Деформация волокон полимеров

Волокнообразующими свойствами обладают полимеры с линейной структурой, т. е. с очень длинными (вытянутыми) макромолекулами, при взаимном упорядочении которых возникают меж-молекулярные связи, препятствующие скольжению их и повышающие сопротивление одноосной деформации волокна, что способствует его более глубокой ориентации. До появления изотактического полипропилена считалось, что текстильные волокна с высокими физико-механическими свойствами можно получить только в том случае, если в линейных макромолекулах имеются группы, которые отличаются способностью к ассоциации. Высокую разрывную прочность найлона объясняли образованием межмолекулярных водородных мостиков. В отсутствие их, например в случае полиэтилентерефталатных и полиакрилонитрильных волокон, межмолекулярные силы возникают между полярными группами соседних макроцепей. [c.229]

Существует возможность снизить хрупкость волокон, изменив спектр релаксации внутренних напряжений за счет частичной пластификации полимера, как это делают, например, при обработке глицерином целлофана (целлюлозной пленки, получаемой из вискозы). Однако это одновременно приводит к увеличению необратимой деформации волокна при растяжении, что крайне невыгодно. [c.282]

Прочность связи полимер-волокно лежит в основе главных свойств таких пластиков. Она определяется смачивающей или пропитывающей способностью связующего, величиной адгезии связующего к волокну, усадкой полимерной составляющей при ее отверждении (реактопласты) или затвердевании (термопласты), возможностью химического взаимодействия связующего и наполнителя, значением коэффициента объемного расширения компонентов пластика, относительной деформацией волокна и полимера под действием приложенной механической нагрузки. [c.57]

Усадка при отверждении полимерной составляющей является причиной возникновения напряжения сжатия на границе с волокном. Если усадка значительна, а жесткость полимера велика, то такие напряжения могут явиться причиной образования микротрещин, расслоений и даже деформации волокна. [c.58]

Как в форме П, так и в форме III цепи имеют структуры спиралей 4/1. Эти структуры были обнаружены в образцах, полученных из разбавленных растворов. Форма IV наблюдается в образцах, имевших форму I, после их отжига при температурах выше 200 °С под высоким давлением (приблизительно 4500 атм). Форма IV, как полагают, состоит из спиралей 3/1. Деформация волокна, полученного на основе полимера, имеющего форму IV, приводит к трансформации структуры в форму I. [c.73]

Деформационная теплостойкость полимеров 5Р превышает 245 °С (за теплостойкость принимается температура, при которой деформация волокна под напряжением 18,5 кгс/см составляет 0,25 мм). На этом основании можно считать, что такие полимер [c.187]

Так как полиэтиленовое волокно обладает низкой теплостойкостью, необходимо было выяснить, как повлияет на этот показатель прививка к полиэтилену полярного полимера. Теплостойкость волокон определяли по термомеханическим показателям, в частности по изменению деформации волокна под действием различных нагрузок при непрерывном повышении температуры. Скорость нагрева поддерживалась постоянной (3— [c.200]

Гистерезис пытались связать с различными гипотетическими представлениями об изменении структуры волокна, в результате которого затрудняется отдача воды (при десорбции). Так, были выдвинуты представления о доменном строении полимера с существованием доменов в различном состоянии [33], о специфической роли пластической деформации набухшего полимера [34], о протекании. обратимого разрыва межцепных связей при определенном напряжении и восстановлении их при более низком. [35] и другие. Каждая из этих гипотез не может претендовать на достаточно полное объяснение, которое носило бы не частный, а общий характер, справедливый для различных полимерных сорбентов. [c.70]

Длительная адгезионная прочность соединения подчас меньше длительной когезионной прочности адгезива. При одинаковой природе адгезионных и когезионных связей причиной этого могут быть концентрирующиеся на границе раздела напряжения, возникающие из-за усадки клея при отверждении, разности модулей упругости и -коэффициентов линейного расширения клея и склеиваемых материалов, действия внешней нагрузки и т. д. Коэффициент длительной прочности адгезионных связей между стекловолокном и связующим сильно колеблется и составляет 0,2—0,65. В то же время коэффициент длительной когезионной прочности связующих равен 0,8. Меньшая долговечность адгезионных связей обусловлена тем, что даже без приложения внешней нагрузки в стеклопластиках, так же как и в клеевых соединениях, под влиянием усадки связующего, технологических и эксплуатационных факторов остаточные напряжения на границе смола — стекловолокно могут достигать 35% прочности связующего в зависимости от природы полимера. Разница в деформациях волокна и полимера мешает им работать согласованно. [c.208]

Так как коэффициент линейного расширения а стеклянных волокон гораздо ниже, чем у полимеров (см. рис. 112), то коэффициент линейного расширения стеклопластиков зависит как от соотношения обоих компонентов в армированной системе, так и от расположения волокон. В определенном интервале температур а изменяется, что вызвано, по-видимому, механизмом совместной деформации волокна и смолы. По мере повышения температуры стекловолокно с низким значением а как бы препятствует расширению смолы. [c.305]

Диаграмма на рис. 8.1 не является масштабной и лишь схематически передает процесс изменения составляющих общей деформации при формовании волокон из расплавов и растворов по сухому методу, а также из растворов по мокрому методу (с застудневанием нити). Как уже отмечалось, основное различие между этими методами в соотношении составных частей деформации волокна заключается лишь в том, что для застудневающих систем доля высокоэластической деформации на промежуточных стадиях значительно выше, чем при формовании из расплава и из раствора полимера по сухому методу. Однако, поскольку здесь описы- [c.159]

Волокно Полимер Разрывная прочность, г/денье 1 Удлинение, % Начальный модуль, г/денье Предельная жесткость (разрывной модуль), г/денье Удельная работа разрыва , г денье-см. Обратимая деформация, % [c.426]

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]

Сопротивление удару хрупкого полимера (площадь под кривой нагрузка—деформация), по существу, определяется энергией We, необходимой для достижения стадии быстрого распространения трещины (максимума Р). Дополнительная энергия, требуемая для разделения материала на части во время фазы быстрого роста трещины, незначительна (рис. 8.24). Поэтому одними из наиболее существенных особенностей сопротивления удару хрупких полимеров являются ограниченные условия, при которых становится возможным быстрый рост трещины в материале. Данная проблема будет рассмотрена в гл. 9 с позиций механики разрушения. Абсолютные значения наибольшей изгибающей силы Fm или наибольших напряжений в растягиваемом волокне не являются мерой сопротивления удару. Действительно, термообработка (в течение 30 мин при 130°С) бруска полистирола, полученного инжекцией расплава, увеличивала сопротивление удару (за счет увеличения отклонения б) от 18 до 21 кДж/м при одновременном уменьшении fm от 235 до 215 Н [105]. [c.272]

Приведем ряд примеров. Изотактический полипропилен обычно кристаллизуется в моноклинной форме. Однако при быстром охлаждении полипропилен кристаллизуется в виде сферических агломератов, состоящих из несовершенных гексагональных кристаллитов [9, 10]. Аналогичные результаты получил Уайт с сотр., исследуя волокно изотактического ПП, охлаждавшееся на воздухе и в воде [11 ]. Полибутен-1 при кристаллизации из расплава обычно образует кристаллы формы П [12]. Однако если расплав полибутена-1 подвергнуть деформации и только после этого произвести изотермическую кристаллизацию, то он кристаллизуется преимущественно в виде стабильных кристаллов формы I. Полимер, состоящий из кристаллов формы I, обладает более высокой плотностью (р = 930, Ри = 877 кг/м ). Более того, в ряде случаев наблюдается переход кристаллической формы П в форму I с максимальной скоростью при комнатной температуре [13]. Поэтому можно ожидать, что любые изделия из полибутена-1 будут подвергаться усадке при хранении. Величина этой усадки с увеличением деформации расплава уменьшается. Таким образом, инженер-технолог, прибегая к ориентации расплава, может избавиться от этой неприятной особенности весьма полезного полимера. [c.49]

Для термопластичных полимеров следует повышать их адгезию к волокнам. При этом в процессе нагружения за счет деформации полимера снижается нагрузка на волокна. Для хрупких полимеров необходимы условия, обеспечивающие их отслоение для развития деформации в волокне. [c.560]

В методе эластоосмометрии [3] измеряют вместо осмотического давления величину деформации набухшего полимера (обычно в форме волокна или ленты), можно такжр определить растягивающее усилие при постоянном удлинении [c.528]

Полимер в зависимости от скорости деформации, температуры и напряжения может испытывать упругие, высокоэластичеекие и пластические деформации. Разрыв полимеров в большинстве случаев происходит в ориентированном состоянии, полученном либо предварительно (волокна), либо в процессе испытания (исключение составляет хрупкий разрыв изотропных полимеров). [c.79]

Был предложен следующий механизм деформации наполненного полимера. Если бы все определялось только прочностью прослоек полимера, скрепляющих волокна, то независид1о от содержания волокнистого наполнителя заметная деформация проявлялась бы при одной и той же температуре, так как рост концентрации наполнителя увеличивает только число контактов в местах, которые могут рассматриваться как узлы структурной сетки. Однако при малых степенях наполнения для деформирования достаточно поворота волокон около места контакта без его нарушения. Такой поворот возможен только при малом наполнении, пока наполнитель сам не образует сплошной сетки. При большом наполнении чисдо контактов и жесткость структуры, образованной наполнителем, возрастают. Для осуществления заметной деформации необходим вначале разрыв отдельных контактов, для чего нужно повышение температуры. [c.157]

Обобщенное соотношение между напряжением и деформацией для полимеров. Интересное соотношение обнаружил Хервиг [12] для найлона 6. Для каждого волокна, характеризующегося своим Значением степени вытяжки Л , существует собственная диаграмма напряжение — деформация в этой диаграмме напряжение а относится к поперечному сечению данного волокна и деформация 8 — к первоначальной длине подвергнутого вытяжке волокна. Если, однако, напряжение относится к поперечному сечению исходной нити, а деформация — к первоначальной длине нити, то, очевидно, все кривые после перехода через предел прочности выходят на одну [c.331]

Даже в линейной области отклик на механические напряжения следует рассматривать как вязкоупругий, а не упругий. Большинство полимеров, обладающих линейными вязкоупругими свойствами при малых деформациях (<1%), ведут себя нелинейно при деформациях порядка 1% или более. Однако в композиции с волокном полимер способен проявлять совершенно иные качества, чем в блоке. Концентрации напряжений и деформаций в локальных областях могут превосходить предельные значения для линейной области, поэтому композиции могут проявлять нелинейные свойства [40, 938], как это наблюдается в случае полимеров, наполненных порошками (см. разд. 12.1.2). Хотя уже при низких деформациях наблюдается нелинейность, Халпин и Пагано [356] предсказали существование общих соотношений для изотропных линейных вязкоупругих систем и проверили свои расчеты на кау чуках, усиленных волокнами. [c.364]

В зависимости от условий деформации волокна и характера нагрузок могут, по-видимому, изменяться не только взаимное расположение криста ллитов в кристаллических полимерах или агрегатов в аморфных полимерах, но и размеры этих элементов надмолекулярной структуры волокна. Этот вопрос до настоящего времени не выяснен. [c.99]

В зависимости от условий деформации волокна и характера нагрузок, может, по-видимому, изменяться не только взаимное распололкение кристаллитов у кристаллических полимеров или [c.117]

Вытяжка волокон. Несмотря на особенности морфологического строения волокна из ПТФЭ, данные, приведенные на рис. 33.4, а также результаты подробного исследования процесса ориентационного упрочнения волокна полифен [39] показывают, что основные закономерности процесса вытяжки волокон из ПТФЭ не отличаются от закономерностей вытяжки других волокон из кристаллизующихся полимеров. Следовательно, прочность связи между частицами ПТФЭ, определяющая способность волокна к вытяжке, превышает в данном слз чае усилия, необходимые для соответствующей деформации волокна. [c.474]

Механизм нагружения, который не рассматривается в данной монографии, представляет собой деформирование цеппых молекул под действием силы инерции, т. е. через распространяющиеся волны напряжения. Хрупкие термопластичные материалы (ПС, сополимер стирола с акрилонитрилом, ПММА) при скоростях одноосной деформации менее 3 м/с или скоростях деформирования менее 50 с ведут себя классически [30]. В данной области при увеличении скорости деформирования увеличиваются прочностные свойства и уменьшается удлинение. При скоростях деформирования 50—66 с происходит переход к разрушению, вызванному волной напряжения, которая сопровождается десятикратным уменьшением кажущейся работоспособности материала [30]. Скелтон и др. [40] изучили полимеры ПА-6, ПЭТФ и ароматический полиамид (Номекс). Данные волокна также ведут себя классически при температурах окружающей среды и в интервале значений скоростей нагружения 0,01 — 140 с . При температурах —67 и —196°С получено уменьшение прочности, начиная со скорости нагружения 30 с". [c.146]

Сопротивление полимера удару снижается под действием всех факторов, вызывающих общее или локальное увеличение накопленной энергии упругой деформации при данном виде деформации, но не сопровождается непропорциональным ростом прочности. Таким образом, эффект концентрации напряжений с помощью надрезов, дефектов или включений в остальном неизменного полимера значительно снижает его сопротивление удару. Увеличение степени сшивки выше такого ее значения, при котором обеспечивается распределение нагрузки по всем цепям, лишь вызывает образование коротких, хорошо закрепленных сегментов цепей. Подобные сегменты в первую очередь должны перегружаться и разрываться при деформировании. Невысокое сопротивление удару полностью отвержденных ре-актопластов подтверждает сказанное. Усиление термопластов короткими волокнами, имеющими случайное распределение по длинам, более эффективно увеличивает их твердость, чем прочность, что приводит в итоге к уменьшению сопротивления удару. [c.276]

К измеряемым макроскопическим параметрам, влияющим на развитие усталости материала, относятся деформация ползучести и скорость деформации [72, 116, 122, 123, 147]. Миндел и др. [122] изучали скорость ползучести в зависимости от деформации при чистом сжатии поликарбоната. Эти же авторы обнаружили, что эффективность усталостного нагружения возрастает благодаря увеличению скорости деформации после каждого перерыва нагружения. Поскольку величина деформации, после которой начинается ускоренная ползучесть, остается постоянной (8,8%), выносливость снижается. Ползучесть при растяжении часто вызывает усталостное ослабление полимеров. В 1942 г. Буссе и др. [72] предложили данный механизм для полиамида, хлопчатобумажного волокна и вискозы. Брюллер и др. [147] утверждали, что циклические деформации ползучести рассчитываются с помощью принципа суперпозиции Больцмана. [c.302]

Чен [14], а также Уайт и Айди [10] представили экспериментальные и теоретические результаты (изотермический анализ устойчивости по Ляпунову), из которых следует 1) полимерные расплавы ведут себя при формовании волокна так же, как при однородном продольном течении 2) для полимеров, у которых продольная вязкость т]+ t, ) возрастает с увеличением времени или деформации (см. рис. 6.16), характерно устойчивое формование волокна без проявления резонанса прп вытяжке, и при высоких степенях вытяжки они разрушаются по когезионному механизму (примером полимера, демонстрирующим такое поведение, может служить ПЭНП) 3) для полимерных расплавов с уменьшающейся продольной вязкостью характерно проявление резонанса уже при малых степенях вытяжки и упругое разрушение (после образования шейки ) при высоких степенях вытяжки (типичными полимерами, которые можно отнести к этой категории, являются ПЭВП и ПП). [c.566]

Свойства полимера, в частности его пластическая деформация до разрушения, определяют оптимальное содержание волокна. Напримеру при применении полифениленсульфида и полиа-рилэфирсульфбна с боковыми кардовыми группами максимальная прочность достигается при содержании углеродных волокон 25% (объем.). Армирующий каркас из волокон уменьшает деформацию и таким образом способствует увеличению предела текучести и ударной вязкости композитов. [c.560]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология