизация приводит к значительным изменениям пло+но-сти, теплопроводности, растворимости, теплоемкости и других физических свойств полимеров [40]. Особенно велико влияние кристаллизации на механические свойства (она, как правило, улучшает их в частности, наиболее прочные каучуки — те, которые способны кристаллизоваться при растяжении), выражаюш,ееся обычно в возрастании модуля упругости, твердости, прочности ща разрыв и жесткости, снижения прочности на удар, разрывного удлинения и эластичности. [c.452]

Ричардс [24], вероятно, первый установил влияние коротких боковых цепей на степень кристалличности полиэтилена и тем самым на физические свойства полимера. Он показал, что, хотя молекулярный вес и распределение по молекулярным весам оказывают лишь незначительное влияние на изменение степени кристалличности (чем короче цепь, тем меньше степень кристалличности), разветвление значительно способствует снижению кристалличности. Наличие коротких боковых цепей, влияя на кристалличность, тем самым может в определенной степени оказывать влияние на такие физические свойства, как модуль Юнга при растяжении, модуль при изгибе, температура начала текучести или твердость. Каждый из этих показателей зависит от степени кристалличности полимера. Прочность на разрыв, устойчивость к раздиру и морозостойкость в большей степени зависят от молекулярного веса и лишь незначительно от степени кристалличности. [c.250]

Изучение рельефа поверхностей разрыва твердых тел, в том числе твердых полимеров (кристаллических и аморфных), а также наблюдение роста трещин в нагруженном материале методами микроскопии и другими приводит к выводу, что во всех твердых телах трещины растут при напряжениях растяжения, значительно меньших обычно наблюдаемого предела прочности. Мюллер , по-видимому, первый обнаружил, что у стекол наблюдаются две стадии разрыва. Первая стадия связана с медленным ростом первичной трещины, приводящей к образованию зеркальной поверхности разрыва вторая—с прорастанием первичной и вторичных трещин со скоростью, близкой к скорости звука, с образованием шероховатой зоны. На первой стадии скорость роста трещины зависит от напряжения (рис. 8), температуры и среды, в которой находится образец. При температуре жидкого воздуха зеркальная часть на поверхности разрыва практически отсутствует, разрыв сразу принимает катастрофический характер, а временная зависимость прочности практически не наблюдается. [c.27]

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]

Естественно, что характерные механические свойства полимеров в высокоэластическом состоянии проявляются и в процессе разрыва. Так же как и разрушение полимеров в стеклообразном состоянии, эластический разрыв слагается из двух стадий — медленной и быстрой, но начальная, медленная стадия в отличие от хрупкого разрыва сопровождается образованием шероховатой, а быстрая — зеркальной зоны на поверхности разрыва. Соотношение поверхностей зеркальной и шероховатой зон зависит от длительности процесса разрушения. Уменьшение статической и динамической нагрузок или скорости растяжения сопровождается увеличением длительности процесса разрыва соответственно увеличивается часть поверхности разрыва, занимаемая шероховатой зоной (рис. П.33). При медленном разрыве почти всю поверхность занимает шероховатая зона, а зеркальная зона практически исчезает. При быстром разрушении всю поверх- [c.101]

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]

Как было показано в предыдущих главах, механические свойства полимеров в сильной степени зависят от температуры и скорости деформации. Характер зависимости нагрузки от деформации при постоянной скорости растяжения в общем случае изменяется с температурой, как было показано на рис. 2.1. При низких температурах нагрузка растет практически линейно с увеличением удлинения вплоть до момента разрушения, которое в данном случае происходит хрупко. При более высоких температурах достигается предел текучести, и нагрузка снижается перед тем, как произойдет разрыв, иногда при этом образуется шейка это пластическое разрушение, происходящее, однако, при весьма малых деформациях (обычно 10—20%). При еще более высоких температурах и соблюдении некоторых определенных условий происходит упрочнение при деформации и шейка стабилизируется, что обусловливает холодное течение полимера. Удлинения в этом случае обычно велики и достигают 1000%. Наконец, при температурах, превышающих температуру стеклования, наблюдается зависимость нагрузки от удлинения, характерная для каучуков. [c.307]

При термомеханической вытяжке, так же как и при пластификационной, полимерные материалы изменяют свою структуру и механические свойства. В случае аморфных гибкоцепных полимеров, таких как полиметилметакрилат, полистирол, поливинилацетат [97 — 101] и др., прочность на разрыв и модуль упругости возрастают на десятки, а относительное удлинение при разрыве на сотни и более процентов. Результаты изучения упрочнения для этого класса полимеров, а также связь диаграмм растяжения со структурными [c.94]

Если полимер содержит кристаллические структуры, сфор МИро-вавшиеся в процессе его синтеза или хранения, то кривая нагрузка— удлинение такого кристаллического полимера существенно отличается от кривой ркс. 60 и более напоминает кривую а— s для стеклообразных полимеров (см. рис. 53). Как и для стеклообразных полимеров, на кривой нагрузка — удлинение кристаллических полимеров можно выделить три характерные области (рис. 61). В области 1 деформация пропорциональна удлинению и происходит в основном за счет деформации аморфной части полимера. Структура материала таким образом не меняется. В точке перегиба (переход от области I к области II) в деформируемом образце возникает один или несколько утонченных участков — шейки, которые быстро растут. При этом происходит резкое уменьшение поперечного сечения перешедших в шейку участков образцов. К концу II области, как и в случае стеклообразных полимеров, весь рабочий участок образца переходит в шейку. Далее (область III) деформируется уже новый материал — шейка модуль его резко возрастает, удлинение падает и вскоре наступает разрыв образца (точка А). На стадии роста шейки проис.ходит ориентация кристаллов в направлении растяжения, разрушение (плавление) тех кристаллических областей, которые оказались расположенными перпендикулярно направлению растяжения, и рост новых кристаллитов, ориентированных по направлению растяжения. В образце появляется анизотропия оптических и механических свойств. [c.123]

На примере полиэтилентерефталата был исследован разрыв полимера в стеклообразном и высокоэластическом состоянии [29]. В стеклообразном состоянии полимеры разрушаются по плоскости перенапряжений, расположенной впереди растущей трещины. В высокоэластическом состоянии разрушение происходит в результате вытяжки и скольжения участков материала с образованием тяжей в направлении оси растяжения. [c.120]

Результаты механических испытаний приведены на рис. 1. Кривые 1 ж 2 соответствуют растяжению пленок, содержащих мелкие сферолиты (до 30 р, в диаметре), проросшие друг в друга, и тонкие сферолитные сростки до 20— 40 [X в ширину. В последнем случае направление растяжения совпадало с направлением длинной оси сростков. Как видно из графика, в этом случае удается реализовать все три участка кривой зависимости напряжения от деформации, характерные для кристаллических полимеров. Зависимость напряжения от деформации ля плепок, содержащих более крупные структуры — сферолиты до 40—60 р, в диаметре и сростки, ширина которых достигала 60— 80 и, представлена кривыми 5 и 4 соответственно. В этом случае разрыв пленок происходит всегда па втором участке кривых при удлинениях порядка 50—300%. Следует отметить, что воспроизводимость результатов для таких структур значительно хуже, чем в первом случае. На кривой 5 разрыв может произойти в любой точке пунктирной линии. [c.383]

Однако, если допустить, что основной вклад в деформацию полимера при растяжении вносит скольжение микрофибрилл, то трудно объяснить разрыв ориентируемого образца механиче- [c.228]

При воздействии высоких напряжений сдвига на загущенное полимером масло в условиях турбулентного течения структура полимера может физически разрушиться. Стойкость полимерной присадки к напряжениям сдвига и характеризует ее способность противостоять подобному разрушению. В настоящее время признано, что такой разрыв цепи полимера происходит в результате кавитации в масле и что в услсЕиях ламинарного течения полимерная цепь разрывается только при напряжениях сдвига и концентрациях полимера, значительно превышающих практически применяемые величины [115]. При кавитации разрушение пузырьков или полостей создает в растворе весьма высокие локальные градиенты скорости. Вследствие больших размеров молекулы пслимера участки ее цепи, расположенные ближе к разрушающейся полости, вовлекаются окружающей средой внутрь быстрее, чем более удаленные. Это вызывает сильное растяжение молекулы, которое может привести к ее разрыву. Поэтому в настоящее время почти всегда в лабораториях измеряют стойкость полимерной присадки в условиях напряжения сдвига, подвергая масляный раствор кавитации в генераторе ультразвуковых колебаний. До сего времени еще не удалось выяснить ни механизм этого процесса, ни количественные зависимости, связывающие структуру полимера с его стойкостью к напряжениям сдвига. Правда, в ряде опубликованных работ, как будто намечены пути решения этих проблем [150, 263]. ) [c.37]

Для одного и того же полимера напряжение рекристаллизации тем больше, чем выше степень кристалличности образца. На рис. 3 показаны три типичные кривые растяжения полимера с разной степенью кристалличности. Кривая 1 получена на образце со степенью кристалличности 30—40%, кривая 2 со степенью 60% и кривая 5 —около 80%. При высокой степени кристалличности некотшые полимеры становятся более хрупкими, что и вызывает преждевременный разрыв образца еще до окончания вытяжки (рекристаллизации), когда шейка занимает только небольшую часть рабочей длины образца. Пользуясь тем,, что процесс рекристаллизации локализуется на границах шейки, можно, измерив растянутую и нерастянутую части рабочей длины образца, приблизительно подсчитать, какую длину имела бы площадка у кривой 3, если бы преждевременного разрыва не было. Такой подсчет показывает, что длина площадки для кривой 3 на рис. 3 должна быть значительно больше, чем у кривой 2, достигая приблизительно 600%. [c.15]

Наиболее очевидной причиной необратимости образования мик-. ротрещин при растяжении полимеров является происходящий параллельно с разрежением химический разрыв макромолекулярных цепей, как это было показано работами Журкова и его школы, в которых наблюдались изменения ИК-спектра при разрушении, анализировались спектры ЭПР, снимались масс-спектры низко молекулярных продуктов деструкции полимеров. Пример применения последнего метода наблюдения за разрушением полистирола показан на рис. У1.6 (по [8]), из которого видна прямая корреляция между выходом летучих продуктов возрастающим экспоненциально [c.228]

В случае деформации одноосного растяжения, как и при простом сдвиге полимеров с узким распределением, при больших М вязкость Т1 постоянна. Разрыв образцов таких полимеров происходит при Рраст> 105- 10 Па. Зависимость т)=/(М) для разных полимеров такая же, как и при сдвиге и Так как [c.158]

Непластифицированный поливинилхлорид. Непластифицированный поливинилхлорид (винипласт), т. е. поливинилхло- рид, не содержащий пластификаторов,— твердый упругий материал. Предел прочности его на разрыв при 20° С 500—700 кгс1см , а относительное удлинение 10—15%. При повышении температуры предел прочности при растяжении постепенно снижается и растет растяжимость материала (рис. 46), а при возвратном понижении температуры эти свойства восстанавливаются. Иными словами, непластифицированный поливинилхлорид ведет себя как типичный термопластичный полимер. [c.139]

Процесс деформации сопровождается не только ориентацией сегментов макромолекул пли кристаллитов в направлении приложенных усилий, но и изменением межмолекулярных взаимодействий, что отражается на физико-механических свойствах полимера. Согласно Липатову [50], на начальных стадиях деформации происходит возрастание объема растянутого полимера, которое указывает на разрыв в результате деформации части связей между молекулами полимера. Такой разрыв приводит к увеличению среднего расстояния между звеньями соседних полимерных цепей. В работе Уэйтхема и Герроу [53] было показано, что при растяжении целлюлозных волокон до удлинения 5 /о энтропия возрастает, что связано с разрушением исходной структуры волокна до того, как начинается собственно ориентация. Аналогичные представления возникли при исследовании ориентации полиамидных волокон Б зависимости от степени деформации [54—56]. На определенной стадии деформации авторы наблюдали появление такой структурной модификации, которая свидетельствует о разрушении кристаллитов. Дальнейшая деформация приводит к выпрямлению участков цепей и нх ориентации в направлении растяжения. Этот процесс создает предпосылки для установления нового порядка в расположении цепей, которое при благоприятных условиях может привести к равновесию, характеризующемуся повыиленнем плотности упаковки. [c.77]

Для объяснения указанных явлений плодотворны механо-химй-ческие представления, рассматривающие глинистые агрегаты как блоки макромолекул. Их анизометрия и микродефекты обусловливают неравномерное распределение напряжений даже при весьма малых деформациях. На отдельных участках они значительно превышают молекулярные силы, скрепляющие между собой агрегаты и пачки частиц, и могут даже достигать критических значений, больших, чем энергия ковалентных связей, действующих внутри решетки. Это приводит к разрыву агрегатов. И здесь деструкция идет лишь до определенного предела с выделением объемных фрагментов, величина которых определяется числом кристаллохимических дефектов. При растяжении или сдвиге внутри щчек в первую очередь нарушаются связи между отдельными блоками, но но мере возрастания межатомных расстояний происходит разрыв ковалентных связей, что вызывает механическую активизацию химических реакций. Например, А. С. Кузьминский установил, что при окислении растянутого каучука энергия активации надает до 3 ккал/моль. В результате становятся возможны реакции, типичные для свободных радикалов. У глины это может усилить ее реакционную способность. У классических полимеров при отсутствии акцепторов наиболее вероятны реко1 биЕации, сращивание цепей, восстановление ковалентных связей. В присутствии различных акцепторов, которыми могут являться примеси или специально введенные вещества, [c.79]

Кривые растяжения линейных полимеров при низких и высоких температурах в области высокой эластичности принципиально различаются. Выше некоторо11 температуры (температуры пластичности) полимер представляет собой пластичный материал с характерной диаграммой растяжения (р 1с. 37). До точки Л полимер испытывает практически только высоко-эластическую деформацию. Напряжение с , соответствуюш,ее точке А, есть предел текуче- сти. При напряжениях, превышающих о , одновременно с вы-сокоэластической развивается пластическая деформация. Равномерное развитие остаточной деформации вдоль образца и по его сечению происходит до тех пор, пока не образуется сужение (точка 5). После этого напряжение возрастает, главным образом в сужении. Затем наступает разрыв (точка С). Разрушение на определенной стадии развития сужения наступает потому, что течение в сужении не может развиваться неограниченно, так как ориентация молекул приводит к резкому возрастанию вязкости материала в сужении. [c.75]

Пластический разрыв полимеров внешне сходен с разрывом вязких металлов. Как и у металлов, плa тичe кий разрыв полимеров наблюдается в ограниченной области скоростей деформации или времени действия нагрузок. При малой нагрузке или малой скорости растяжения происходит переход к высокоэластическому разрыву, характерному для резин. Это объясняется тем, что при напряжениях ниже предела текучести сужений не образуется и пластический разрыв переходит в высокоэластичеокий, что как раз и объясняется наличием в каучуках пространственной сетки, образованной временными узлами. Переход через предел текучести связан с преодолением и разрушением этих узлов. [c.121]

Образование озонных трещин на поверхности растянутого полимера происходит по закону случая, а скорость их роста постоянна [41]. С химической точки зрения этот процесс состоит из непосредственного взаимодействия озона с двойной связью и последующего разрыва цепи. Значительно труднее объяснить то, что разруп ение происходит в относительно небольшом числе точек. Одно из объяснений заключается в том, что растяжение механически активирует двойные связи разрыв цепи в таких местах приводит к образованию зародышей трещин по наиболее напряженному месту, которым является дно образуюи ейся трещины [39[. Другим возможным объяснением является то, что свежая поверхность ка дне вновь образовавшейся трещины особенно чувствительна к действию озона, так как она не запдищена продуктами окисления или адсорбированными газами. Объяснение крайней чувствительности растянутых образцов каучука и сравнительной стабильности отрелаксированных образцов основывается на предположении о разрыве цепей на радикалы как одной из стадий процесса озонирования [43]. В отрелаксированном каучуке эти радикалы могут рекомбинироваться, в то время как в каучуке, находящемся под напряжением, они неизбежно удаляются друг от друга. Такое поведение объясняет также увеличение количества трещин при повышении тедшературы и увеличении удлинения, поскольку оба эти фактора в большей степени благоприятствуют разделению радикалов, чем их рекомбинации. [c.205]

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]

Смотреть страницы где упоминается термин Разрывы при растяжении полимеро: [c.22] [c.347] [c.21] [c.158] [c.114] [c.127] [c.343] [c.421] [c.70] [c.77] [c.17] [c.65] [c.85] [c.240] [c.364] [c.261] [c.114] [c.73] [c.24] [c.51]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология