Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English

Деформации стеклообразных и кристаллических полимеров

    Деформация стеклообразных кристаллических полимеров в жидкостях, не вызывающих набухания, имеет ряд существенных отличий от рассмотренной выше деформации аморфных стекол. [c.165]

    Следует отметить, что, несмотря на общеизвестное существенное различие механических свойств аморфных и кристаллических полимеров, характер зависимости деформация—напряжение кристаллического полимера оказывается близким к характеру этой зависимости для аморфного. Так, образование и развитие шейки для обоих состояний полимера сопровождается заметно выраженным эффектом ориентации. Наблюдается скачкообразное возникновение оптической анизотропии, возрастание плотности и т. п. Но образование шейки в аморфном стеклообразном материале не сопровождается возникновением кристаллических агрегатов. Последние возникают в кристаллизующемся полимере после прогрева материала, из которого образована шейка, выше температуры стеклования. При этом происходит достаточно строгая ориентация образовавшихся кристаллитов. [c.66]


    Как и в случае стеклообразных полимеров, кривая напряжение-деформация кристаллического полимера делится на три участка, отражающие три стадии процесса растяже- [c.184]

    Закономерности ползучести в кристаллических полимерах также в целом напоминают таковые для стеклообразных полимеров. Как и при релаксации напряжения, основное отличие состоит в том, что в кристаллических полимерах предельная деформация при ползучести много больше, чем в стеклообразных, благодаря значительному содержанию аморфной части. В кристаллических полимерах ползучесть также может быть затухающей, когда деформация, достигнув при нагружении некоторого предела, далее больше не развивается. В таких условиях должен работать кристаллический полимер в нагруженных конструкциях и деталях. При превышении некоторого предела напряжения ползучесть становится незатухающей деформация нарастает постепенно вплоть до разрушения. Этот процесс соответствует растяжению без образования шейки. [c.190]

    Кристаллические структуры по-разному влияют на механические свойства кристаллических и кристаллизующихся полимеров. При приложении малых напряжений деформация кристаллических полимеров очень мала. Выше температуры плавления полимер переходит практически сразу в вязкотекучее состояние, при этом деформация резко возрастает (рис. И.8). Кристаллизующийся полимер того же химического строения имеет иную термомеханическую кривую. Так, если расплав кристаллизующегося полимера быстро охладить, то он не успеет закристаллизоваться и перейдет в стеклообразное состояние. До температуры стеклования он будет вести себя как обычный аморфный полимер, т. е. проявлять малые обратимые деформации. В отличие от-кристаллического, у кристаллизующегося полимера проявится и область высокоэластического состояния, и именно в ней, вследствие увеличения сегментальной подвижности макромолекул, наступит кристаллизация. Превратившись в кристаллический, полимер обнаружит высокие необратимые деформации лишь после достижения температуры плавления. [c.30]

    Наиболее ценными для инженерного применения являются кристаллические полимеры средней степени кристалличности. Полимеры с низкой степенью кристалличности по своим свойствам близки к аморфным слабосшитым полимерам. Кристаллические области, выполняя функции поперечных связей между макромолекулами, не позволяют развиваться необрати.мым деформациям. Однако при повышенных температурах кристаллиты плавятся и появляется способность к течению. Сюда относятся пластифицированный поливинилхлорид и некоторые виды эластичных полиамидов. Область перехода из стеклообразного в каучукоподобное или вязкотекучее состояние у таких полимеров, как правило, очень широкая. [c.116]


    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]

    Рассмотрение кривых деформации изотактического по-листирола 5 (рис. 97) показывает, что при температурах выше температуры стеклования эти кривые аналогичны кривым для полиамидов, полиэтилена и других кристаллических полимеров. При температурах ниже Гс кривые e=f a) напоминают кривые стеклообразных полимеров. [c.239]

    Ниже будет показано, что стеклообразные и кристаллические полимеры также способны к очень большим обратимым деформациям, и при некотором значении возрастающего в процессе деформирования напряжения образец разрывается. Напряжение, вызывающее разрыв, называется разрушающим, пли разрывным напряжением ар, или сопротивлением разрыву и выражается в Па (Н/м ). [c.182]

    Кристаллические полимеры под влиянием приложенного напряжения могут подвергаться значительным деформациям (до 1000%). Как показали многочисленные исследования, значительная часть этих деформаций обратима, т. е. имеет характер вынужденно-эластических деформаций. Так же как у стеклообразных полимеров, при определенном напряжении в образце кристаллического полимера внезапно образуется участок со значительно уменьшенным сечением — шейка . [c.189]

    Полезным безразмерным параметром, не определяющим. какой-либо физической величины, а служащим мерой отношения рассеиваемой энергии к запасенной энергии при периодических деформациях, является тангенс угла потерь tg 5 = = 0"10 = ] ] [уравнение (1.8)]. Зависи.мости тангенса угла потерь от частоты, приведенные на фиг. 19 в логарифмических координатах, показывают, что имеет несколько характерных значений. Во-первых, для линейных полимеров при низких частотах он достигает очень большого значения и оказывается обратно пропорциональным частоте. Во-вторых, для всех аморфных полимеров независимо от того, являются ли они сшитыми или линейными, значения tg5 в переходной области близки к единице и колеблются в пределах от 0,2 до 3. В-третьих, стеклообразные и кристаллические полимеры IV и VII) имеют значения тангенса гла потерь, близкие к [c.53]

    На основании полученных данных была построена физическая модель, объясняющая особенности процесса холодной вытяжки [68]. При этом исходили из того, что при нагружении аморфного или кристаллического полимера в нем на каком-либо концентраторе напряжения, например на неоднородности структуры или микродефекте, происходит локальное увеличение свободного объема и ориентация в этом объеме цепей макромолекул. Это состояние (рис. 1.2) считается исходным для эксперимента. Представления об увеличении объема полимера в процессе его деформации достаточно хорошо обоснованы [69]. Можно полагать, что такое локальное увеличение объема достигает больших значений, в результате чего в стеклообразном полимере реализуется сегментальная подвижность или локальная подвижность участков основных цепей полимера. На рис. 1.2 показана схема сечения микрообъема (АУ), образовавшегося в результате приложенного к полимеру растягивающего напряжения. Координаты точек пересечения ориентированных макромолекул с плоскостью, перпендикулярной направлению приложенного напряжения (плоскость ху), образуют некоторый [c.15]

    Таким образом, возникающие при холодной вытяжке фибриллы полимера следует рассматривать как статистические агрегаты цепей ориентированных макромолекул, параметры которых зависят от интенсивности теплового движения, гибкости цепей полимера, модуля исходного неориентированного полимера и межмолекулярного взаимодействия. Фибриллярная морфология ориентированного полимера обусловлена подвижностью макромолекул в зоне с высокой долей свободного объема (концентраторе напряжения), а также высоким модулем и низкой скоростью релаксационных процессов в стеклообразном или кристаллическом полимере. В этой связи становится понятной обнаруженная в последние годы зависимость параметров фибриллярной структуры от условий деформации полимера (температуры, скорости растяжения и др.) [71, 72]. [c.19]


    Низкие температуры. Известно, что вытяжка стеклообразных и кристаллических полимеров на воздухе [1] происходит с образованием шейки без заметного нарушения сплошности материала. При понижении температуры достигается температура хрупкости полимера, после которой в полимере не образуется шейка, а разрушение происходит при малых значениях деформации, так же, как в случае хрупких иизкомолекулярных тел. Однако дальнейшее понижение температуры, до температур, близких к температуре конденсации газов, в среде которых проводят деформацию (N2, Ar, О2, СО2 и т. д.), приводит к неожиданному появлению значительной пластичности полимера. В области температуры, близкой к температуре конденсации каждого из газов, резко возрастает разрывное удлинение полимера и уменьщается предел его текучести. В результате этого на зависимостях разрывного удлинения и предела текучести от температуры появляется максимум в области весьма низких температур. В то же время деформация тех же полимеров при таких низких температурах в вакууме или гелии не приводит к появлению заметной пластичности. Пластическая деформация такого рода осуществляется в полимере без образования шейки, путем воз- [c.108]

    Таким образом, проведенный анализ позволяет заключить, что физически агрессивные среды способны резко влиять на механическое поведение стеклообразных и кристаллических полимеров. Это влияние заключается в облегчении развития больших неупругих деформаций в полимерах даже в области очень низких температур, удаленных от температуры стеклования на сотни градусов. Такого рода деформация происходит путем локализованного перехода полимера в ориентированное высокодисперсное состояние внутри специфических микротрещин, имеющих структуру, подробно рассмотренную выше. Роль активной среды состоит в облегчении развития деформации путем локализованной пластификации в вершине микротрещины и в понижении поверхностной энергии полимера, что облегчает образование микропустот, характерных для структуры микротрещин. В чистом виде выделить тот или иной вид взаимодействия полимера с низкомолекулярной жидкостью чрезвычайно трудно. Видимо, в процессе деформации полимера в жидкости происходит как локальная пластификация, так и снижение межфазной поверхностной энергии. Изменяя природу жидкости, вероятно, можно изменять соотношение вышеуказанных факторов. [c.113]

    При больших деформациях полимеров в кристаллическом и стеклообразном состояниях возникают, как было указано ранее, ориентированные расположения как самих цепных молекул, так и элементов надмолекулярной структуры. При этом как аморфные, так и кристаллические полимеры приобретают много характерных общих черт, что делает необходимым рассмотрение особенностей их ориентированного состояния. [c.272]

    С большими изменениями структуры полимеров приходится встречаться в процессах развития вынужденных эластических деформаций кристаллических и стеклообразных полимеров, при деформациях, близких к разрывной деформации, а также при различных механических обработках полимеров. Примерами хорошо известного влияния больших деформаций на структуру полимера является каландровый эффект, т. е. возникновение анизотропии свойств у каландрованного полимера, или получение ориентированных высокопрочных искусственных и синтетических волокон. Эти изменения структуры под действием внешних сил имеют весьма своеобразный характер в случае полимеров. [c.122]

    Решение вопроса было недавно найдено в изменении режимов термомеханических испытаний, заключающемся в использовании больших механических сил для осуществления деформации [11]. Тогда все приведенные ранее три типа термомеханических кривых дополняются переходом из стеклообразного в высокоэластическое состояние, обнаруживая тем самым существование точки стеклования в кристаллических полимерах (пунктирные кривые а, б, в на рис. 38). Возможность же перехода из стеклообразного в высокоэластическое состояние однозначно характеризует полимерную природу вещества. [c.185]

    У стеклообразных и кристаллических полимеров эффект роста плотности с повышением гидростатического давления при той же величине остаточной деформации невелик — около 0,2—0,3% (винипласт, капрон) или— в пределах точности опытов — вообще не наблюдается (полиэтилен низкой плотности, оргстекло). [c.113]

    Переход полимера в кристаллическое состояние приводит к потере им высокоэластических свойств. Типичные термомеханические кривые кристаллических полимеров представлены на рис. V. 6. Ниже Т л деформация, развивающаяся в кристаллическом полимере под действием небольшой нагрузки, мала. В полимерах с высокой степенью кристалличности переход из стеклообразного состояния в высокоэластическое мало влияет на механические свойства материала. Существенные изменения свойств кристаллических полимеров наблюдаются в области температуры плавления. При температуре плавления кристаллическая фаза полимера исчезает, деформируемость образца резко возрастает. Если степень полимеризации полимера сравнительно невысока, так что его Гт оказывается ниже Тпл, то при плавлении он сразу переходит в вязкотекучее состояние (см. рис. V. 6, кривая 2). При достаточно высоких степенях полимеризации Тт может оказаться выше Гпл. Тогда между Тпл и Тт на термомеханической кривой появляется плато вы-сокоэластичности (см. рис. V. 6, кривая /). [c.142]

    Вторая стадия деформации начинается с момента микроразрушения, подобно тому, как это происходит при деформации стеклообразного полимера (см. гл. 10). На одном из микродефектов, который оказался наиболее опасным, концентрируются перенапряжения н начинает разрастаться микпотрещина. Перенапряжения в вершине микротрещины вызывают дополнительную деформацию в том же микрообъеме, прилегающем к вершине микротрещины. Дополнительная деформация имеет место за счет распада части кристаллических структур, Б которых сегменты были ориентированы произвольно по отношению к действующему напряжению. После распада исходных структур происходит ориентация сегменточ в направлении действия силы и образование новых кристаллов, в которых сегменты ориентированы в направлении действия силы. [c.185]

    Циклические деформации под действием синусоидальной нагрузки дают важную информацию о структуре кристаллических полимеров. Это имеет полную аналогию со стеклообразными полимерами, где наблюдается ряд максимумов потерь в области температур ниже Гс- В кристаллическом полимере значительный максимум потерь наблюдается при Т=Тс. Этот максимум тем выше, чем больше доля аморфной части, т. е. чем ниже степень кристалличности. При нагревании выше Г, в кристаллических полимерах появляется широкий размытый максимум при температуре ниже Тип, т. е. в области Т,<Т<Тц.,. Этот максимум связан с нарушегЕИями [c.190]

    Высокоэластическая деформация, вынужденно-эластическая деформация стеклообразных полимеров, пластическая деформация кристаллических полимеров приводят к развертыванию молекулярных клубков и ориентации макромолекул в нанравлении действия силы. Ориентированные эластомеры можно охладить до Т<Тс и таким образом зафиксировать состояние ориентации макромолекул. Все ориентированные полимеры имеют одно общее свойство их прочность и модуль упругости при растяжении в направлении ориентации много больше, чем у неориентированного полимера, а гфочность и модуль при деформации в перпендикулярном направлении ме]Н)Ше, чем у исходного пеорисптиронанпого полимера. [c.191]

    Деформационные свойства кристаллических полимеров. Кристаллические полимеры, как было сказано в гл 1, состоят из кристаллических и аморфных участков Кристаллические участки деформируются как упругие твердые тела за счет смещения атомов в решетке, деформации связей и углов. Аморфные прослойки в зависимости от условий (температуры и скорости) могут деформироваться как стеклообразные при Г Гс), высо-коэластические (Гт>7 >7 с) или вязкотекучис (7 >Гт)- Кристаллические полимеры отличаются от аморфных повышенными значениями модуля упругости, пО Шженной податливостью, меньшей восстанавливаемостью. Но сочетание жестких кристаллических и податливых (аморфных) участков делает кристаллические полимеры менее хрупкими, чем стеклообразные. Деформационная кривая кристаллического полимера по внешнему виду напоминает кривую стеклообразного полимера (рнс. 5.28). На ней также можно выделить три участка. На первой стадии расгяжс.чия (линейный участок) развиваются упругие обратимые деформации, увеличивающие свободный объем в полимере. Модуль упругости (наклон прямой) тем больше, чем выше степень кристалличности. На этой стадии разрушается исходная кристаллическая структура На // стадии проис.ходит перестройка исходной кристаллической структуры и образование новой в условиях напряженного состояния Этот процесс называется рекристаллизацией. Образец в каком-то месте (на [c.314]

    Многие полимеры эксплуатируются в кристаллическом состоянии, поэтому устойчивость исходной кристаллической структуры под действием напряже11ия (т. е. высокое значение ог) является необходимым условием. В процессе эксплуатации в напряженном состоянии может иметь место рела ксация напряжения или деформация (ползучесть) аморфной части полимера Степень релаксации в кристаллических полимерах вьпне, чем у полимеров в стеклообразном состоянии. [c.315]

    С нашей точки зрения вызывает сомнение правомерность объяснения быстрого снижения сопротивления деформации под действием жидкой среды длительным процессом диффузионного заполнения молекулами среды аморфных прослоек в структуре полиэтилена. Для уточнения механизма проникания жидкой среды в кристаллический полимер при деформации мы выбрали такую систему полимер—жидкость, в которой скорость диффузионного проникания жидкости в ненапряженный полимер очень мала. Исследовали ползучесть пленки из фторопласта-42 в контакте с жидкостями различной химической природы 1,2-дихлорэтан, бензол, четыреххлористый углерод, пентан, гексан, октан, декан. Использованные жидкости, перечисленные выше в порядке увеличения мольного объема, не вызывают набухания пленки более чем на 0,5% в течение времени, необходимого для оценки величины Окр при ползучести. Изучение сорбционных процессов при растяжении пленок показало, что для фторопла ста-42, так же как и для стеклообразных фторопластов-32Л и ЗМ, характерно проникание некоторого количества жидкой среды в шейку [82]. Однако, в отличие от стеклообразных фторопластов, критическое напряжение Ок р и е акс фторопласта-42 не зависят от фазовых параметров жидкости и имеют почти одинаковые значения в таких различных жидкостях, как 1,2-дихлорэтан, бензол и пентан. Эффективность [c.171]

    Широкое использование полимерных материалов в технике в значительной степени обусловлено их ценньши механическими свойствами, изучение которых является предметом одного из разделов физики — механики полимеров. В данной книге приводятся лишь основные физико-химические закономерности, позволяющие понять особенности поведения. полимеров в различных физических и фазовых состояниях. Деформация полимеров в высокоэластическом и вязкотекучем состоянии была рассмотрена в главах VII и IX. Данная глава лосвящена шоведению стеклообразных и кристаллических полимеров при деформации. [c.218]

    Как будет показано дальше, разрыву стеклообразных и кристаллических полимеров также предшествуют большие деформации. Без предварительной деформации полимерные материалы разрушаются только при очень низких температурах, при этом происходит разрыв химических связей между звеньями в главной цепи полимера (хрупкое разрушение). Вследствие большой энергии химических связей прочность полимеров при хрупком разрушении (хрупкая прочность) очень высока (600—300 кгс1см ) и значительно превышает прочность соответствующих низкомолекулярных веществ. [c.226]

    Следовательно, эти большие деформации кристаллического полимера являются по своей природе высокоэластическими, но задержанными кристаллизацией полимера в деформированном состоянии. Они аналогичны вынужденной эластической деформации стек лообразных полимеров. Задержка восстановления исходной формы вызвана фиксированием растянутых конформаций макромолекул в одном случае из-за стеклования, а в другом случае из-за кристаллизации. В обоих случаях достаточно больщие напряжения, способные преодолеть межмолекулярное взаимодействие в стеклообразном или кристаллическом полимере, вызывают развитие больших деформаций. Поэтому нет ничего удивительного, что развитие шейки при деформации кристаллического полимера следует рас- перепла-сматривать как развитие вынужденной эластиче- давлением ской деформации, а напряжение рекристаллизации можно называть гфеделом вынужденной эластичности. Нужно только подчеркнуть, что, несмотря на общность явлений, они глубоко специфичны для разных состояний полимера, В то время как в стеклообразном полимере в процессе вынужденной эластической деформации фазовое состояние не меняется, в кристаллическом полимере происходит фазовое иревращение. Это различие имеет следствием подчеркнута скачкообразный характер процесса при деформации кристаллического полимера, в отличие от более плавного изменения стеклообразного полимера. [c.108]

Смотреть страницы где упоминается термин Деформации стеклообразных и кристаллических полимеров: [c.159]    [c.184]    [c.194]    [c.231]    [c.315]    [c.255]    [c.217]    [c.94]    [c.255]    [c.301]    [c.94]    [c.301]    [c.236]    [c.16]    [c.18]    [c.136]    [c.67]   
Физико-химия полимеров 1963 (1963) -- [ c.218 ]



ПОИСК





Смотрите так же термины и статьи:

Деформации полимера

Деформация стеклообразных полимеров



© 2025 chem21.info Реклама на сайте