Деформационные свойства кристаллических полимеров

Деформационные свойства кристаллических полимеров зависят эт предварительной ориентации, проводимой в процессе переработки, холодной вытяжки и т. д. Однако можно подобрать условия, в которых влияние этого фактора сводится к минимуму. [c.253]

Механические свойства кристаллических полимеров в существенной степени определяются структурой полимерных материалов. Размер и морфология кристаллических структур, степень кристалличности и дефектность кристаллических полимеров имеют решающее значение в определении его деформационных, прочностных и других механических характеристик. [c.391]

Анализ результатов количественного изучения поглощения жидкой среды при растяжении фторопластовых пленок заставляет по-новому подходить к описанию деформационных свойств кристаллических полимеров в жидких средах, не вызывающих их существенного набухания. При трактовке эффекта облегчения деформации авторы [77] не учитывали объем жидкости, поглощаемой полимером. Для адсорбционного облегчения деформации достаточно значительно меньшего количества жидкости, чем то, которое реально поглощается образцами. Большая часть жидкости, проникающая в деформируемый образец, свидетельствует о значении капиллярных сил и сил, вызывающих перемещение жидкой фазы, в механизме облегчения деформации. [c.167]

Деформационные свойства кристаллических полимеров [6—10] [c.189]

Наиболее отчетливо высокая эластичность проявляется у сшитых каучуков (резин). У линейных аморфных полимеров при достаточно большом времени наблюдения на высокоэластическую деформацию накладывается вязкое течение. Деформационные свойства кристаллических полимеров зависят как от высокоэластических свойств аморфных микрообластей, так и от природы кристаллических микрообластей и степени кристалличности полимера в целом. [c.15]

ДЕФОРМАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПОЛИМЕРОВ [c.160]

Необходимо четко представлять себе, что речь идет о соотношениях между Ео и E для различных тел, а не об их абсолютных значениях. Так, деформационные свойства кристаллических полимеров до появления шейки аналогичны свойствам металлов, однако значения о у полимеров обычно на 1—2 порядка ниже. [c.48]

Вернемся теперь к рассмотрению скачкообразного изменения свойств полиамида при его деформации. Подробное исследование обеих модификаций полиамида, получающихся при 1 -деформации на участке //, показало еще более убедительно, что изменение свойств кристаллических полимеров происходит скачком и что обе модификации весьма своеобразно отличаются друг от друга. Это различие двух модификаций кристал,лического полимера весьма замечательно обе модификации анизотропны и обладают совершенно одинаковыми свойствами, но направления ориентации в исходной и конечной модификациях взаимно перпендикулярны. Поскольку обе модификации образуются в одном и том же образце, то при оценке их механических свойств в некотором избранном нанравлении (например, вдоль образца) возникает столь же резкое отличие механических характеристик, как при оценке свойств одной и той же модификации при ее - и ] -деформации (см. таблицу). Однако следует обратить внимание на то, что это изменение свойств достигается не поворотом образца как целого, а путем перестройки расположения всех молекул в процессе растяжения. При этом следует заметить, что если растягивать полиамид до различных удлинений, соответствующих участку II деформационной кривой, то получается переменное соотношение между протяженностью исходного и вновь образующегося ( шейка ) материала. [c.296]

Ориентация оказывает значительное влияние на механические свойства кристаллических полимеров " . На рис. 98 представлены деформационные кривые для предварительно ориентированного полиамида, испытанного в направлении ориентации. Из рисунка видно, что ориентированные кристаллические полимеры обладают более высоким значением разрывного напряжения и значительно меньшим относительным удлинением по сравнению с деформацией в направлении, перпендикулярном ориентации (см. стр. 237). С понижением температуры величина деформации уменьшается, а разрывная прочность закономерно увеличивается. Предварительно ориентированный образец полиамида хрупко разрушается только три —170°С. [c.241]

Аморфный натуральный каучук дает диаграмму растяжения, типичную для аморфных эластомеров (рис. 1У.8). После длительного хранения, приводящего к кристаллизации, деформационные свойства каучука резко изменяются, а диаграмма растяжения все больше становится похожей на типичную деформационную кривую кристаллического полимера (рис. [c.259]

Надмолекулярные структуры и кристаллические образования, которые могут присутствовать в блочных полимерах в довольно больших количествах (70—90% у ПЭ, 95—98% у политетрафторэтилена и даже до 100% у полимерных монокристаллов), влияют на характер релаксационных процессов. Главной особенностью деформационных свойств полимеров, находящихся в стеклообразном состоянии, является их сильная зависимость от величины прилагаемой нагрузки. Причем, если при малых напряжениях характер изменения физических свойств объясняется линейной теорией вязкоупругости, то при высоких напряжениях необходимо использовать нелинейную теорию [4]. С учетом основных процессов молекулярной релаксации деформацию стеклообразных полимеров можно описать, используя пятиэлементную модель (рис. II. 14), отдельным элементам которой соответствует конкретный физический смысл. Так, пружина с модулем Ео описывает идеально упругую составляющую деформации, связанную с деформацией валентных углов и изменением межатомных расстояний. Элементу Кельвина Ех — т] приписывается молекулярный процесс, связанный с подвижностью боковых привесков основной полимерной цепи. Если полимерный материал подвергается внешнему воздействию в температурном интервале, где реализуется такой релаксационный процесс, то это может привести к ориентации [c.169]

Грубой моделью аморфно-кристаллического полимера является сетка, узлы которой образованы кристаллитами, играющими роль зажимов, а деформационные свойства обусловлены аморфными сочленяющими участками, состоящими из проходных цепей. Доля этих цепей составляет обычно 30—40%. Таким образом, классическое понятие фазы и агрегатных состояний (твердое — жидкое) здесь неприменимо, и кристаллит постепенно переходит в аморфную область без четкой границы раздела. [c.73]

Механические свойства наполненных кристаллических полимеров исследованы значительно меньше, чем аморфных. В большинстве работ, посвященных этим вопросам, приводятся конкретные данные об изменении свойств изучаемых систем без анализа фи-зико-химической сущности явлений, определяющих вязкоупругие и деформационные характеристики кристаллических наполненных систем. [c.174]

Во-вторых, при вытяжке возникает анизотропия свойств полимера из-за изменения характера молекулярной ориентации, вследствие чего возрастает жесткость в направлении растяжения. Это наиболее общее явление, присущее как аморфным, так и кристаллическим полимерам. (Следует подчеркнуть, что теории механической анизотропии свойств, рассматривавшиеся в разделах 10.6 и 10.7, относятся к конечному состоянию ориентированных материалов и неприменимы для объяснения эффекта деформационного упрочнения.) [c.298]

Несмотря на внешнее сходство процессов развития шейки в деформируемом кристаллическом полимере при температурах выше и ниже температуры стеклования, механизм ее образования для полимеров в высокоэластическом состоянии существенно различен. Испытание полимерных пленок на растяжение в жидкостях позволяет судить о механизме структурных перестроек в шейке по закономерностям поглощения жидкостей и изменения деформационных свойств. [c.170]

Ясно, что кристаллические участки нельзя рассматривать просто как твердые частицы инертного наполнителя. Будучи связаны с аморфными частями множеством проходных молекул, опи приобретают роль зажимов , скрепляющих подвижные цепи и в той или иной мере структурируют полимер в целом. Поэтому деформационные свойства аморфно-кристаллических полимеров сильно зависят от степени кристалличности. При весьма низких ее значениях такие полимеры еще мало отличаются от обычных линейных аморфных полимеров, но с ростом этой величины они все более приобретают свойства, присущие эластомерам (см. главу VI). Пластические деформации для такого состояния не характерны, что же касается высокоэластических деформаций, то уровень их тем ниже, чем больше степень кристалличности. При высоких ее значениях полимер становится жестким, и в практике ТМА для него обычно деформируемость принимают равной нулю, как и для застеклованных образцов. Однако при достаточной величине действующих усилий в них может развиваться своеобразный вид больших деформаций, заключающийся во взаимном перемещении не отдельных макромолекул либо их сегментов, а элементов надмолекулярной структуры — кристаллитов и более крупных образований [59]. Растяжение таких образцов часто происходит с формированием характерной шейки — утоненного участка с высокой степенью ориентации кристаллитов. [c.114]

Изменение интенсивности теплового движения сегментов макромолекул приводит к изменению деформационных свойств. Поэтому аморфные полимеры могут находиться в стеклообразном, высокоэластическом и вязкотекучем состояниях. Кристаллические полимеры могут находиться также в кристаллическом состоянии. [c.44]

Изучение свойств лиофильных коллоидов и отчасти исследования органозолей металлов явились для ученого переходным этапом от чистой коллоидной химии к проблемам только зарождавшейся в то время полимерной науки, в разработку которых он включился в середине 30-х годов. С этого времени его научная деятельность была почти пол ностью посвящена исследованиям высокомолекулярных соединений, или, как он сам это называл, изучению полимерного состояния вещества . За многие годы творческого труда В. А. Каргин сумел внести существенный вклад почти во все важнейшие разделы химии и физики полимеров. Природа полимерного состояния вещества и теория растворов, деформационные процессы в полимерах и природа ориентированного состояния, строение макромолекул и природа надмолекулярных образований, возникающих в процессах полимеризации, химических превращений макромолекул и при формировании полимерных тел из растворов и расплавов. Большое внимание в исследованиях В. А. Каргина было уделено процессам кристаллизации полимеров, свойствам кристаллических полимерных тел, процессам структурообразования в природных и синтетических по. лимерных электролитах, их свойствам в растворах и в твердом состоянии. [c.6]

Если линейный эластомер находится в кристаллическом состоянии (кривая 3), то при нагревании вплоть до температуры плавления Гдл он находится в твердом состоянии, но обладает различной жесткостью ниже и выше температуры стеклования при 7 с<7 пл- Это связано с тем, что некристаллическая (аморфная) часть полимера ниже Tq находится в стеклообразном состоянии, а выше — в высокоэластическом. В тех случаях, когда степень кристалличности эластомера мала, то выше Тс он ведет себя (по деформационным свойствам) практически как некристаллический эластомер повышенной жесткости. [c.15]

Интересно, как изменяются деформационные свойства полимера одного и того же химического строения при переходе от аморфного высокоэластического к кристаллическому состоянию. Ответить на этот вопрос трудно, потому что в процессе испытаний структура не должна заметно изменяться, и, кроме того, при одной и той же температуре полимер должен длительное время находиться как в аморфном, так и в кристаллическом состоянии, В числе таких полимеров можно назвать натуральный каучук. [c.259]

Для понимания этого механизма следует сравнить деформационные свойства исходного и пластифицированных образцов. Напомним, что исходные кристаллические полимеры деформируются только при температурах, лежащих выше точки стеклования. Пластификаторы, эффективно снижая температуру стеклования, позволяют достичь очень больших деформаций в условиях, в которых раньше они не могли развиваться. [c.335]

Давление. Гидростатическое давление жидкой среды существенно влияет на деформационные свойства полимеров. Известно повышение плотности и прозрачности изделий из кристаллических полимеров при ориентационной вытяжке под действием гидростатического давления инертной жидкости[58].Увеличение давления жидкости используется для ускорения процессов пропитки пористых тел связующим в технологии композиционных материалов [59]. На разных полимерных системах в различных условиях при увеличении давления жидкости получают противоположные эффекты - уплотнение или разрыхление полимер-34 [c.34]

Цель работы получить кривые напряжение — деформация для аморфного и кристаллического полимеров и определить их деформационно-прочностные свойства. [c.167]

Полимеры в кристаллическом состоянии и их деформационные свойства [c.113]

Рассмотрим теперь подробнее деформационное поведение полимерных материалов. Мы знаем, что большинство полимеров при температуре эксплуатации являются частично кристаллическими, т.е. содержат как кристаллические, так и аморфные компоненты. Если аморфный компонент частично кристаллического полимера находится в стеклообразном состоянии, то в этом случае и аморфная и кристаллическая части полимера обладают эластическими свойствами, а если же аморфный компонент находится в каучуковом состоянии, то он обладает вязкоупругими свойствами. Несшитые эластомерные материалы и полимерные расплавы также характеризуются наличием вязкотекучих свойств. [c.340]

Грубой моделью кристалло-аморфного полимера является суперсетка, узлы которой образованы кристаллитами, играющими роль зажимов , а деформационные свойства обусловлены аморфными сочленяющими участками, состоящими из проходных цепей. Доля этих цепей (в расчете на число цепей в единичном сечении кристаллита) редко превышает 30%, а из этих 30% примерно лишь десятая часть непосредственно реагирует на нагрузку. Именно по этой причине (малая доля держащих нагрузку цепей) реальная прочность кристаллизующихся полимеров обычно составляет несколько процентов от теоретической (которую нетрудно рассчитать, зная параметры кристаллической решетки [16, с. 8 25, гл. I 31, с.451—477]). [c.44]

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]

Каргиным и Соголовой вскрыта природа и закономерности деформационных свойств кристаллических полимеров, влияние на 1гх прочность ориентации, структуры и релаксационных свойств полимерных молекул. Каргиным и Козловым с сотр. широко изучено струк-турообразование в полимерных системах, в частности показано, что в кристаллических полимерах наблюдается полиморфизм, существенно влияющий на механические и другие свойства полимеров. [c.66]

Ориентация оказывает значительное влияние на мехаш ческие свойства кристаллических полимеров Иа рис. 103 представлены деформационные кривые для предварительно ориентированного полна (ида, ислыта шого /г орнентации. Из р> сунка [c.232]

В стеклообразном состоянии (см. рис. 29) при малых напряжениях в полимере возникает только упругая деформация с модулем Юнга 200—600 кгс/мм (для стали модуль Юига равен 20 ООО кгс/мм--). При больших напряжениях деформационные свойства. аморфных полимеров сложнее В стеклообразном состоянии, в котором пластмас-сы находятся при обычных, а каучуки и резины при низких температурах, растяжение аморфного полимера (рис. 33) внешне пронсходит так же, как и кристаллического, Когда условное напряжение достигает так называемого предела вынужденной эластичности (точка А), в наиболее слабом месте образца образуется шейка , в которую постепенно переходит весь образец (участок А Б). Затем тонкий образец еиде несколько растягивается до разрыва (участок ББ). [c.69]

Иная теория деформационно-прочностных свойств ориентированных твердых полимеров была предложена американским ученым Сяо . Модель, которая рассматривается в теории Сяо, состоит из системы произвольно ориентированных линейных элементов (рис. VI. 20), которые представляют собой либо отрезки молекулярных цепей, либо цилиндрические области (домены) с определенным числом параллельных макромолекул внутри каждой области. Это может быть либо аморфный стеклообразный полимер, либо кристаллический полимер, кристаллизация которого задержалась на уровне нематической микрофазы, представленной разрозненными цилиндрическими доменами. Каждый линейный [c.213]

Если линейный полимер находится в кристаллическом состоянии, то ниже температуры плавления Гпл (или кристаллизации Тк) он будет твердым, обладая при этом различной жесткостью ниже и выше температуры стеклования Тс (кривая типа 3 на рис. 1.15). Это связано с тем, что некристал лическая (аморфная) часть полимера ниже Тс находится в стеклообразном, а выше — в высокоэластическом состоянии. В тех случаях, когда полимер слабо закристаллизован, выше Тс он ведет себя в отношении деформационных свойств как некристаллический полимер или как эластомер повышенной жесткости. [c.33]

Для характеристики деформационной способности,аморфных полимеров прибегают к термомеханическому методу исследования. Метод заключается в нахождении зависимости деформации полимера от температуры, т. е. в снятии термомеханических кривых. На рис. 97 для сравнения представлены кривые зависимости деформации е низкомолекулярного кристаллического (а), аморфного (б) тела и аморфного линейного высокополимера (в) от температуры при постоянном напряжении а. На рис. 97, а видно, что де юрмация низкомолекулярных кристаллов до достижения температуры плавления Т лишь немного возрастает с повышеним температуры. В этой области (/) деформации малы и обратимы, а тело остается твердым. В точке плавления свойства кристаллических тел изменяются скачком они превращаются в жидкости, а деформации становятся большими и необратимыми (//). На кривой рис. 97, б обнаруживаются уже 3 участка. В области малых температур (I) низкомолекулярное аморфное вещество ведет себя как твердое тело (до температуры стеклования Т ). Выше температуры текучести Т. (1И) оно обладает свойствами жидкости. В интервале (//) происходит постепенное размягчение твердого аморфного тела и превращение его в жидкость. Малые и об- [c.396]

Процесс переориентации является фазовым преврагцением кристаллов, ослабляемых внешним полем, в кристаллы, упрочняемые внешним полем, т. е. является своеобразным процессом рекристаллизации, возможным только в кристаллических полимерах вследствие большой дефектности их кристаллов. Исследование механических свойств полиамидов в широком интервале температур показало, что существует область температур (—10°), в которой начинается полное проявление упомянутого фазового превращения, что соответствует появлению на деформационной кривой всех ее трех участков. Помимо этой температурной области изменения свойств криста.т.ти-ческого полиамида, существуют еще и другие температурные области изменения механических свойств. В частности, такими областями являются область плавления кристаллического полиамида (220°) и область потери деформируемости изотропного материала (—70, —85°). [c.302]

П. полимерных материалов тесно связана с их деформационными свойствамп. Разрыв полимеров в большинстве случаев происходит в орпептированном состоянии, полученном либо предварительно (напр,, в В0Л0К1ШСТЫХ материалах), лпбо возникающем в процессе испытания на разрыв. Даже в хрупком состоянии П. полимера может сильно изменяться в зависимости от степени предварительной вытяжки. Предварительно ориентированный полимер представляет собой высокопрочный аш1зо-тропный материал. Основным фактором упрочнения полимера является молекулярная ориентация независимо от того, находятся ли волокна в кристаллическом или аморфном состоянин (см. Механические свойства полимеров). [c.195]

Таким образом, проявление хрупкости и деформационные свойства различных аморфно-кристаллических полимеров во многом зависят от содержания в них аморфной части. Способность аморфных участков полимера к вынужденно-эластической деформации существенно определяет свойства полимерного тела значение температуры хрупкости Гхр, напряжения рекристаллизации сТрекр и предела хрупкой прочности 0JJP- [c.279]

Весьма интересны структурные превращения и деформационные свойства закаленных образцов полипропилена Если закалку проводят быстро, структурные элементы при деформации перестраиваются без изменения внутреннего строения. В медленно закаленных образцах перестройка структуры затрагивает все уровни наблюдается образование фибрилл, которые вытягиваются из сферолитов. Иногда образуются ламели, направленные под разными углами к оси вытяжки и скользящие относительно друг друга. В результате тщательного исследования структурных превращений различными методами авторы приходят к выводу, что вплоть до достижения напряжения рекристаллизации деформация проходит в основном в аморфных прослойках полимера и только потом в процесс вовле-какяся кристаллические структуры. [c.312]

Подавляющее большинство экспериментальных данных получено с использованием пленок, сформованных в производственных условиях экструзией расплава через щелевую фильеру с охлаждением на металлическом барабане без специальной ориентационной вытяжки. Для детального анализа влияния жидкой среды на структурные перестройки, происходящие в пленках из кристаллических полимеров при холодной вытяжке в жидкости, рассмотрим механизм перестройки структуры полимера в газовой (воздушной) среде. Деформационные кривые и макроскопическая картина растяжения пленок типична для кристаллических полимеров со сферолитным строением (рис. 1.6). На рабочих участках образцов при относительном удлинении 5-6% образуется шейка, развитие которой происходит в два этапа сначала при постоянном напряжении, а затем при монотонно возрастающем до разрушающего напряжения при растяжении. Внешнее сходство макроскопической картины маскирует качественное различие механизмов перестройки структуры кристаллических сополимеров винилиденфторида Ф-32 и Ф-42. По кривым термической усадки (рис. 1.7) пленок, деформированных на воздухе до удлинений, соответствующих полному развитию макроскопической шейки и разрушающему напряжению при растяжении, можно однозначно установить различие в механизмах структурной перестройки пленок. Вынужденная высокоэластическая деформация пленок Ф-32 обратима при температуре ниже температуры плавления кристаллитов. Разрушение сферолитов в пленке Ф-32 происходит по мозаичному (микроблочному) механизму без нарушения связи между перемещающимися в процессе вытяжки микроблоками исходной кристаллической структуры. Сохранение связанности элементов исходной кристаллической структуры пленок Ф-32 обусловливает ее способность к полному восстановлению при отжиге и восстановлению механических свойств (см. рис. 1.6). [c.18]

Действие физически активной жидкой среды на процесс одноосной вытяжки пленок количественно отражается деформационными кривыми и определяется условиями проведения вытяжки. Выявлено два крайних типа изменения деформационных свойств пленок под влиянием физически активной жидкой среды. Первый условно назван облегчением деформации и сводится к снижению предела вынужденной высокоэластичности, напряжения стационарного развития шейки и разрушающего напряжения без существенного увеличения относительного удлинения при разрыве пленки. Первый тип проявляется при вытяжке фторлона Ф-42 в ароматических углеводородах и полиэтилена в н-алканах (рис. 1.8). Второй тип, названный сверхрастяжимостью , проявляется при вытяжке пленок фторлона Ф-32, Ф-ЗМ и изотактического полипропилена в н-алканах и ароматических углеводородах соответственно. Сверхрастяжимость сопровождается всеми признаками облегчения деформации пленок, но дополнительно характеризуется увеличением относительного удлинения при разрыве на сотни процентов (см. рис. 1.8). Применение новых терминов для обозначения. изменения механических свойств пленок в жидкой среде представляется нам целесообразным для более краткого последующе-го изложения экспериментальных эффектов и для выделения существенных различий в процессах деформации кристаллических и аморфных полимеров. [c.20]

Цель работы получить кривые напряжение — деформация для аморфного и кристаллического полимеров при различных скоростях деформации и оценить деформационно-прочностные свойства полимерон. [c.166]

Прочностные свойства и деформационное поведение пленок наглядно иллюстрируется диаграммой растяжения, представленной на рис. 4.2. Вид деформационной кривой зависит от физического и фазового состояния полимера и условий деформации температуры и скорости нагружения. На кривых е = /(о) можно выделить несколько участков, характеризующих различные стадии процесса деформации. Начальный, обычно прямолинейный для застеклованных и кристаллических полимеров участок А соответствует деформации, которая подчиняется закону Гука [c.71]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология