Молекулярная ориентация хрупкое разрушение

В связи со сказанным важное значение придается механизму протекания вынужденной высокоэластической деформации в полимерах [7.38]. Все твердые тела перед разрушением испытывают различного рода структурные изменения. В хрупком состоянии эти изменения малы и слабо влияют иа процесс разрушения, но чем выше температура, тем они заметнее. У полимеров одним из важнейших видов структурных изменений под нагрузкой является молекулярная ориентация. [c.211]

Разрушение хрупкого тела — наиболее простой процесс по сравнению с нехрупким разрушением, так как в последнем случае важную роль играет молекулярная ориентация, изменения структуры в процессе деформации и т. д. Естественно, что процесс хрупкого разрушения изучен более подробно. Поэтому при изложении результатов теоретических работ основное внимание будет уделено именно хрупкому разрушению. [c.157]

Теоретически прочность определяется наиболее слабыми связями внутри тела. Однако практически на нее оказывают влияние наличие неоднородностей, характер физической (надмолекулярной) структуры (исключая молекулярную ориентацию), наличие молекулярной ориентации, релаксационные свойства, воздействия внешней среды (химические и энергетические). Хрупкое разрушение материалов, т. е. разрушение при очень малых упругих деформациях и, следовательно, в отсутствие остаточных деформаций, имеет место, когда скорость воздействия силы превышает скорость релаксации элементов материала, по которым идет разрушение, т. е. релаксационные свойства полимера в этих условиях мало проявляются. Хрупкое разрушение эластомеров обычно происходит либо при низких температурах, либо при очень быстрых силовых воздействиях, либо при действии концентраторов напряжения. В этих условиях снижается роль активных жидких и газообразных сред как вследствие уменьшения релаксационной способности полимера, затруднения диффузии из-за резкого снижения молекулярной подвижности при низких температурах, так и из-за кратковременности процесса разрушения при быстрых воздействиях. [c.13]

Исходя из того что при растяжении время релаксации структурных единиц полимера уменьшается, что видно из формулы (1.1), а хрупкая прочность из-за молекулярной ориентации возрастает, следует ожидать снижения Гхр резин при всех скоростях испытаний. Имеющиеся данные [67] подтверждают это (см. рис. 1.3 и 1.4), причем снижение Гхр после предварительного растяжения сильнее при меньших скоростях испытаний и может достигать 100°С для ненаполненных резин Гхр снижается больше, чем для наполненных. При сжатии в результате возникновения сложнонапряженного состояния хрупкое разрушение должно облегчаться, а Гхр сдвигаться в сторону более высоких температур. Деформация сжатия повышает Гхр резин, однако изменение Гхр при сжатии меньше, чем при растяжении. Повышение Гхр в сжатом образце наиболее сильно проявляется на ненаполненных резинах из полярных каучуков и уменьшается с увеличением дозировки наполнителя. Более подробно влияние степени дефор- [c.28]

В отличие от хрупкого состояния полимеров, когда в процессе деформации изменения физической структуры практически не происходит и молекулярная ориентация может создаваться только предварительной вытяжкой при температуре, большей температуры стеклования, при высокоэластическом состоянии из-за большей подвижности молекул имеется потенциальная возможность для развития молекулярной ориентации при любых процессах, сопровождающихся значительными деформациями. В зависимости от условий молекулярная ориентация может стать к моменту разрушения разной. Одноосное растяжение — наиболее благоприятный вид деформации для развития молекулярной ориентации. Сложнонапряженное состояние, при котором одновременно происходит деформация в нескольких направлениях (например, двухосное и трехосное растяжение) или результатом которого является уменьшение (по сравнению с разрывом при простом растяжении) максимальной разрывной деформации (и напряжения) [c.43]

В области малых деформаций и напряжений благодаря конкурирующему влиянию процессов молекулярной ориентации и размягчения наблюдается экстремальная зависимость т от а, проходящая через минимум и максимум (рис. 2.5). При этом изменение долговечности симбатно изменению твердости, сопротивлению озонному растрескиванию и сопротивлению" разрезанию [35] (см. гл. 4). При больших скоростях деформации, когда процессы ориентации и кристаллизации не успевают развиться, механизм разрушения-, опять меняется, разрыв из высокоэластического переходит в хрупкий. [c.57]

Надмолекулярная структура. При разрезании, как и при определении хрупкой прочности (см. гл. 1), изменение надмолекулярной структуры (исключая случаи молекулярной ориентации) приводит к сравнительно небольшим изменениям сопротивления разрушению. Это подтверждают данные, полученные на ПХП и ПУ )[59] сферолитной (е = 0) и фибриллярной структуры (Ррз = [c.109]

Рассмотрим как сказывается молекулярная ориентация, полученная при растяжении вулканизата, на его 7хр. По данным Лазуркина, определявшего Гхр по точке перехода хрупкого разрушения в вынужденно-эластическую деформацию при скорости растяжения 6,4-10 с , Т хр резины из НК в направлении ориентации при ее вытяжке е = 300% снижается с —80 до —200 °С, резины из СКН-40 при 8=250% — с —ПО до —200°С. При определении Т хр в стандартных условиях (о = 2 м/с, испытание до разрушения или появления трещин) предварительное растяжение образцов также приводит к снижению Гхр на десятки градусов (см. рис. 1.4). Непосредственно такой способ снижения Гхр резин может быть применен для изделий, эксплуатирующихся в растянутом (надутом) состоянии (пневматические конструкции, камеры для шин и т. п.), однако более широкое его применение возможно при использовании эластомеров с закрепленной анизотропной структурой, способы получения которой уже рассматривались. Влияние различных путей ориентации на Гхр резин иллюстрируется следующими данными. [c.248]

Для анализа механизма разрушения теплостойкие полимеры являются удобными объектами, поскольку они могут быть получены с различными формами структуры в зависимости от условий синтеза и последующей ориентации. Например, при синтезе полиарилатов в среде, осаждающей полимер из реакционной массы, образуется система с глобулярной структурой [8—11]. Если при этом молекулярная масса полимера невелика (20 000), он обнаруживает хрупкое разрушение в широком интервале температур. Синтез тех же полиарилатов в среде хорошего растворителя приводит к образованию полимера, способного к ориентации и образующего фибриллярную структуру. Опыт показывает, что прочностные характеристики и долговечность таких двух систем различны [12,13,22]. Для ориентированного полиарилата зависи- [c.243]

Для кристаллизующихся полимеров ориентационная вытяжка проводится, как правило, в интервале температур между температурой стеклования аморфных областей и температурой плавления кристаллов полимера. Ниже температуры стеклования неориентированные кристаллические полимеры испытывают при деформации хрупкое разрушение без перехода в ориентированное состояние. Выше точки плавления кристаллов неориентированный полимер находится в полужидком состоянии и легко растягивается, однако высокие степени молекулярной ориентации в этом случае не достигаются, так как молекулы легко проскальзывают друг по другу без эффективного распрямления. [c.49]

В стеклообразном и кристаллич. состояниях полимерные материа,лы сохраняют молекулярную ориентацию неограниченно долго. Степепь предварительной ориен-тацтти влпяет на и 0ц. Значение 0хр зависит от угла между направлениями растягивающей силы и предварительной вытяжки, что приводит к резкой анизотропии прочностных характеристик — значительному упрочнению материала в направлении ориентации и разупрочнению в поперечном направлении. Для пекристаллич. иолимеров Охр зависит от степени ориентации и угла между направлениями растягивающей силы и ориентации сильнее, чем Ов, поэтому с увеличением ориентации область перехода от хрупкого к нехрупкому разрушению смещается к низким темп-рам. [c.117]

Попытки применить фрактометрические методы определения поверхностного натяжения твердых тел по величине разрушающего напряжения при растяжении или энергии разрушения хрупкого тела не привели к желаемым результатам ввиду больших механических потерь [1], а из-за молекулярной ориентации и различных структурных изменений в образце оказался неприменим и метод нулевой ползучести [1] [c.152]

Катастрофическое разрушение напряженного материала может быть предотвращено, если трещина будет распространяться в нескольких направлениях или если можно способствовать образованию множества тонких коротких трещинок. Другими словами, при образовании вокруг растущей трещины поверхности значительной площади, накопленная упругая энергия может быть освобождена до того, как трещина распространится через все поперечное сечение образца. Если, кроме того, возникает молекулярная ориентация, даже локализованно, например в областях образования микротрещин в хрупких термопластах, то при этом поглощается значительное количество энергии, и энергия деформации связей может оказаться ниже критического уровня. [c.60]

Прочность при растяжении является основной характеристикой сопротивляемости полимера разрушению. Определение этой характеристики необходимо для понимания таких видов раз(рушения, как раздир, утомление и износ. Разрушение в высокоэластическом состоянии— процесс значительно более сложный, чем хрупкое разрушение. На прочность в высокоэластическом состоянии существенное влияние оказывают не только неоднородности, тип физической структуры и молекулярная ориентация, но и релаксационные свойства полимера, а также агрессивность внешней среды разрушение может происходить как при малых, так и при более высоких деформациях. И если при малых деформациях есть определенная общность в закономерностях хрупкого и высокоэластического разрушения, то при предельно возможных деформациях высокоэластическое разрушение сильно отличается от хрупкого как вследствие развития ориентированной структуры, так и из-за резкого увеличения рассеянной при деформации энергии. В связи с этим представляется целесообразным более подробно проследить за элементами сходства и различия при разрушении в высокоэластическом состоянии в области малых и бол ьших деформаций. [c.40]

Для более детального доказательства того, что определяемая при резании растянутых резин характеристика отражает влияние молекулярной ориентации на сопротивление резанию в такой же степени, как и на прочность при растяжении при неизменной структуре материала, были проведены опыты при низкой температуре. Определялась прочность при растяжении резин из НК в хрупком состоянии при нескольких деформациях е и сопротивление резанию таких же образцов в тех же условиях. Оказалось, что сопротивление резанию сгрз и прочность при растяжении Ор, отличаясь по абсолютной величине, изменяются симбатно с изменением предварительного растяжения и укладываются на общую кривую, что свидетельствует об аналогии в характере разрушения при резании и хрупком разрыве. [c.112]

Для многих читателей наибольший интерес представит глава Хрупкое разрушение . В обзоре Общая теория хрупкого разрушения Д. Берри излагает ставшую классической теорию Гриффита , объясня1дщую прочность хрупких твердых тел, исходя из представления о том, что разрушение начинается с образования микротреш,ины. Выводы теории сопоставляются с высокими значениями энергии когезии, полученными для реальных твердых тел. В разделе Хрупкость твердых полимеров Д. Берри, продолжая обсуждение теорий разрушения, подчеркивает важность рассмотрения влияния температуры, молекулярного веса полимеров и ориентации на процесс разрушения. Эти зависимости не могут легко трактоваться теоретически, а должны исследоваться экспериментально или исходя из качественных соображений. Глава заканчивается работой И. Уолока и С. Ньюмана Топография разрушения , в которой детально обсуждаются свойства поверхностей разрушения в твердых телах и влияние на них различ-. ных факторов. [c.9]

Описанные факты позволяют сделать несколько важных выводов. Упрочнение многослойных пленочных материалов в существенной мере определяется способностью адгезивов к ориентации под действием механических сил. Поэтому направленно изменять когезионную прочность многослойных материалов можно, изменяя значения адгезионной прочности и показателей свойств адгезива и субстрата в процессе формирования зоны адгезионного контакта. Прочность многослойного материала можно увеличить, облегчив диссипацию энергии в высокоэластическом слое адгезива или исключив хрупкое разрушение слоев за счет их согласованной деформации. Следует, однако, учитывать, что даже в тех случаях, важных для технологической практики получения многослойных пленочных материалов, когда значение адгезионной прочности системы обусловлено не столько диффузионным механизмом, увеличивающим число молекулярных контактов, сколько развитием истинной (эффективной) поверхности контакта в результате протекания микрорео-логических процессов, роль диффузионных процессов в формировании когезионной прочности системы остается весьма существенной. [c.307]

Согласно концепции Шишкина, и прочность не должна зависеть от степени ориентации. Но известно [3.25], что хрупкая прочность сильно зависит от ориентации, и это понятно чем больше ориентация, тем большая часть рвущихся целей находится в направлении оси волокна. Поэтому в высокопрочном состоянии при переходе от неориентированного к предельно ориентированному состоянию хрупкая прочность должна возрастать в три раза. Далее, очевидно, что у ориентированного полимера с молекулярной массой М—>100 разрушение может происходить только при разрыве цепей. Практически эта ситуация реализуется для промышленных полимеров (М>10 ). Макромолекулы достаточно длинны, чтобы не наблюдалось их скольжение без разрыва цепей. Далее, если прочность полимеров определяется силами межмолекулярного взаимодействия, то расчет теоретической прочности должен производиться по формуле Орована Е, где Е — модуль Юнга (см. гл. 1). Модуль упругости твердых полимеров определяется межмолекулярными взаимодействиями. Для капроновых волокон = 2,5 ГПа и поэтому сгт = 0,25 ГПа, что намного ниже реальных значений ар. Поэтому правильный расчет а должен основываться на гипотезе разрыва химических связей. [c.51]