Растрескивание под действием напряжения и молекулярный вес

Действие на ПЭВД органических жидкостей в значительной степени зависит от температуры. При комнатной температуре ПЭВД в течение длительного времени не растворяется в большом числе органических растворителей. Происходит диффузия и постепенное набухание. Имеется большой экспериментальный материал по этол вопросу. В приложении V приводятся данные по действию на ПЭВД как органических соединений, так и неорганических веществ при комнатной и при повышенной температуре. Эти данные позволяют судить как о характере, так и об интенсивности воздействия и влиянии на это воздействие повышенной температуры. Степень набухания ПЭВД в различных органических жидкостях различна и увеличивается с повышением температуры. При температуре приблизительно 60 °С ПЭВД растворим в ряде растворителей, в первую очередь в галогенуглеводородах, производных алифатических и ароматических углеводородов. Действие ПАВ на ПЭВД используется для испытания полимера на стойкость к растрескиванию под напряжением. На стойкость к растрескиванию влияют молекулярно-массовые характеристики полимера. Так, с увеличением молекулярной массы, а также с сужением ММР стойкость ПЭВД к растрескиванию падает. Присутствие низкомолекулярных фракций, наоборот, способствует росту этого показателя. [c.163]

Значительное увеличение температуры может двояко влиять на разрушение полимеров. С одной стороны, повышенная температура может облегчить перемещение дефектов внутри кристаллических образований, способствуя более быстрому распространению трещин с другой стороны, возросшая молекулярная подвижность может облегчить и ускорить релаксацию напряжения или пластическое течение, не сопровождающееся разрушением. На суммарный эффект может сильно влиять метод испытания. Стойкость к растрескиванию различна в случае, если напряжения в образце создаются постоянной внешней нагрузкой или в результате приложения постоянной деформации. При повышении температуры стойкость к растрескиванию уменьшается до тех пор, пока не будет достигнута температура плавления наиболее низкоплавкой фракции. Выше этой точки влияние температуры неопределенно, так как скорость релаксационных процессов резко возрастает и приводит к снижению эффекта действия напряжений. Поэтому считают нецелесообразным при сравнении сопротивляемости разрушению разных полимеров ускорять испытание путем чрезмерного повышения температуры. [c.144]

Ю. С. Зуев [82, 83] рассматривает озонное растрескивание как вид статической усталости, ускоряемой действием О3. Процесс озонного разрушения характеризуется временем до появления трещин ти и временем до разрыва образца Тр. Влияние величины деформации на Тр определяется двумя противоречивыми тенденциями разрушающим действием напряжений и упрочнением резины под влиянием ориентации. Если при небольших деформациях определяющей является первая тенденция, то с увеличением деформации начинает проявляться, а затем и преобладать вторая тенденция. В результате совместного действия указанных выше факторов скорость роста трещин проходит через максимум, а Тр —через минимум. Деформация, при которой обнаруживаются эти экстремальные значения, называется критической и обозначается екр- Затруднение ориентации молекулярных цепей в результате увеличения межмолекулярного взаимодействия или введения наполнителя приводит к сдвигу Екр в сторону большей деформации. [c.281]

Пятая отличительная особенность растрескивания при одновременном действии напряжения и окружающей среды состоит в том, что оно является чисто физическим процессом, при котором не происходит никаких химических изменений в полимере, т. е. отличается от окислительного или электромеханического растрескивания напряженных полимеров, сопровождающегося их химическим разрушением. Далее, растрескивание при одновременном действии напряжения и окружающей среды не связано ни с набуханием, ни с другим, подобным ему механическим ослаблением материала. В связи с этим имеется некоторое различие между растрескиванием под действием поверхностно-активных веществ и разрушением под действием растворителей, подобных бензолу или толуолу. Последний при соответствующем нагревании растворяет многие полиэтилены, а при комнатной температуре полимеры с большим молекулярным весом могут ограниченно набухать в нем > Такое набухание приводит к уменьшению прочности изделий, по крайней мере, в поверхностных слоях , возможно происходящему из-за влияния на рассматриваемый процесс когезионного взаимодействия между макромолекулами . Конечно, в этих условиях материал легко разрывается под напряжением. Так как физическая природа полимера при действии растворителя изменяется, такой тип разрушения отличается от разрушения напряженного материала под влиянием поверхностноактивного вещества или спирта, которые на ненапряженный полимер практически не действуют. Полярные жидкости (такие, как спирты) не только не вызывают набухания полиэтилена, но и осаждают его из растворов даже при повышенных температурах. Это и вынуждает различать растрескивание под действием растворителей и растрескивание при одновременном действии напряжения и поверхностноактивных веществ . [c.335]

