Долговременная прочность полимеро

Количественной корреляции между смачивающими свойствами различных жидкостей и долговременной прочностью полимера не установлено, хотя были обнаружены некоторые закономерности влияния поверхностного натяжения на напряжение образования разрушающих трещин в образцах. Оказалось, что для случая хрупкого разрушения, не сопровождающегося набуханием, критическое напряжение растрескивания снижается с увеличением поверхностного натяжения на границе твердое тело— жидкость. Однако попытки связать параметры трещинообразования при реальном разрыве полимеров с какой-либо одной молекулярной константой жидкости, базируясь только на концепции Гриффитса, не увенчались успехом. Говард [57] заметил, что растрескивание полиэтилена в растворах поверхностно-активных веществ усиливается не только с уменьшением поверхностного натяжения, но и с возрастанием способности смачивающих агентов к пленкообразованию. Предложенный индекс активности среды имеет выражение [c.134]

В нашей работе не ставится задача подробного рассмотрения процессов пластического вязкого течения, поскольку эксплуатация конструкционных полимерных материалов осуществляется, как правило, вне пределов температурной области вязкого течения, хотя в отдельных случаях при эксплуатации может иметь место наложение упругой, высокоэластической деформаций и вязкого течения, характеризуемого значительными остаточными деформациями. В зависимости от температуры и скорости приложения нагрузки механизм разрушения у одного и того же полимера может быть различным. Это в значительной степени усложняет количественную интерпретацию экспериментальных результатов по долговременной прочности, а также затрудняет прогнозирование прочностных свойств полимерных материалов. [c.120]

Кроме ярко выраженного эффекта растрескивания напряженных материалов под действием жидких сред часто наблюдается значительное снижение долговременно статической и усталостной прочности жестких полимеров в стеклообразном состоянии. У эла--стичных и линейных полимеров уменьшение долговременной прочности может и не сопровождаться видимым растрескиванием, а происходит в результате набухания и разрыхления структуры. Устойчивость полимеров к воздействию активных внешних сред в общем случае определяется тремя факторами приложенным напряжением, структурой материала, активностью среды. Естественно, все эти факторы зависят от температуры и их относительная роль может меняться при различных температурах. [c.121]

Можно предположить, что для полимеров в инактивных средах, не являющихся растворителями и химически активными агентами, кривые долговременной прочности также могут иметь предельное напряжение, ниже которого разрушение практически не происходит. Такое предельное напряжение наблюдается при коррозионном растрескивании различных металлов [54, с. 43] и резин [52, с. 122]. Однако в литературе отсутствует экспериментальное подтверждение этого предположения для жестких полимеров [52, с. 69 53, с. 182]. Наши исследования по влиянию различных жидких сред на долговечность пластмасс также не позволяют пока однозначно утверждать наличие безопасного напряжения в зависимости lg т—а. [c.126]

Таким образом, в зависимости от действующих напряжений механизм разрушения одного и того же полимера в данной среде может меняться. Кроме того, на форму кривых долговременной прочности будут оказывать сильное влияние физико-химическая природа и активность среды по отношению к полимеру. [c.130]

На основе анализа экспериментальных данных и изложенных выше соображений можно предположить три вероятных вида гипотетической обобщенной зависимости долговременной прочности стеклообразных жестких полимеров в различных средах (рис. 1У.7) вакуум, поверхностно-активная и химически активная среды. [c.130]

Разрушение напряженных полимерных тел в присутствии веществ, в которых полимер набухает или растворяется, может проявляться также в виде растрескивания или резкого уменьшения долговременной прочности. [c.136]

Экспериментальные данные по теплотам адсорбции и по коэффициентам поверхностной диффузии несмачивающих жидких сред на поверхности образцов полимеров могут помочь объяснить механизм процессов разрушения полимеров в полностью несмачивающих средах. Очевидно, это связано с тем обстоятельством, что адсорбция паров несмачивающих жидкостей на низкоэнергетических полимерных поверхностях мала [68, с. 13 69, с. 280]. Поэтому не следует ожидать заметного снижения долговременной прочности полимерных материалов в полностью несмачивающих средах. [c.152]

Оценка способности рабочих сред проникать через зазоры герметизирующих соединений представляет собой сложную проблему [110]. Инженерные методы пересчета степени герметичности соединений по отношению к средам, характеризующимся различной проникающей способностью, в настоящее время не разработаны. Среды интенсифицируют старение герметизаторов, снижая их долговременную прочность и деформативность. Другой критерий работоспособности — ресурс герметизирующих устройств — представляет собой временной интервал или число рабочих циклов агрегата, в течение которых сохраняется требуемая степень герметичности. Для металлополимерных уплотнений, которые особенно чувствительны к колебаниям температуры вследствие разницы в термических коэффициентах расширения компонентов, важным критерием является температурный диапазон эксплуатации. В ряде случаев он бывает шире, чем интервал между температурами стеклования и плавления, в котором наблюдается наибольшее изменение механических характеристик полимеров. Ослабление контактного давления и деформирование герметизаторов, происходящее вследствие ползучести и релаксации напряжений в полимерных материалах, может привести к разгерметизации, а в подвижных соединениях — к заклиниванию пары трения. Эти явления интенсифицируются с повышением температуры. Поэтому верх- [c.227]

Теоретическое исследование процессов разрушения и долговременной прочности проведено Баренблаттом с сотр. . Представления, развиваемые этими авторами, применимы ко всем твердым телам, но особенно — к полимерам. В основу теории легло рассмотрение роста трещин в твердом теле, причем предполагается, что силы сцепления, действующие в концевой области поверхности трещины, зависят от времени даже при действии постоянной нагрузки. Силы сцепления передаются элементами структуры (тяжами), соединяющими стенки растущей трещины. Баренблатт полагает, что скорость изменения плотности этих несущих элементов (связей) описывается уравнением, аналогичным уравнению реакции первого> порядка [c.165]

Полиэтилен высокой плотности относится к таким материалам. Исходя из высоких показателей полиэтилена по прочности и жесткости, для него была уверенно предсказана превосходная долговременная прочность. Однако результаты длительных испытаний показали совершенно противоположное. Прочный, твердый полиэтилен высокой плотности оказался менее устойчивым к действию длительной нагрузки, чем мягкий, значительно менее прочный полимер низкой плотности. Этот же факт мог быть легко предсказан на основании данных динамического испытания. На рис. 10 приведена зависимость изменения коэффициента потерь от частоты при температуре —10 . [c.31]

Динамический модуль упругости при действии периодической нагрузки изменяется с частотой ее приложения. В данном случае небольшое изменение модуля с частотой также указывает на то, что полимер обладает хорошей долговременной прочностью, в то время как большое изменение модуля с частотой указывает на склонность материала к ползучести. На рис. 12 приведена зависимость динамического модуля упругости от частоты приложения нагрузки для полиэтилена и полипропилена, из которой следует, что зависимость модуля [c.33]

Одним из методов исследования неустановившихся режимов деформации полимеров наряду с методом исследования ползучести и долговременной прочности является измерение релаксации напряжения при постоянной деформации. Этот метод имеет как теоретическое, так и непосредственно прикладное значение. [c.265]

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]

Таким образом, согласно теории долговременной прочности, разрушение различных веществ, в том числе и полимеров, определяется процессом разрыва химических связей вследствие тепловых флуктуаций внешняя нагрузка ускоряет этот процесс тем больше, чем выше величина напряжения. [c.81]

Молекулярная теория разрывной прочности полимеров. В удовлетворительном согласии с теорией долговременной прочности находится молекулярная теория разрывной прочности [c.81]

При изучении механических свойств полимеров в радиационном поле атомного реактора, а также при воздействии ультрафиолетового (УФ) излучения, обнаружены существенные обратимые радиационные эффекты, касающиеся скорости деформации и долговременной прочности. [c.290]

Механическая прочность характеризует способность тел противостоять разрушающему действию внешних механических сил. Одной из наиболее фундаментальных прочностных характеристик полимера является долговечность — продолжительность времени от начала нагружения до разрушения полимера, связанная с величиной приложенной нагрузки и температурой и называемая температурно-временной зависимостью прочности или долговременной прочностью. Если происходит разрушение полимера под действием постоянной нагрузки, то это явление называют статической усталостью или замедленным разрушением. [c.86]

В равновесии с водой при нормальных температуре и давлении такие топлива содержат в зависимости от состава 2—3 % воды. Влияние воды в первую очередь проявляется в уменьшении механической прочности материала (этот эффект обратим). Долговременное воздействие приводит к гидролизу полимера и пластификаторов, нитрации и окислению стабилизаторов, а также гидролизу и окислению баллистических модификаторов, т. е. к необратимым реакциям, В присутствии биологически активных агентов происходит погружение углеводородов и нитратов. Скорость вымывания растворимых солей невелика. Алюминий, добавляемый в небольших концентрациях для подавления резонансного горения и повышения отдаваемой энергии, не подвергается быстрому воздействию солёной воды из-за пассивации металла нитратами и медленной диффузии солей через коллоид. [c.494]

Временная зависимость долговременной прочности полимеров в вакууме описывается уравнением (1У.6) и поэтому в данных координатах прямолинейна. Зависимости для химически активных сред и растворителей должны характеризоваться наличием трех специфических участков. В случае действия новерхностно-актив- [c.130]

Из предыдущего рассмотрения экспериментального материала следует, что долговременная прочность полимеров в жидких средах определяется, с одной стороны, скоростью диффузии жидкости в образец полимера, с другой — ускорением самого процесса разрушения под воздействием среды. При этом разрушение стеклообразных и ориентированных полимеров происходит с образованием субмикро- и микротрещин, которые развиваются под действием напряжений и среды в разрушающие трещины. [c.150]

Смачивающая жидкость при контакте с поверхностью полимерного образца быстро проникает в микродефекты, вызывая дополнительное их разрастание. Количественной корреляции между смачивающими свойствами различных жидкостей и долговременной прочностью полимеров не установлено, хотя некоторые закономерности в частных случаях наблюдались. Папример, в растворах ПАВ с уменьшением поверхностного натяжения и возрастанием способности смачивающих агентов к плёнкообразованию усиливается коррозионное растрескивание полиэтилена. [c.111]

С этой целью на кафедре Коррозия химической аппаратуры и коррозионностойких м атериалов Московского института химического машиностроения создана установка (фиг. 1) для изучения ползучести и долговременной прочности полимер-нь х материалов в условиях одновременного воздействия на них агрессивной среды, механической нагрузки и температзфы. [c.238]

ИХ беспрепятственный рост в продольном направлении. Макро-скопичеокие механические свойства (деформация при разрыве, кратковременная и долговременная прочность, энергия разрыва) в какой-то степени зависят от числа трещин серебра на площади (поверхности), но все же они сравнимы с соответствующими свойствами хрупкого твердого тела, с деформацией при разрыве, составляющей, 4—5%, и с низкой энергией разрущения. Чтобы заметно увеличить макроскопическую податливость при ползучести и энергию, требуемую для разрыва, следует стимулировать образование больших количеств трещин серебра во всем объеме образца и препятствовать их преждевременному разрыву. Обе цели достигаются путем использования гетерофазных сополимеров или соединений полимеров. [c.385]

Долговечность образцов зависит от вида напряженного состояния образца и от природы среды, воздействующей на полимер. В случае поверхностного растрескивания зависимость Ig Тр — а, полученная при постоянной деформации а onst, имеет, как правило, два участка (рис. IV.3) вертикальный участок /, соответствующий некоторому безопасному напряжению а = ад, и наклонный участок //. Кривые долговременной прочности Ig т—ст достаточно монотонны (см. рис. IV.3). [c.125]

Инициирующее действиеТрастворителей на растрескивание сильнее проявляется в жестких стеклообразных полимерах, чем в мягких. Это объясняется большим перепадом напряжений между набухшим и ненабухшим слоями и более медленной релаксацией напряжений в жестких материалах. При уменьшении жесткости полимера и при облегчении релаксационных процессов растрескивание может не наблюдаться, однако долговременная прочность снижается. В этом отношении интересна работа [60], в которой рассматривается уменьшение долговременной прочности резин в жидкой среде без растрескивания. Основываясь на предположении, что поверхностный набухший сильно ослабленный слой образца не оказывает влияния на прочность, авторы установили зависимость между скоростью объемной диффузии среды и долговременной прочностью статически нагруженных образцов резины. [c.136]

В-третьих, применение полиформальдегида (и ряда других новых полимеров) в качестве конструкционного материала для изготовления прецизионных изделий потребовало нового подхода к проблеме расчета долговременной прочности изделий из пластмасс, а также создания новых типов перерабатывающих машин (с предпла-стикацией материала, с вакуум-отсосом летучих продуктов и т. п.). [c.7]

В рамках ликвокинетического подхода для жидкостей, не вызывающих набухания деформируемого полимера, постулируется решающая РОЛЬ расклинивающего действия жидкой среды в росте микротрещин. За величину расклинивающего давления, создаваемого жидкостью внутри трещин, принимается разность напряжений, необходимых для вытяжки полимерных пленок в газовой и жидкой средах, или разность значений долговременной прочности полимерных образцов при одинаковом времени до разрушения [12]. Основным аргументом в обосновании правомерности такого подхода является сам факт поглощения пленками огромных количеств жидкой среды при вытяжке, а также установленная прямыми экспериментами однозначная зависимость скорости роста крейзов от скорости вязкого течения жидкости в полости микродефектов. Известно [39], что структура крейза представляет собой систему микропор, обладающую высоким гидродинамическим сопротивлением. Перемещение жидкости внутри крейза фазовыми потоками со скоростями, наблюдаемыми в эксперименте, возможно при разности давлений между устьем и вершиной, равной 4 МПа, т.е. при наличии давления, в 40 раз превышающего атмосферное. Природа сил, способных создавать такое давление, однозначно не установлена. Известна лишь природа сил, препятствующих движению жидкости в полости крейза. [c.53]

При высоких скоростях нагружения (более 1 мкек), когда не успевает осуществляться перестройка структуры, большей прочностью обладают образцы с крупносферолитной структурой. Однако в большинстве случаев наибольший интерес представляют долговременные механические характеристики. Поэтому принято считать, что наилучшие механические свойства имеют твердые полимеры с фибриллярными структурами, ориентированными в направлении действия нагрузки. Это свойство фибриллярных структур широко используется в технологии производства синтетического волокна, ориентированных пленок, труб и т. п. Отметим, что благодаря целенаправленному формированию надмолекулярных структур удалось увеличить прочность волокон в среднем в 1,5 раза при одних и тех же исходных продуктах. [c.146]

Баумгартнер и соавторы [9] сопоставили продукты термо- и механодеструкции для наполненных и неполненных эластомеров. В частности, они исследовали долговременное старение и прочность твердых ракетных топлив, содержащих в качестве наполнителя перхлорат аммония или хлористый натрий. Авторы установили, что механизм разложения связующего одинаков как в случае механо-, так и в случае термодесгрукции. При низких температурах скорость разложения определяется механическими процессами, а при повышенных температурах — термическими. Далее они отмечают, что эквивалентность процессов термической и механической деструкции позволяет использовать ускоренные пиролитические методы для моделирования медленных процессов механического разрушения полимеров и композитов . [c.75]