Прочностные свойства полистирола

Рис. 15. Зависимость вязкостных, релаксационных и прочностных свойств полистирола от скорости деформации при одноосном растяжении

ПРОЧНОСТНЫЕ СВОЙСТВА ПОЛИСТИРОЛА [c.220]

Технические характеристики прочностных свойств полистиролов [c.251]

Повышение температуры растворителей также значительно влияет на свойства полимеров. В большинстве случаев при нагревании значительно возрастает, скорость набухания, что, естественно, приводит к изменению прочностных свойств полимера. При повышенных температурах сокращается индукционный период появления трещин и увеличивается скорость их роста [25, 26, 66]. Однако при температурах выше 80—85 °С у некоторых полимеров, например ПММА, полистирола, растрескивание не происходит [26]. Это явление объясняется тем, что указанные полимеры переходят в этой области в высокоэластичное состояние. [c.144]

Для модифицированного полистирола, если не рассматривать влияние надреза или трещин, эффект геометрической формы образца проявляется, во-первых, в связи с влиянием размеров образца на прочностные свойства при постоянной скорости деформации, а во-вторых, вследствие того что при постоянной скорости движения зажима истинная скорость деформации в образце зависит от его размеров или от размера базы, прочностные же свойства материала определяются именно скоростью деформации. Во многих случаях расхождения между результатами испытаний по Изоду и при высокоскоростном растяжении обусловлены в первую очередь различиями скоростей деформации. Особенно это касается опытов, проводимых на образцах с надрезом. В таких образцах возникает две области, в которых скорости деформации существенно различны. Если до момента достижения предела текучести скорость деформации вблизи надреза может лишь незначительно отличаться от скорости деформации остальной части образца, то после перехода через предел текучести растяжение происходит преимущественно в малом объеме вблизи надреза, что резко изменяет эффективную длину базы, на которой происходит растяжение. Кроме того, надрез можно рассматривать как трещину, которая в соответствии с теорией Гри( и-та снижает прочность материала. Из приведенных выше данных следует, что различия в результатах испытаний в сильной степени обусловлены чувствительностью исследуемого материала к надрезу. Одно из непосредственных практических следствий этого состоит в том, что условия испытаний образцов на ударную прочность должны как можно точнее воспроизводить реальные условия эксплуатации изделий. [c.387]

При низких температурах, намного ниже температуры стеклования, многие полимеры, например полистирол и полиметилметакрилат, разрушаются хрупко. Однако такие полимеры, как поливинилхлорид и полиэтилентерефталат, способны к холодному течению. Кроме того, поведение этих полимеров при высокоскоростном растяжении также существенно отличается от поведения хрупко разрушающихся полимеров. Сначала рассмотрим прочностные свойства при ударных нагрузках хрупких полимеров. [c.392]

Смеси полимеров представляют собой важный класс материалов, проявляющих повышенную стойкость к ударным нагрузкам. Такие смеси чаще всего представляют собой достаточно жесткую матрицу, приготовленную из полистирола, в которой равномерно диспергированы частицы каучука, обычно сополимера бутадиена со стиролом. Типичные данные, иллюстрирующие зависимость прочностных свойств некоторых смесей полимеров и полистирола от скорости нагружения, представлены в табл. 4. Недавно были получены новые полимерные системы на основе тройного сополимера акрилонитрила, бутадиена и стирола, обладающие исключительно высокими ударопрочными показателями. [c.394]

Суммарная энергия, необходимая для разрушения хрупкого пластика, такого как полистирол, при испытаниях на разрыв в неударном режиме нагружения также сушественно возрастает при комбинировании полимеров [26, 84, 141, 142, 148, 149, 440, 664]. При изучении деформационно-прочностных свойств обнаруживается, что, как показано на рис. 3.18, содержащий каучук материал не только течет, но вплоть до полного разрушения способен и к высоким обратимым деформациям. Площадь под кривой, очевидно, является мерой энергии, необходимой для разрушения материала, и позволяет связать способность к холодной вытяжке с прочностью полимерных смесей [84]. Хотя прочность смеси полимеров ниже прочности сополимера, работа, необходимая для разрыва образца смеси, значительно больше. Об аналогичном возрастании прочности свидетельствуют также полученные для таких материалов значения кажущейся энергии разрыва у согласно данным [128], при включении в полиметилметакрилат фазы каучука V возрастает в 100 раз. (Связь между текучестью и ударными свойствами см. в разд. З.2.2.1.) [c.93]

Представляет интерес также зависимость прочностных свойств материала от размера частиц при постоянной концентрации каучука как такового, а не только эластомерной фазы (случай рассмотренный выше). Поскольку эластомерная фаза в полимерной смесн, полученной привитой сополимеризацией, содержит как кау чук, так и окклюдированный пластик (см. рис. 3.2), то эти две величины не эквивалентны. В рассматриваемом случае ударная прочность ПС возрастает, поскольку объем частиц также увеличивается за счет повышения содержания полистирола в каучуковой фазе [147]. Этот эффект можно также объяснить уменьшением расстояния между частицами и, как следствие, уменьшением скорости роста трещины. Кроме того, чем больше, конечно в разумных пределах, доля полистирола в эластомерной фазе ударопрочного ПС, тем больше рассеяние энергии (связанное с температурой стеклования полибутадиена)—факт, который может иметь отношение к ударной прочности. [c.107]

Данные о влиянии высокого давления на прочностные свойства эластомеров практически отсутствуют. Однако для приблизительной оценки влияния давления на прочностные свойства эластомеров можно воспользоваться данными для жестких полимеров. Результаты исследования долговечности жестких полимеров показали [468], что у аморфного полистирола при гидростатическом давлении силоксановой жидкости в несколько кбар долговечность возрастает на 20 порядков. По-видимому, для эластомеров можно ожидать еще более сильного влияния давления на прочностные свойства при малых деформациях. Это обусловлено большим уменьшением свободного объема у эластомеров, чем у жестких полимеров, увеличением межмолекулярных взаимодействий и уменьшением подвижности макромолекул. [c.233]

Сравнение механических свойств образцов полистирола с различным ММР, включая образцы, полученные анионной полимеризацией с узким ММР, показало, что образцы с узким ММР вовсе не обладают оптимальным сочетанием вязкотекучих (технологических) и прочностных свойств. Переработка этих образцов представляет значительную трудность. [c.154]

На физико-механические свойства полистирола в значительной мере влияет метод его получения, молекулярная масса, полидисперсность и ряд других факторов. При большом содержании низкомолекулярной фракции снижается прочность на разрыв, удар, изгиб, а также температура размягчения полимера наличие высокомолекулярных фракций затрудняет переработку полистирола. Нагревание полимера, особенно выше температуры стеклования, приводит к снижению почти всех его прочностных характеристик, в том числе предела прочности при растяжении, как показано на рис. 47 для блочного полистирола. [c.110]

Настоящая часть книги посвящена рассмотрению комплекса механических (деформационных и прочностных) свойств атактического полистирола и сополимеров во всех областях их возможных физических состояний. Основная структурная особенность атактического полистирола, предопределяющая закономерности проявления его свойств, состоит в принципиальной невозможности кристаллизоваться, вследствие чего полистирол принадлежит к числу аморфных полимеров. Важнейшей характеристикой таких материалов служит температура стеклования 2 g. Ниже этой температуры стеклообразный полимер остается жестким и по своим механическим свойствам может быть отнесен к упругим хрупким либо упругопластичным телам. Границе между этими состояниями, в которых поведение полимера различно, соответствует температура хрупкости Диапазон температур, лежащий между и Т , называют областью вынужденно-эластического состояния, а ниже — областью хрупкого состояния материала. Однако в обоих состояниях стеклообразного полимера вся накапливаемая.деформация (в том числе и после перехода через так называемый предел текучести) в принципе обратима. [c.140]

До настоящего времени основное внимание уделялось изучению прочностных свойств стеклообразного полистирола, хотя проблема оценки предельных условий разрушения расплава не менее важна для технологии переработки полимеров, ибо этим определяются критические режимы ориентационной вытяжки, скорости деформации при течении и т. п. Тем не менее почти все известные результаты исследований предельных характеристик полистирола относятся к температурам, лежащим ниже области стеклования. При этом разрушению — разрыву образцов предшествуют более или менее значительные деформации, в ходе которых параллельно с их развитием в материале постепенно накапливаются повреждения, в конечном счете приводящие к разделению образца на части. Поэтому процессы накопления деформаций и приближения к предельному состоянию должны рассматриваться как параллельные и взаимосвязанные явления. Кроме того, во многих практически важных случаях предельное состояние изделия, допустимое условиями его эксплуатации, определяется не его разрушением, а деформационной устойчивостью, т. е. способностью выдерживать определенные нагрузки, не переходя через некоторый уровень деформаций. [c.220]

Влияние ориентации на прочностные свойства полимеров, и в частности полистирола, хорошо известно. Примером могут служить данные, представленные на рис. VI.29 (по [41]), которые показывают, на сколько можно повысить прочность материала, осуществляя его вытяжку в режиме, обеспечивающем достижение максимально возможных для данного образца значений разрушающего напряжения. Эффективность ориентационной вытяжки, приводящей к созданию неравновесного, но вполне устойчивого при данной температуре состояния макромолекул, зависит как от режима ориентации (скорости деформации, степени вытяжки и температуры), так и от присущей макромолекулам способности принимать относительно выпрямленные конформации. Поэтому роль анизотропии оказывается различной в зависимости от молекулярного веса полистирола, что также хорошо видно из рис. VI.29. [c.254]

Создание анизотропии при ориентационной вытяжке представляет собой наиболее широко известный и часто используемый эффект, приводящий к зависимости деформационных и прочностных свойств полимеров от их предыстории. Этим, однако, не ограничиваются возможности регулирования микроскопической структуры аморфного полистирола как способа воздействия на его свойства. На его деформационные свойства и теплостойкость влияет, например, режим охлаждения образцов [39]. Важным способом варьирования структуры и свойств полистирола является его предварительное растворение в растворителях различного качества с последующим их полным или почти полным удалением из материала. Примеры эффектов такого рода хорошо известны. Все они являются следствием существования различных форм надмолекулярной организации полимеров в пределах сохранения аморфного состояния. Безусловно, многие из таких эффектов могут найти прямое практическое приложение, однако широкому их внедрению в практику препятствует отсутствие достаточно четких оценок структуры аморфного материала и, следовательно, однозначных корреляций между структурными характеристиками и измеряемыми свойствами полимера. [c.256]

Берри 32 показал, что прочностные свойства полистирола и полиметилметакрилата удовлетворительно описываются теорией Гриффита. Он установил, что хрупкое разрушение этих материалов вызывается катастрофическим распространением трещины в образце, которое приводит к тому, что полимер разрушается под действием напряжений, много меньших, чем его теоретическая прочность. Берри также обнаружил, что в материале всегда присутствуют трещины определенных размеров, из-за которых не может реализоваться полная внутренняя прочность полимера. Уоллок с соавторами экспериментально установили наличие микротрещнн в полиметилметакрилате, причем они объяснили хрупкое разрушение развитием макротрещин, формирующихся вокруг микродефектов. [c.392]

Малинский нашел, что присутствие небольшого количества нитрильных групп в цепи несколько повышает температуру плавления и значительно увеличивает показатели прочностных свойств полистирола. В табл. Х.З приведены данные Хансона и Циммермана о зависимости физических свойств сополимеров стирола и акрилонитрила от содержания нитрила. Следует отметить, что показатели всех указанных в таблице свойств возрастают с увеличением содержания нитрила в сополимере. Установлено что присутствие звеньев нитрила коричной кислоты, бензилиденмало-нитрила и этилбензилиденцианацетата повышает термостойкость полистирола. Фордайс и Хэм нашли, что в системе стирол — акрилонитрил термостойкость сополимеров линейно возрастает с увеличением содержания нитрила по крайней мере до 30 мол. %. Эти авторы предположили, что повышение термостойкости обусловлено образованием межмолекулярных водородных связей между а-во-дородом стирольного звена и азотом нитрильной группы. Они также отметили, что сополимеры стирола с фумаронитрилом, содержащие более 10% фумаронитрила, растворяются в ацетоне, в то время как сополимеры, содержащие менее 10% нитрильного компонента, в ацетоне нерастворимы. Поскольку аналогичная закономерность наблюдается при растворении сополимеров стирола с акрилонитри- [c.291]

Существование обобщенных (температурно-инвариантных) характеристик прочностных свойств полистиролов, показанных на рис. VI.14 и VI.15, представляет собой частный слз чай так называемых огибающих разрывов, которые были построены Смитом для эластомеров. Эти огибающие описывают зависимости 0/и Е/ от приведенной скорости деформации е, охватывающие область изменения аргумента до 18 десятичных порядков. Их типичный вид показан на рис. VI.16. Данные, показанные на рис. VI.14, VI.15, отвечают в основном левой части кривых на рис. VI.16, так что переход к разрывным характеристикам, соответствующим при высокоскоростном деформировании области стеклообразного состояния, при исследовании полистиролов осуществлен не был. При рассмотрении этой серии экспериментальных данных следует учесть также условность методики (V = onst, но не ё = onst), принятой в работе [30]. [c.240]

Эта формула применима, например, если С — значение температуры стеклования. Она качественно справедлива и в отношении ряда показателей прочностных свойств полистиролов, где под А имеется в виду предельное значение показателя С при -> оо, а коэффициент В учитывает влияние длины цепи на измеряемый параметр. [c.252]

Так, нам удавалось [265] получать из почти гомодисперсного полистирола с Л1 10 — правда, при огромных степенях вытяжки — волокна с прочностью л 1,5 ГПа при комнатных температурах и 4 ГПа — это уже почти половина теоретической прочности полистирола — при температуре жидкого азота. Сходные результаты ранее были нами получены на плохо кристаллизующемся полиакрилонитриле с М > 10 . Однако хотя и плохо, он все же кристаллизуется, и этот результат можно объяснить (см. разд. XVI. 3 именно потому что кристаллиты дефектны и заштрихованная область рис. XVI. 8, а достаточно обширна), а ориентация повышает и степень кристалличности образование дефектных КВЦ типа фибрилл Стэттона и большая протяженность цепей обеспечивают фиксацию. Правда, производительность подобного процесса очень мала (вытяжка ведется из разбавленного раствора) и целесообразность его определяется потребностью рекордных прочностных свойств именно полиакрилонитрила. [c.388]

Физико-механические свойства вулканизатов, полученных совмещением полибутадиена с полистиролом на вальцах и на стадии латекса, зависят от характера поперечных связей, возникающих при структурировании. Серный и перекисные вулканизаты смесей обладают более высокими прочностными свойствами, чем смеси сополимеров бутадиена и стирола с каучуком. При радиационной вулканизации, наоборот, большей прочностью обладают смег с сополимерами. [c.39]

Как следует из рис. 1, увеличение размера частиц приводит к более существенным изменениям объема при растяжении наполненных эластомеров (пунктирные кривые со штрихом), что также свидетельствует в пользу концепции отрыва цепочек эластомера от поверхности наполнителя (слабоуси-ливающий наполнитель—полистирол). Однако данные Оберса [5], Гесса и Форда [7] и многие другие указывают на недостаточность одной концепции отрыва полимерных цепей от поверхности наполнителя для объяснения его влияния на прочностные свойства эластомера. [c.132]

Особенностью таких систем является то, что прививка на ориентированные волокна и свойства получаемого привитого сополимера в значительной степени определяются свойствами волокна [382—384]. Были исследованы прочностные свойства и набухание систем, полученных прививкой линейного полимера — полистирола и трехмерного полиэфиракрилата на ориентированное вискозное волокно. На рис. V. 1 приведена зависимость предельного набухания в растворе щелочи вискозного волокна с привитыми к нему по-лиэфиракрилатом и полистиролом от содержания наполнителя. На рис. V.2 показано изменение прочности вискозных волокон в зависимости от содержания привитого полиэфиракрилата. Аналогичная. картина наблюдается и в случае прививки полистирола. [c.198]

Показатели свойств при растяжении и изгибе, ударопрочность композиций оказались такими же, как у сополимеров АБС и ударопрочного полистирола. Оптические свойства близки к свойствам полиметилметакрилата. Показатели прочностных свойств ниже, чем у прозрачных модифицированных диеновых полимерных смесей [3], в то время как оптические свойства одинаковы, а светоцропускание даже немного выше. [c.178]

При повышенных температурах, близких к температуре стеклования, оказывается возможным четко выявить эффект ориентации цепей в ходе вынужденно-эластического деформирования, который проявляется в образовании шейки в деформируемом образце, явно выраженном плато на диаграмме а — 8 и последующем увеличении напряжения при дальнейшем деформировании. При низких температурах этот эффект маскируется интенсивным разрушением большого количества перенапряженных цепей и как следствие преждевременным разрывом полимера, и наблюдается диаграмма типа о — е, приведенного на рис. 28. Незначительное сшивание жестких линейных полимеров, например таких, как полистирол, приводит к некоторому росту предела вынужденной эластичности, однако высокая концентрация узлов сетки вызывает сильное падение прочности при растяжении, и полимер становится очень хрупким. Так, прочность при растяжении сополимера стирола с 4% дивинилбензола повышается до 525 кгс/см по сравнению с 475 кгс1см для чистого полистирола и падает до 70 кгс/сж для сополимера стирола с 25% дивинилбензола [113]. Резкий рост прочностных свойств, равно как и статического модуля упругости и предельной деформации при разрыве, наблюдается при образовании сетчатого полимера в процессе поликонденсации после точки гелеобразования, однако еще задолго до окончания процесса (85—90%) рост этих свойств прекращается [76, 118] [c.229]

Амборский и Мекка сравнили результаты испытаний пленок, проведенные методом высокоскоростного растяжения, с оценками прочностных свойств, сделанными по потерям кинетической энергии пули, выпущенной из пневматического ружья и пробивающей пленку. Они показали, что результаты обоих методов оценки ударных свойств пленки оказались идентичными. Эванс с соавторами сопоставили данные, полученные методом высокоскоростного растяжения, с результатами испытаний по методу падающего груза. Их результаты показывают, что корреляция между оценками, даваемыми обоими методами, тем лучше, чем выше скорость, применяемая в методе высокоскоростного растяжения. Максимальная скорость, использованная в их экспериментах, составляла 0,5 м/мин. Если еще больше увеличить скорость при помощи рычажного устройства, удается добиться согласования результатов обоих методов с точностью, не выходящей за рамки ошибки эксперимента. Автор сопоставил также метод высокоскоростного растяжения при скорости 75 м1мин с методом падающего груза. Причем ударная прочность пленок оценивалась, как и в предыдущем случае, по величине энергии разрушения образца. Измерения проводились на полиэтиленовых пленках. Оказалось, что оценки, даваемые по обоим методам, вполне аналогичны, хотя метод высокоскоростного растяжения оказался более чувствительным. Кескула и Нортон показали, что существует превосходная корреляция между результатами испытаний по Изоду (без надреза) и по методу падающего груза. Эти испытания проводились на образцах, приготовленных из модифицированного полистирола. [c.385]

Изучено также влияние 7-излучепий на прочностные свойства нитроцеллюлозы, полистирола и поликапролактама Долговечность этих материалов описывается уравнением Журкова, причем параметры и 7 зависят от дозы облучения. [c.151]

Влияние молекулярновесового распределения на механические свойства исследовано на образцах полистирола с широким и узким распределением [12]. Прочность на разрыв и относительное удлинение при этом зависели от среднего молекулярного веса, значение которого находится между средневесовым и среднечисловым молекулярными весами. В то же время модуль упругости или модуль расплава не зависел ни от среднего молекулярного веса, ни от распределения по молекулярным весам образца. Тунг [13] провел сравнение прочностных свойств фракционированного и нефрак-ционированного образцов полиэтилена высокой плотности. Результаты сравнения показали, что прочностные характеристики, например удлинение при разрыве, предел прочности при растяжении и ударная прочность, были выше при большом молекулярном весе и узком распределении. С другой стороны, предел текучести и модуль упругости полиэтилена высокой плотности зависели от степени кристалличности образцов, но не зависели от распределения по молекулярным весам. [c.10]

Прочностные свойства ориентированных пленок зависят от направления ориентации. Это особенно заметно при рассмотрении таких показателей, как прочность на изгиб, которая в большей степени определяется поверхностными, а не объемными свойствами. Джилмор и Спенсер измеряли прочность на изгиб образца из полистирола и нашли, что в направлении, перпендикулярном направлению потока в форме, предел прочности достигал 1,1-10 н мР- (1100 кГ см ), а в направлении, параллельном направлению потока, — 4,2-10 н/м (420 кГ1см ). Результаты, полученные при испытании образцов, изготовленных при использовании обратного клапана и без него, мало чем отличаются друг от друга. Это объясняется тем, что клапан предотвращает ориентацию молекул полимера в массе отливки, а прочность на изгиб зависит в основном от степени ориентации на поверхности изделия. Следовательно, прочность на изгиб не зависит от того, используется ли клапан или нет [c.382]

Изучено влияние соотношений полистирола и смолы ССП,. а также количества пластификатора на прочностные свойства и теплостойкость композиций. В качестве пластифицирующего компонента наряду с пластиазаном испытаны бутил-каучук и его смеси с пластиазаном. Полученные данные приведены в табл. 66. [c.124]

Полистирол — термопластичный полимер, продукт полимеризации стирола. В зависимости от метода полимеризации получают блочный, суспензионный и эмульсионный полистиролы. Полистирол обладает высокой химической стойкостью и отличными диэлектрическими свойствами, но характеризуется недостаточной термостойкостью и повышенной хрупкостью при действии ударных нагрузок. Блочный и суспензионный полистиролы легко перерабатываются в изделия методом прессования, литьем под давлением и экструзией. Эмульсионный полистирол очень плохо перерабатывается литьем под давлением, поэтому его применяют чаще всего для изготовления пенистых изделий и облицовочных плиток. При сонолимери-зации стирола с другими мономерами, например акрило-нитрилом, а-метилстиролом и др., значительно улучшаются тепловые и прочностные свойства полимера. К таким стирольным пластикам относятся сополимеры, полученные при сонолимеризации стирола с акрилонитри-лом марок СН, СН-28 и СН-20. Совмещением сополимера СН-20 с нитрильными каучуками СКН-26 и СКН-40 получен пластик СН-П (прочный) с улучшенными механическими свойствами, а совмещением полистирола с каучуком СКН-18 — литьевая масса марки ПКНД и ударопрочный полистирол для переработки литьем под давлением и экструзией. [c.83]

При воздействии на прозрачные термопластичные материалы, такие, как полиметилметакрилат или полистирол, достаточно высокого растягивающего напряжения с применением растворителей или без них, чтобы произошло снижение их оптической прозрачности. Это является результатом образования волосяных трещин, которые уменьшают пропускание света и вызывают оптические аберрации. Трещины ухудшают также прочностные свойства материала. Это явление, известное как растрескивание , встречается в ряде промышленных изделий, начиная от авиационных прозрачных материалов, используемых для изготовления фонарей кабины летчика, и кончая часовыми стеклами. Опубликованы работы по изучению механизма, характеристик и пзггей устранения или предотвращения растрескивания . Однако растрескивание остается серьезной проблемой при использовании термопластов, и многие аспекты этой проблемы требуют пристального изучения. [c.222]

Обсуждавшиеся выше экспериментальные результаты, согласно которым постоянные значения различных технических характеристик прочностных свойств линейных полистиролов достигаются в области М 1,5-10 , по-видимому, все же не имеют универсального значения. В частности, согласно данным работы [37] увеличение предела прочности может продолжаться до достижения значений Ма,, близких к 3,5-10 . Кроме того, следует иметь в виду неполную тождественность условий сравнения свойств образцов, исследуемых в различных работах. В частности, на показатели прочностных свойств в сильной степени влияют условия подготовки материала к испытаниям. Так, при приготовлении стандартных о, азцов для испытаний методом литья под давлением в них возникает анизотропия, которая заметно сказывается на прочностных свойствах полимера, причем способность материала ориентироваться при течении в идентичных условиях зависит от МВР, показателем чего может служить очень сильное влияние МВР на высокоэластичность расплава (см. гл. V). Этим, например, может объясняться наблюдавшееся в работе [40] значительное различие значений предела прочности и относительного удлинения при разрыве моно-и полидисперсных полистиролов с одинаковым средним молекулярным весом (1,9-10 ), превышающим критическое значение. [c.254]