Одним из основных условий растрескивания всех, но особенно полимеров с малым молекулярным весом и низкой плотностью является действие напряжений в разных направлениях. В последних работах однако, предполагается, что в случае полиэтиленов среднего молекулярного веса, особенно с достаточно высокими плотностями, степень неоднородности напряженного состояния может быть невелика. В большинстве случаев сложное на- [c.355]

ПЭНД под напряжением значительно более стоек к действию спиртов, мыл жирных кислот и т. п., чем ПЭВД. При этом стойкость материала к растрескиванию повышается с увеличением молекулярного веса иолимера и понижением температуры испытания. Долговечность изделий ПЭНД, так же как и ПЭВД (см. стр. 7), зависит от свойств исходного полиэтилена, режимов изготовления изделия и от условий его эксплуатации. [c.23]

В процессе теплового старения полимерных покрытий, сопровождающегося снижением эластичности и ростом модуля упругости полимера, происходит увеличение внутренних напряжений [82, 133, 134]. В итоге внутренние напряжения, достигнув критического значения, могут вызвать растрескивание покрытий или их самопроизвольное отслаивание [82, 133]. Внутренние напряжения действуют против сил молекулярного сцепления (когезии), а также против адгезионных сил. Поэтому их можно приравнять длительно действующей нагрузке [108, 135]. В этих условиях растрескивание полимера может быть вызвано напряжением, составляющим 15—50% мгновенного разрывного напряжения [136, 137] наличие внутренних напряжений — одна из основных причин разрушения полимерных покрытий [95, 101, [c.178]

Оз определяется преимущественно его взаимодействием с двойными связями каучука. Рост энергии активации с увеличением механических напряжений объясняется тем, что часть молекулярных цепей в этом случае рвется непосредственно под влиянием напряжений. При понижении температуры скорость озонного растрескивания резин, находящихся при постоянной деформации, значительно уменьшается и приближается к нулю. При температурах на 15—20 °С выше температуры стеклования, как считает Ю. С. Зуев, замедление растрескивания обусловлено прекращением действия замороженных напряжений. [c.281]

В отличие от жестких полимеров в эластомерах напряжения воспринимаются отрезками молекулярных ценей между поперечными связями. Это приводит к тому, что коэффициент концентрации напряжений в резинах может быть меньше, чем в пластиках, в 10 и более раз При этом напряжения вблизи дефекта будут в несколько десятков раз больше номинальных В связи с этим для растрескивания эластичных материалов при малых деформациях, что соответствует очень малым напряжениям, необходимо обычно значительно более интенсивное, чем на жесткие полимеры, воздействие химически агрессивных сред. Наиболее изучено растрескивание резин под действием газообразного озона. Несмотря на очень малые концентрации озона в воздухе, известны случаи, когда резиновые изделия покрывались трещинами уже после нескольких дней эксплуатации или даже при хранении на складе или транспортировке, т. е. раньше, чем они попадали к потребителю. [c.78]

Другое интересное явление — растрескивание, т. е. образование сравнительно тонких нарушений непрерывности структуры в Полимере под действием растягивающей нагрузки. Напряжение может быть приложено извне или может быть внутренним. Растворители ускоряют этот процесс. В одних случаях растрескивание происходит только на поверхности, а в других — по всему материалу. Обнаружено, что молекулярная ориентация путем много-ОСНО.Й вытяжки Б сильной степени уменьшает или совсем устраняет это явление. Последние исследования показали, что во многих случаях трещины состоят из ориентированного материала. [c.232]

Недостатком полиэтилена низкого молекулярного веса (полиэтилен-1) является склонность его к растрескиванию под действием поверхностно-активных жидкостей, к которым относятся спирты, органические кислоты, моющие средства и др. Эта склонность особенно сильно проявляется в полиэтиленовых изделиях, находящихся под напряжением. С увеличением молекулярного веса или при пластификации полиэтилена полиизобутиленом склонность полиэтилена к растрескиванию уменьшается. [c.22]

Разрушение полиэтилена под действием нагрузки начинается и развивается в аморфных областях, поскольку именно в этих областях, как более дефектных, происходит локализация и концентрация напряжений [161]. Поперечные связи, как уже отмечалось, также образуются преимущественно в аморфных областях. Можно полагать поэтому, что повышение стойкости к растрескиванию связано не только с возрастанием молекулярного веса при облучении, но и с возникновением в аморфных областях пространственной структуры, препятствующей развитию трещин. [c.127]

На воздухе под действием СО, СОа, влаги и Оа в изделиях из П., подвергающихся длительному растяжению при различных напряжениях (более низких, чем разрушающее), могут появиться мелкие трещины. Процесс этот происходит в течение нескольких лет или даже десятков лет. Но он значительно ускоряется при контакте с активными средами (напр., с полярными растворителями и особенно с водными р-рами поверхностно-активных веществ — мылами, синтетич. моющими средствами, эмульгирующими веществами и др.). Стойкость к растрескиванию под напряжением в по-верхностно-активных средах возрастает при увеличении мол. массы П. и расширении молекулярно-массового распределения, снижении плотности путем сополимеризации Э. с пропиленом, бутиленом и др. мономерами либо добавлении к П. полиизобутилена или бутилкаучука, а также при хлорировании, бромирова-нии или сульфохлорировании П. [c.503]

Явление растрескивания при одновременном действии напряжения и окружающей среды связано с прочностными свойствами, или, более точно, с преждевременной потерей прочности материалом. Так как прочность полимеров в первую очередь зависит от молекулярного веса, то люжно ожидать, что имеется зависимость междл этим параметром и сопротив ляемостью растрескиванию В практике работы с по лиэтиленами обычной харак теристикой. молекулярного веса является индекс расплава. Эта величина характеризует текучесть полимера в стандартных условиях . Ее числовые значения уменьшаются по мере возрастания молекулярных весов. Сион и Фрей показали, что существует связь между индексом расплава и сопротивляе- аостью растрескиванию под действием поверхностно-ак-тивного вещества, на что ул е указывалось ранее . [c.336]

В опытах по растрескиванию под действием напряжения было найдено, что чем меньше молекулярный вес образца, тем при мень ших деформациях они разрушались без растрескивания. При деформировании высокомолекулярных образцов при высоких значениях напряжения и деформации возникло растрескивание. В опытах, в которых в качестве растворителя использовали бензол и изопропилЪвый спирт, низкомолекулярные образцы немедленно разрушались с растрескиванием обычно это сопровождалось образованием видимых волосяных трещин. В двух наиболее высокомолекулярных образцах из числа исследованных наблюдалось незначительное увеличение сопротивления растрескиванию. [c.225]

Чтобы показать зависимость растрескивания под действием напряжения от молекулярного веса, Радд использовал две группы полистиролов. Была сопоставлена серия образцов полистирола с узким молекулярновесовым распределением (полученных анионной полимеризацией) с серией образцов, имеющих широкое молекулярновесовое распределение (полученных полимеризацией в изотермических условиях). Молекулярный вес образцов анионного полимера лежал в пределах от 120 ООО до 270000, а изотермического — от 180 ООО до 450 ООО. [c.225]

Было найдено, что сопротивление растрескиванию под влиянием напряжения, оцениваемое по спаду напряжения, снижается с уменьшением молекулярного веса. Падение сопротивления растрескиванию низкомолекулярных полимеров под действием напряжения иногда приписывали наличию пустот и несовершенств, обусловленных концевыми группами. Обнаружено, что полистирол с узким молекулярновесовым распределением, применяемый [c.225]

Растрескивание вследствие кавитации не так легко происходит в тех материалах, в которых локальное течение крайне затруднено или ограничено областью молекулярных размеров, т. е. когда резко выраженная холодная вытяжка или течение материала требует включения участков цепей больших, чем половина макромолекулы. В последнем случае не небольщая порция материала, т. е. не несколько молекул, а целая локальная поверхность тела должна быть преобразована в кооперативном движении. Этот процесс, вероятно, является причиной растрескивания материала, наблюдаемого при высоких скоростях ударного нагружения (см., например, рис. 28), время действия которого на несколько порядков меньше времени макроскопической релаксации тела, несмотря на малую вероятность локального течения, требуемого для кавитационного процесса. Таким образом, схемаг представленная на рис. 31, б и 31, в, должна быть рассмотрена с учетом очень коротких времен ударного действия время действия напряжения в этом случае зависит от механизма образования микроразрьшов. [c.278]

Вероятная причина очевидного несоответствия результатов двух рассмотренных выше серий экспериментов связана с различиями в методах испытаний напряженных материалов на растрескивание под воздействием среды. Времена разрушения, наблюдавшиеся Мак-Федрксом и другими для концентрированных растворов, очень невелики. Кроме случаев, когда прикладываются совсем небольшие нагрузки, они меньше часа. И только в сильно разбавленных растворах разрушение протекает за более длительное время. Предполагают, что растворы Igepal высоких концентраций являются настолько активными реагентами для полиэтиленов среднего молекулярного веса, что в принятых условиях испытания трудно заметить разницу между ними. Как уже отмечалось, если испытания проводятся в слишком жестких условиях, различия в их результатах нивелируются . Считают, что оптимальные условия испытаний должны быть выбраны так, чтобы обеспечить разрушение полимера приблизительно за 100 ч. При меньших временах появляется множество осложняющих обстоятельств, при больших —слишком сильно влияет трудно учитываемая релаксация (крип). Интересно выяснить, будет ли в условиях испытаний при постоянной нагрузке проявляться различное действие растворов разной концентрации на стойкие к растрескиванию полиэтилены. [c.354]

В одной КЗ ранних работ по этому вопросу Гопкинс с сотрудниками указали, что заметную разницу в деформационно-прочностных свойствах полиэтиленов, склонных к растрескиванию, легче обнаружить при испытании в условиях двуосного растяжения, чем обычно применяемого одноосного. Они нашли, что более чувствительные к рестрескиванию полимеры в условиях двуосного растяжения разрушаются при очень малых деформациях, хотя в других условиях они не проявляют заметных аномалий. Менее чувствительные к растрескиванию материалы в обоих случаях проявляют нормальную деформируемость. Учитывая, что растрескивание под действием среды связано с неожиданным ухудшением прочностных свойств, этот факт кажется значительным. Хорошо известно, что с возрастанием среднечислового значения молекулярного веса прочностные свойства асимтотически приближаются к определенному уровню. По неопубликованным данным, у полиэтиленов этот уровень при двуосном напряженном состоянии достигается при большем молекулярном весе, чем при одноосном. В связи с этим кажется важной обнаруженная Гопкинсом связь между деформационно-прочностными свойствами полиэтиленов при двуосном растяжении и их сопротивляемостью растрескиванию в таких же условиях напряженного состояния. [c.356]

Из факторов, относяш,ихся к самим полимерам, на растрескивание влияют следуюш,ие Наличие полимергомологов, что приводит к разной локальной степени набухания или растворения в полимере, а это, в свою очередь, обусловливает концентрацию напряжений и образование треш ин. В кристаллических полимерах действие растворителя локализуется прежде всего по границам сфероли-тов, а иногда и внутри сферолитов между лучами. Это связано с тем, что при кристаллизации в сферолитах упорядочиваются структурные единицы одинакового строения, например в линейных полимерах — линейные молекулы. В этом случае молекулы, содержаш,ие разветвления и посторонние группы, возникающие в результате окисления и других процессов, автоматически выталкиваются из кристаллов и образуют аморфную или менее упорядоченную фазу между сферолитами. Таким образом происходит концентрирование дефектного материала, по которому начинается процесс разрушения. Неодинаковая скорость воздействия на кристаллические полимеры физически или химически агрессивных сред наглядно проявляется при травлении полимеров аналогично металлам. Опыты по травлению показывают, например, что при действии на полиэтилен концентрированной HNO3 с большей скоростью и в первую очередь растворяется дефектный менее кристалличный материал. В связи с этим сопротивляемость растрескиванию увеличивается при сужении кривой распределения за счет низкомолекулярной части и при увеличении молекулярного веса полимера. Аналогичные данные имеются и для поликарбоната Склонность к растрескиванию уменьшается с уменьшением внешних и внутренних напряжений, а также с увеличением степени кристалличности, т. е. с ростом плотности. Последнее наблюдалось на полиамидах в кислотах а также на полиэтилене в растворе ПАВ Однако одновременное увеличение набухания с ростом степени кристалличности, например в системе фторопласт — керосин приводит к уменьшению долговечности. Сопротивляемость растрескиванию снижается с ростом [c.77]

Третьей особенностью данного процесса разрушения является обязательное наличие напряжения. Это очевидно из самого термина. Однако не так очевиден тот факт, что если не для всех полиэтн-ленов, то, по крайней мере, для полиэтиленов с большим молекулярным весом (тип I по ASTM) для развития растрескивания необходимо многоосное напряженное состояние. Это подтверждено или обсуждалось многими исследователями. По последним данным предполагают, что растрескивание полиэтиленов высокой плотности (тип П1 по ASTM) под действием окружающей среды может проис- [c.333]

Полиэтилен ВД относительно стоек к действию спиртов, мыл, жирных масел и т. п. Однако его стойкость в этих средах резко уменьшается, если полимер находится в напряженном состоянии. При этом наблюдается рас-трескивание материала. Так, для полиэтилена ВД в среде 207о-ного водного раствора эмульгатора ОП-7 при 50° С растрескивание образцов наблюдается через 1000 ч при индексе расплава 0,2—0,5 г/10 мин, через 10 ч при индексе расплава 0,6—1,0 г/10 мин и через 1,5—4 ч при индексе расплава полимера 1,0—5,0 г/10 мин. Стойкость полиэтилена к действию поверхностно-активных веществ снижается по мере уменьшения его молекулярного веса и повышения температуры исньпания. [c.17]

Основным недостатком изделий из аминопластов на основе карбамидоформ-альдегидных смол является склонность к растрескиванию при эксплуатации. Растрескивание является результатом действия внутренних напряжении, возникающих при образовании и выделении летучих (воды и формальдегида). Другой недостаток — высокое водопоглощение (особенно у карбамидоформальдегидных пресс-материалов) объясняется главным образом небольшим молекулярным весом, высокой полидисперсностью и низкой степенью отверждения аминосмол. [c.101]

В книге изложены теоретические основы непрерывно совершенствуемых в настоящее время новых инструментальных методов изучения структуры полимеров и особенности действия соответствующих приборов, а также их новейшие применения, что должно способствовать расширению и углублению представлений о технологических и эксплуатационных свойствах полимерных материалов. Практически л1Фбое физическое явление, начиная с шумовых эффектов, сопровождающих течение или растрескивание полимерных материалов, и кончая рассеянием нейтронов, фотонов, электронов или рентгеновских лучей, в той или иной мере отражает свойства полимерных систем. В книге показывается, как соответствующие этим явлениям методы исследования можно использовать для изучения поведения полимеров. Вначале рассматривается применение измерений шумовых эффектов и напряжений, а также анализа продуктов деструкции для изучения таких явлений, как течение, образование микротрещин и деформирование. Далее описывается новый высокочувствительный прибор нанотензилометр. Этот прибор позволяет проводить измерения нагрузок порядка нескольких дин и деформаций в областях, размер которых близок к размерам мельчайших морфологических единиц — монокристаллов. Изучение продуктов пиролиза, термо- или механодеструкции проводится с помощью ИК- или масс-спектроскопии. Таким путем можно определить особенности строения исходного полимера и выяснить закономерности его разрушения. Изучение рассеяния фотонов и нейтронов, обусловленного внутримолекулярным движением или процессом молекулярной диффузии, может быть осуществлено методами квазиупругого рассеяния света [c.6]

При наложении небольших растягивающих напряжений разорванные концы полимерной цени расходятся со скоростями молекулярной релаксации (т =- 10 — 10 сек.), значительно превосходящими известные скорости химических реакций. Без распада молозонида на два фрагмента растрескивание не происходило бы. В этом легко убедиться, подвергая действию озона тройной сополимер этилен — пропилен — октадиен-1,5, где фрагмент с С=С-связью дублируется насыщенной углеводородной цепью [c.68]

Большие разногласия существуют по вопросу о лучшем, наполнителе для битуминозных смесей. Фон Поль рассматривая специально вопрос защиты нефтепроводов в СССР, считает, что тальк и асбест одинаково хороши. Для работы в полевых условиях и для соединений Кренке- рекомендует применять обмоточный материал, пропитанный нафтолом с большим молекулярным весом, что в Германии дало хорошие результаты. Американский опыт с этим видом обмотки был значительно менее удачным. В некоторых почвах органические ткани подвергаются гниению — вероятно, вследствие действия бактерий, и в этих случаях асбест, пропитанный битумом, является наилучшим обмоточным материало.м. Он дал также наилучшие результаты в четырехлетних испытаниях, описанных Скоттом з. Эти испытания показали, что различные кроющие материалы уменьшают питтинг, но ни один из них не дает полной защиты. Покрытия разрушаются двояким образом во-первых, вследствие разрыва, вызываемого давлением почвы или растрескиванием, и, во-вторых, абсорбцией влаги капиллярами. Скотт особенно отмечает то обстоятельство, что испытания на коротких отрезках труб небольшого диаметра не согласуются с испытаниями больших работающих линий. Это не является удивительным, так как напряжения, испытываемые покрытием от веса трубы, в последнем случае значительно больше. Испытания указывают на хорошие результаты грунтовки жженнььм красным суриком. [c.263]

Очевидно, что в разрушении этих сталей принимает участие как диффузионноподвижный водород, так и остаточный, молизую-щийся в дефектах. Индуцированное водородом растрескивание (ВИР) развивается под действием молекулярного водорода, скапливающегося в несплошностях и сегрегационных областях даже в отсутствии внешних напряжений, причем морфология и степень развития ВИР опреде- [c.66]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология