Долговечность волокон полимеров

В ряде случаев при очень тщательном проведении процесса ориентации достигается прочность, близкая к теоретическим расчетам. Так, имеются сообщения о получении высокоориентированных образцов волокон из полиоксиметилена с прочностью до 360 кгс мм . В более поздней работе были приведены данные о получении волокон с прочностью, соизмеримой с теоретическими величинами. По мнению авторов, одной из основных причин, по которой обычная вытяжка по схеме равномерный обогрев — плавное нагружение с увеличением степени растяжения приводит к обрыву волокна, является достижение предела долговечности до установления максимально возможной ориентации. Если сократить время прогрева, проведя ориентацию по схеме постоянное нагружение — перемещаемый локальный прогрев , то можно довести время прогрева до долей секунды, предупредив достижение предела долговечности волокна. В этом случае удается резко повысить ориентацию полимера и, следовательно, прочность волокна. Интересно отметить, что нагрев можно вести даже до температур выше точки плавления полимера, поскольку температура плавления под натяжением повышается. Полученные экспериментальные данные приведены ниже [c.279]

Это является причиной зависимости между долговечностью и статическим разрушающим напряжением. Такая зависимость в связи с механизмом разрушения полимеров систематически изучалась С. И. Журковым с сотр. [10, с. 1677 37, с. 66 38, с. 1249 47, с. 933 49, с. 68]. Как было показано выше, для таких материалов, как пластмассы, волокна и т. п., долговечность связана с разрушающим напряжением следующим соотношением [c.229]

Журков с сотр. [5.29] обратили внимание на то, что прямые долговечности в координатах lgт—1/Т при различных сг сходятся в одной точке — полюсе при тл 10 з с. Полимеры делятся на две группы. Для одной группы (главным образом, волокна) полюс находится на оси ординат (при 1/Т = 0), для другой (главным образом, пленки) он наблюдается при 1/Т>0, т. е. смещен. Для пластмасс смещение полюса наблюдал Рат- [c.129]

Рис. 1. Зависимость долговечности полимеров от напряжения при комнатной температуре 1 — полиметилметакрилат (неориентированный) 2 — полистирол. Ориентированные волокна 8 — поливинилхлоридные 4 — вискозные 5 — полиамидные (капрон) в — полипропиленовые (1 кгс/мж яЮ Мн/м ).

К числу гетерогенных полимерных систем относятся различные наполненные полимеры, среди которых особое место занимают стеклопластики и слоистые пластики, клееные соединения, лакокрасочные покрытия. Во всех системах должна обеспечиваться прочная и долговечная связь материалов между собой, нарушение которой приводит к возникновению различных дефектов, по-разному влияющих на прочность материала и его эксплуатационные свойства. Так, отслаивание стеклянного волокна от связующего в стеклопластике приводит к локальному снижению прочности материала, которое не всегда отражается на его эксплуатационных свойствах. В то же время наличие непроклеенного или разрушенного участка в клеевом соединении может привести к разрушению конструкции. [c.66]

При проведении исследований по влиянию УФ-облучения на долговечность полимеров следует учитывать то обстоятельство, что УФ-излучение довольно сильно поглощается в полимерах, так что слой, отвечающий ослаблению первичного пучка в два раза, составляет, как правило, несколько десятков микрон [776]. Поэтому, чтобы можно было считать объем образцов более или менее равномерно пронизываемым УФ-лучами, образцы (волокна или пленки) брались соответствующей небольшой толщины 20 30 мкм. (Для выявления роли поверхности в процессе разрушения можно специально брать образцы большой толщины, но это — отдельный вопрос [771].) [c.411]

Опыты по выяснению этого вопроса проводились в [755, 759, 760, 768, 771] на нескольких различных полимерах, в первую очередь на высокоориентированных волокнах капрона, натурального и триацетатного шелка, хлопка различных сортов, а затем и других полимерах. Проведенные в [755, 759, 760, 768, 771] опыты можно разделить на две серии. В первой серии опытов образцы облучались непрерывно с момента нагружения до разрыва, и наряду с определением их долговечности одновременно регистрировались и кривые ползучести с целью сравнения параметров кривых ползучести, полученных в условиях УФ-облучения, с параметрами кривых ползучести без облучения. Во второй серии опытов УФ-облучение производилось не непрерывно в [c.511]

В наше время нет, пожалуй, ни одного человека, даже очень далекого от техники, который не слышал бы о синтетических материалах и тем более не пользовался ими. Высокомолекулярные вещества, синтезируемые на основе органических соединений, быстро вошли в нашу жизнь, стали поистине незаменимыми, окружили нас красивыми, легкими и долговечными вещами. Отсюда понятно, что когда речь заходит о полимерах, в первую очередь это понятие, ассоциируется с синтетическими органическими веществами—пластическими массами, волокнами, каучуками, клеями и т. д. В наш век внедрение этих материалов в промышленность определяет прогресс почти во всех отраслях народного хозяйства. [c.7]

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]

Основной причиной расхождения между и некоторые исследователи считали разогрев [25, 26]. Все это заставило с особым вниманием относиться к явлению разогрева при усталостных испытаниях полимеров. Во избежание затруднений, связанных с необходимостью учитывать температуру образца, большинство исследователей стремилось теми или иными способами исключить разогрев. Так, например, для полиметилметакрилата удалось добиться совпадения значений т и при условии усиленного теплоотвода. Но для другого исследованного полимера (вискозного волокна) равенства значений и не удалось добиться, хотя было учтено изменение температуры. Таким образом, разогревом не удалось объяснить причину расхождения между долговечностью при статическом и циклическом нагружении. [c.285]

За последние 10—12 лет был синтезирован целый ряд новых классов высокотермостойких полимеров, цепи которых построены из бензольных колец и гетероциклов. Их синтез возможен благодаря разработке двухстадийного метода проведения процесса поликонденсации, состоящего в получении на первой стадии перерабатываемого форполимера и дальнейшей его циклизации (образование гетероциклов) на второй стадии. Созданные на основе некоторых из этих полимеров различные материалы (пленки, волокна, лаки, адгезивы, связующие для стеклопластиков и т. д.) обладают в ряде случаев прекрасным комплексом физико-механических свойств, сохраняющимся в течение длительного времени при высоких температурах до 300° (при кратковременной эксплуатации они выдерживают и более высокие температуры). Наиболее интересными и перспективными с точки зрения практического использования являются полиимиды и полибензимидазолы, уже выпускаемые в промышленном масштабе. Применение этих полимеров в электротехнической промышленности, приборостроении, электронной технике, авиа-и ракетостроении, ядерных реакторах повышает эффективность, надежность и долговечность различных устройств. [c.153]

НИИ, всегда имеются начальные микротрещины и наиболее опасная из них определяет прочность и долговечность. В полимерах, находящихся в квазихрупком состоянии, например в полимерных стеклах, также имеются начальные микротрещииы. В других случаях (полимерные волокна) микротрещииы отсутствуют, но имеются слабые места (аморфные участки микрофибрилл). Уже при малых нагрузках в слабых местах образуются субмикротрещины, которые вследствие наличия прочных кристаллических участков микрофибрилл являются стабильными и непосредственно не приводят к разрушению. Разрыв полимерного волокна происходит от одной из микротрещин, возникшей из ряда субмикротрещин или на стыке микрофибрилл. При больших нагрузках к разрушению приводит одна из наиболее опасных микротрещин. Поэтому термофлуктуационная теория в первую очередь должна рассмотреть механизм и условия роста микротрещин в полимерах. [c.146]

Рис. 226. Влияние ультрафиоле 1 оаого облучения на силовые зависимости долговечности для полимеров при комнатной температуре (757]. о) поливиниловый спирт б) триацетатцеллюлоза, волокна в) полиметилметакрилат. —без УФ-облучения. 2—при УФ-облучении интенсивностью 0,03 калЦсм мин).

Рис. 237. Влияние агрессивной среды (двуокись азсга) на силовые зависимости долговечности для полимеров при комнатной температуре 809]. с) Триацетатцеллюлоза, волокно, / — воздушная среда (без N0 ), 2 и 3—концентрация КОз 0,8 10 и 3,0 10 лоль/л б) капрон, волокно. 1—воздушная среда (без ЫОг), 2 и 3—концентрация N0 0,6 10 и 1.7 10 моль л.

В гл. 8 приведены новые данные о существовании дискретного спектра прочности и долговечности полимерных волокон п пленок и рассмотрена в связи с этим статистическая природа прочности и масштабного эффекта прочности полимеров. Хотя эта глава по сравнению с остальными и невелика, она весьма важна для практики, так как разъясняет истинные причины ряда технологических парадоксов прочности, знакомых всякому, кто имел дело с волокнами (особенно, суперволокнами , т. е. высокопрочными и высокомодульными волокнами с прочностью выше 100 и модулем упругости выше 1000 МПа). [c.9]

Рассмотрим ориентированный полимер (волокно или пленку) с полимерными цепями, расположенными вдоль оси ориентации. Если пренебречь межмолекулярными взаимодействиями и считать, что все цепи в данном сечении квазннезависимы и рвутся практически одновременно, то долговечность такого образца т = т . Такая модель разрушения полимера принималась в работах Журкова с сотр. как исходная. Если Яо — межмолекулярное расстояние, то имеет место соотношение aя f/Яo , где ст — растягивающее напряжение. Тогда вместо уравнения (2.1) получим при режиме нагрузки а — onst для механизма одно- [c.22]

Сравнение теории с экспериментом проводилось в этой главе в основном для ПММА (неориентировапный) и для капронового волокна (ориентированный полимер), для которых рассчитаны Оо, Оф и Ок и построена полная изотерма долговечности. Для сильно дефектных образцов с макротрещипами предложены соответствующие уравнения долговечности. [c.191]

Сопоставление термодинамического и кинетического подходов к процессам разрушения полимеров пока.зало, что для ПММА и капронового волокна критерий Гриффита оа соответствует Оо, а не (Тк- Отсюда следует, что Оа и теория Гриффита не имеют отношения к критерию разрушения и к критическому напряжению Юк. Критерий Гриффита скорее является критерием безопасности (как и безопасное напряжение Оо в термофлуктуационной теории прочности). Таким образом кинетический подход дает термофлуктуационный вклад тф в долговечность и определяет его границы (оо, Оф) При Т—>-0 напряжение Оф —Нсгк. Термодинамический подход дает оценку безопасного напряжения в виде порогового напряжения Гриффита Оо, которое характеризует равновесное состояние (когда процессы разрыва и рекомбинации химических связей равновероятны). Механический подход дает атермический вклад Тк в долговечность т = тф-ьтк и методы расчета концентрации напряжения (или локальных напряжений) в вершинах микротрещин, ответственных за разрушение. При переходе к бездефектным (высокопрочным) материалам, имеющим микронеоднородную Структуру и перенапряженные цепи, уравнепнс долговечности переходит в известное уравнение Журкова. [c.191]

Микрофибрилльг полимерных волокон [4.49, 5.4, 5.54]j состоят из чередующихся прочных кристаллитов и менее прочных аморфных прослоек (слабых мест). В последних полимерные цепи растягиваются неодинаково, имеются перегруженные цепи, снижающие прочность и долговечность полимера. Для полимера с идеально и равномерно нагруженными цепями коэффициент У = где Уа — флуктуационный объем, равный для капрона 1,7-10 см . Для полимерного волокна с неравномерно нагруженными цепями в отсутствие микротрещин разумно считать Y V ieup (непосредственно из эксперимента значение у получить трудно). Теоретический расчет Зайцева [3.6] для капронового волокна дал утеор = 5-Ю- см . [c.253]

В этой главе кратко рассмотрена статистическая природа не-воспроизводимости результатов испытаний на прочность и масштабный эффект прочности твердых тел и полимеров, причем указаны три причины последнего (статистическая, структурная и энергетическая). Наиболее существенным в этой главе является анализ полнмодальных кривых распределения прочности, указывающих на существование дискретного спектра прочности и долговечности. Дискретный снектр прочности отчетливо выявляется не на массивных (низкопрочных) образцах стекол и полимеров, а на волокнах и пленках (высокопрочных полимерных материалах), находящихся в особом структурном и прочностном состоянии. [c.260]

Помимо кислорода активно реагируют с полимерами такие компоненты воздуха, как озон, двуокись азота, двуокись серы, соединения хлора и фтора, аммиак, пары воды, сероводород, углеводороды. Последние выделяются с выхлопными газами автомобилей . Загрязненность воздуха активными примесями в последние годы сильно увеличивается, особенно в крупных городах и индустриальных центрах. Так, в Лос-Анжелосе ежедневно выбрасывается в атмосферу 13 730 т вредных веществ, из них 12 420 т автомобилями (в том числе 2 тыс. т углеводородов и 530 т окислов азота) Наличие выхлопных газов приводит в свою очередь к резкому (в 50—100 раз) увеличению в воздухе концентрации озона , который разрушает резину и текстиль серная кислота, образующаяся при окислении и взаимодействии с водой сернистого газа, разъедает лакокрасочные покрытия, вызывает ускоренное изнашивание текстильных материалов, порчу бумаги и кожи . Еще более агрессивна азотная кислота, образующаяся из двуокиси азота. С двуокисью азота и двуокисью серы, в особенности при наличии кислорода и ультрафиолетовых лучей взаимодействуют разветвленный полиэтилен, полипропилен, полистирол, полиметилметакрилат, полиакрилонит-рил найлон, поливинилхлорид, резины из полибутадиена, натурального каучука и бутилкаучука . Уменьшение долговечности хлопка и триацетатного волокна при малых напряжениях в воздухе по сравнению с вакуумом а также снижение сопротивляемости растрескиванию полиметилметакрилата в этих условиях , по-ви-димому, происходит под влиянием влаги воздуха. Следовательно, при эксплуатации изделий даже в обычной среде — воздухе (в том [c.7]

Рис. 224. Сравнение циклической и статической долговечности полимеров при использовании приемов сближения и при комнатной температуре [629, 736]. Частота 24 и/сл/свк. а) Полиметилметакрилат. 1—статическая нагрузка, 2—циклическая нагрузка, 3—циклическая нагрузка при усиленном теплоотводе (интенсивный обдув образца) 6) вискоза, ориентированное волокно, / — статическая нагрузка, 2—циклическая нагрузка, 3 —циклическая нагрузка при усиленном теплоотводе, 4—цикли ческая нагрузка при усиленном теплоотводе для предварительно подтянутых образцов.

Долговечность твердых тел при растяжении в условиях всестороннего давления. Исследованию влияния гидростатического давления на деформационные и прочностные свойства твердых тел посвящено много работ. Однако непосредственному изучению долговечности и ползучести твердых тел под нагрузкой в условиях гидростатического давления и анализу соответствующих экспериментальных данных с позиций кинетической концепции прочности посвящено пока только несколько работ [112, 831, 832, 979]. В них исследовалось влияние давлений до 15 000 атм на долговечность и ползучесть ряда чистых поликристаллических металлов (А1, Си, Ag, Mg, Zn, d), сплавов (дюралюминий и порошковый сплав САП-2), полимеров (капроновое волокно и гидратцеллюлоза) и ионного соединения (Ag l поликристаллический). На всех этих материалах обнаружено существенное увеличение долговечности и замедление ползучести при испытаниях в условиях гидростатического давления. Методика испытаний на долговечность под давлением описана в 4 гл. I. Все испытания в [112, 831, 832, 979] проведены пока при одной (комнатной) температуре. [c.437]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология