Механическая работоспособность полимеров

Для полной характеристики релаксационного поведения полимерного материала необходимо провести многочисленные эксперименты по определению кривых релаксации напряжения в широком интервале температур и деформаций. Задача существенно упрощается при оценке механической работоспособности полимеров сканирующими методами, т. е. при проведении эксперимента в условиях непрерывно возрастающей температуры. Этот метод разработан [1] для линейного роста температуры во времени. В результате такого эксперимента охватывается широкий интервал температур, а полученные результаты позволяют количественно оценить механическую работоспособность полимеров во всем этом интервале. При этом под механической работоспособностью подразумевается способность твердого полимера (пластмассы) не разрушаться и размягчаться во всем возможном для него интервале температур, напряжений и деформаций. Подробно эти вопросы изложены в работе [2, с. 403—442]. [c.40]

Параметры уравнения (П.18), которое описывает кривую, ограничивающую область механической работоспособности полимера, можно определить любым из описанных выше способов. [c.48]

ЧАСТЬ V СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О МЕХАНИЧЕСКОЙ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ПОЛИМЕРОВ [c.374]

Изложение современных представлений о механической работоспособности полимеров начнем с рассмотрения явлений механического разрушения. [c.376]

Геометрическую характеристику работоспособности для капроновых волокон можно найти в работе . Следует отметить, что в отдельных случаях поверхности могут не пересекаться. Если при этом поверхность деформативности лежит выше поверхности прочности, при любых напряжениях и температурах будет наблюдаться хрупкое разрушение. Для полимеров с устойчивой глобулярной структурой такое явление весьма характерно зэ Геометрические характеристики механической работоспособности полимеров, изображенные на рис. V.29, справедливы при действии постоянного напряжения в изотермических условиях. В общем случае произвольных режимов теплового и механического воздействия время до разруше- [c.437]

Для характеристики механической работоспособности полимеров вообще и теплостойкости в частности необходимо учитывать, что помимо основного релаксационного перехода, отве- [c.88]

В первом томе приводятся сведения о наиболее важных пластических массах на основе полимеризационных полимеров, а также о вспомогательных веществах, имеющих огромное значение для сохранения работоспособности полимеров и для регулирования их физико-механических свойств (пластификаторы, стабилизаторы, антистатики). Хотя клеи не являются пластмассами, составители справочника сочли целесообразным оставить эту главу во втором издании, поскольку содержащиеся в ней сведения весьма полезны для потребителей пластмасс. В первый том вошли следующие разделы [c.3]

Оценка способности рабочих сред проникать через зазоры герметизирующих соединений представляет собой сложную проблему [110]. Инженерные методы пересчета степени герметичности соединений по отношению к средам, характеризующимся различной проникающей способностью, в настоящее время не разработаны. Среды интенсифицируют старение герметизаторов, снижая их долговременную прочность и деформативность. Другой критерий работоспособности — ресурс герметизирующих устройств — представляет собой временной интервал или число рабочих циклов агрегата, в течение которых сохраняется требуемая степень герметичности. Для металлополимерных уплотнений, которые особенно чувствительны к колебаниям температуры вследствие разницы в термических коэффициентах расширения компонентов, важным критерием является температурный диапазон эксплуатации. В ряде случаев он бывает шире, чем интервал между температурами стеклования и плавления, в котором наблюдается наибольшее изменение механических характеристик полимеров. Ослабление контактного давления и деформирование герметизаторов, происходящее вследствие ползучести и релаксации напряжений в полимерных материалах, может привести к разгерметизации, а в подвижных соединениях — к заклиниванию пары трения. Эти явления интенсифицируются с повышением температуры. Поэтому верх- [c.227]

Одной из особенностей уретановых эластомеров является их высокая износостойкость — важный показатель для оценки работоспособности полимера. Наряду с другими свойствами уретановых эластомеров, их большое сопротивление истиранию обеспечивает применение этого типа полимеров в различных отраслях народного хозяйства. Несмотря на то, что изучению процесса истирания эластомеров посвящено большое количество работ отечественных и зарубежных исследований до сих пор отсутствует разработанная и достаточно обоснованная теория износа. Это, видимо, объясняется тем, что износ резин — очень сложное явление и зависит от совокупности ряда протекающих при этом процессов механических, механохимических, термохимических и других факторов. [c.123]

Детальное изложение более ранних исследований в этой области представляется необходимым, так как сейчас вновь возродился интерес к явлениям стеклования, неразрывно связанным с работоспособностью полимеров. Если раньше полимерные материалы применялись главным образом для замены металлических деталей, не несущих больших нагрузок и работающих в обычных температурных условиях, то теперь полимеры используются в ответственных областях техники, несут большие нагрузки и работают при повышенных температурах. Поэтому очень важно правильно оценивать температуру стеклования полимеров, зависящую от механической нагрузки и длительности ее действия, т. е. учитывать весь комплекс релаксационных явлений. Вот почему необходимо вновь вернуться [c.26]

Под механической работоспособностью мы будем понимать способность полимеров не разрушаться и не размягчаться в заданном режиме механического и теплового воздействия. Определив таким образом работоспособность полимеров, можно сразу же говорить о двух причинах, вызывающих потерю работоспособности (или, несущей способности , применительно к конструкциям). Первая причина — разрушение полимерного материала, наступающее при очень малых деформациях. Вторая причина — размягчение полимерного материала, вызывающее развитие больших деформаций без потери целостности. [c.374]

Последнее представляется наиболее существенным, ибо временной фактор играет важную роль в механическом поведении полимеров. Таким образом, говорим ли мы о работоспособности полимерных материалов вообще или о теплостойкости в частности, нам необходимо связать между собой температуру, напряжение и период времени, в течение которого работоспособность сохраняется. [c.404]

Систематическое исследование теплостойких полимеров с помощью измерений их релаксационных свойств в широком интервале температур позволяет оценить влияние химического строения на их механическую работоспособность. [c.199]

Известно, что кристаллизация полимеров существенно повышает их прочность и сопротивляемость механическому размягчению. В случае теплостойких систем эффект оказывается чрезвычайно большим. Из рис. 1У.17 видно, что кристаллический ароматический полиамид — фенилон в интервале температур 22 — 220 °С выдерживает гораздо большие напряжения, не разрушаясь и не размягчаясь, чем другие теплостойкие системы, хотя их температура стеклования выше, чем у фенилона. Для фенилона наблюдается резкое снижение значений равновесных критических напряжений с температурой, однако в области сравнительно низких температур его механическая работоспособность существенно выше. [c.201]

Рассмотрим теперь ползучесть сетчатых систем на основе теплостойких полимеров. Исследование ползучести полимеров представляет принципиальный интерес, поскольку позволяет выявить границы напряжений, температур и длительностей процесса, при которых деформация в полимерном материале не превышает заданную величину. Можно даже утверждать, что для оценки механической работоспособности полимерных материалов изучение ползучести имеет более важное значение, чем исследование релаксации напряжения так как именно в условиях развития де- [c.306]

Кристаллизация полимеров представляет собой фазовый переход 1-го рода. Для ее исследования можно пользоваться обычными физическими методами, к которым относятся структурные методы (рентгенография, электронография, инфракрасная спектроскопия и ЯМР-спектроскопия), методы светового рассеяния и рефрактометрии, непосредственные визуальные исследования с помощью электронного и оптического микроскопов, дилатометрия, калориметрические методы, а также механические методы, определяющие изменения механических свойств полимеров при кристаллизации. Механические методы позволяют непосредственно судить об изменении работоспособности резин под действием кристаллизации и поэтому весьма эффективны для исследования кристаллизации резин при низких температурах. [c.259]

ВО втором томе справочника собраны важнейшие данные о физико-механических и химических свойствах, способах переработки и областях применения различных олигомеров и полимеров на их основе (полиэфирные и эпоксидные смолы), новых термостойких полимеров (полиарилаты, фенилон, полиимиды), производство которых начинает осваиваться промышленностью, а также о вспомогательных веществах, имеюш,их огромное значение для сохранения работоспособности полимеров и для регулирования их физико-механических свойств (пластификаторы, стабилизаторы, антистатики). [c.5]

Предельные условия работоспособности материала в конкретных приложениях могут определяться требованием поддержания напряжения не ниже некоторого уровня при задании постоянной деформации 00, отвечающей начальному напряжению для различных температур [32]. Существенно подчеркнуть, что эти испытания относятся к нелинейной области механического поведения полимера, когда характерное время релаксации 9 убывает с ростом напряжения 0. [c.242]

Сегмент молекулярной цепи, напряженный до предельного значения своей работоспособности, является чрезвычайно мощным источником накопленной энергии упругой деформации. При термомеханической активации разрыва химических связей для их разрыва необходима лишь небольшая часть накопленной энергии, а именно механический вклад в энергию активации i7o Оставшаяся большая часть энергии связана с механическим взаимодействием с окружающими цепями или рассеивается в виде тепла. Рассеиваемое тепло оказывает двоякое влияние через последующее возрастание локальной температуры увеличивает подвижность других сегментов цепи и уменьшает их разрывную прочность 1136 (7 ). Оба фактора стремятся облегчить дальнейшую деградацию напряженного полимера. [c.258]

Под старением понимают самопроизвольное необратимое, обычно неблагоприятное, изменение свойств материала при хранении и эксплуатации, приводящее к потере им работоспособности. Старение является результатом воздействия на полимер энергетических (тепло, свет, радиация, механические напряжения и т. д.) или химических (кислород и другие химически активные вещества) факторов. В зависимости от того, какой из этих факторов является определяющим, различают тепловое, световое и другие виды старения. В эксплуатационных условиях на изделия обычно действуют одновременно несколько факторов, в результате чего через некоторое время происходит потеря их работоспособности. Практически важным случаем старения является одновременное воздействие механических напряжений и агрессивной среды, в частности утомление при многократных деформациях в активной среде, разрушение при трении и износе в агрессивной среде, химическая релаксация. [c.125]

В процессе хранения и эксплуатации изделий из полимеров под действием света, теплоты, радиоактивных излучений, кислорода, различных химических вешеств может происходить излишне глубокое сшивание макромолекул, которое также является причиной ухудшения свойств полимера появляется хрупкость, жесткость, резко снижается способность к кристаллизации. В итоге наблюдается потеря работоспособности изделий из полимеров. Поэтому проблема защиты полимеров от вредных воздействий различных структурирующих и деструктирующих факторов имеет самое актуальное значение. Нежелательное изменение структуры полимеров увеличивается при приложении к ним неразрушающих механических напряжений, приводящих к развитию деформаций. Особенно этот эффект заметен при приложении многократно повторяющихся механических напряжений. При этом протекает деструкция и сшивание цепей, образуются разветвленные структуры, обрывки беспорядочно сшитых макромолекул, что изменяет н целом исходную молекулярную структуру полимера. Все эти нежелательные изменения приводят к старению полимеров. [c.239]

При исследовании свойств деформированных полимеров было отмечено, что при возникновении механических напряжений их химическая активность повышается и облегчается взаимодействие с активными компонентами среды. Так, растянутый каучук легче окисляется [14], вулканизаты каучука быстрее разрушаются под действием озона [105], работоспособность резин резко возрастает в отсутствие кислорода, например в атмо Сфере азота [14, 57, 104], гетероцепные полимеры — глифтали, желатин, легче механически деструктируются [106—107] при низких температурах в присутствии небольших количеств неактивных омыляющих агентов, действующих только лри высокой температуре, и т. д. [c.38]

В процессе хранения и эксплуатации изделий из полимеров под действием света, тепла, радиоактивных излучений, кислорода, различных химических веществ может происходить излишне глубокое сшивание макро.молекул, которое также является причиной ухудшения свойств полимера появляется хрупкость, жесткость, резко снижается способность к кристаллизации. В итоге наблюдается потеря работоспособности изделий из полимеров. Поэтому проблема защиты полимеров от вредных воздействий различных структурирующих и деструктирующих факторов имеет самое актуальное значение. Нежелательное изменение структуры полимеров увеличивается при приложении к ним неразрушающих механических [c.177]

В заключение этого раздела кратко остановимся на оценке механической работоспособности полимеров по обобщенным релаксационным кривым, полученным в изотермических условиях, и по кр-ивым, ограничивающим области работоспособности, полученным в неизотермических условиях. В первом случае определяется длительная работоспособность полимера, когда релаксационные процессы существенно завершены. Во втором случае при умеренной скорости нагрева (2—4°С/мин) определяется кратковременная работоспособность. При сравнении двух полимеров может оказаться, что, исходя из оценки- по обобщенным релаксационным кривым, один из полимеров превосходит другой, а по неизотермической релаксации (областям работоспособности) — уступает ему. Так, полипиромеллитимид имеет обобщенные релаксационные кривые, располагающиеся выше аналогичных кривых для полинафтоиленбензимидазола (в области высоких температур), как показано на рис. 1У.24. Однако в условиях кратковременной неизотермической релаксации кривые, ограничивающие области работоспособности, для полинафтоиленбензимидазола располагаются в интервале более высоких температур, чем для полиимидов (рис. IV.27). [c.211]

Вследствие специфики строения макромолекул и надмолекулярных структур механические свойства полимеров характеризуются рядом особенностей н сильно зависят ме то 1ько от состава и строения по "ИМ ра но и от внешних условий. Работоспособность полимериых материалов во многом определяется ре жимом нх деформирования, прежде всего характером. действия внешних снл. Различают статические и динамические режимы нагружения. К статич ским относят воздействия при постоянных нагрузках или деформациях, а также при неботьших скоростях нагружения к динамическим — ударные или циклические воздействия, [c.280]

Механические свойства полрхмера изменяются в широких пределах в зависимости от степени кристалличности, числа поперечных связей, Гст и Гпл- Высокой прочностью и низкими удлинениями характеризуются полимеры с высокой степенью кристалличности, большим числом поперечных связей пли высокой температурой стеклования. Наоборот, полимеры с низкой степенью кристалличности или сшивания и низкими Гст имеют высокие удлинения и низкую прочность. Температурный предел работоспособности полимера определяется его температурами плавления и (или) стеклования аморфный полимер теряет прочность выше Гс , а кристаллический полимер — выше Гдд. [c.40]

Как уже отмечалось выше, механическое размягчение полимеров наряду с разрушением является наиболее опасным видом потери работоспособности. Механическое размягчение проявляется в развитии больших деформаций полимерного тела под действием механической силы. Для аморфных стеклообразных полимерных тел это явление названо вынужденной эластичностью а для кристаллических тел — рекристаллизацией Во всех случаях в процессе деформации происходит перестройка исходной структуры, затрагивающ,ая все уровни надмолекулярной и молекулярной организации полимера, — от взаимного смещения крупных элементов структуры до изменения формы отдельных макромолекул и даже до разрыва их на фрагменты. [c.403]

Чтобы наглядно отобразить влияние условий механического и теплового воздействия, а также параметров материала на работоспособность полимеров, используем геометрическую характеристику работоспособности Эта объемная характеристика представляет собой совокупность двух (или более) поверхностей, каждая из которых описывается уравнениями температурно-временной зависимости прочности и деформативности. Обобщенную область работоспособности удобно строить в координатах а, Т, Ig т (lgTф). [c.437]

На рис. 111.27 показаны кривые, ограничивающие область механической работоспособности ряда полинафтоиленбензимидазо-лов. Из всех полинафтоиленбензимидазолов наибольшей теплостойкостью обладает полимер, не содержащий К. Введение группы —ЗОг— в основную цепь снижает теплостойкость еще большее снижение теплостойкости происходит при введении групп —СНг— и —О—. Таким образом, даже в случае систем, содержащих большое число конденсированных циклов, влияние шарнирных групп на теплостойкость проявляется весьма заметно. [c.182]

Теперь следует оценить критерии механической работоспособности полибензоксазола при его размягчении. Такими критериями могут служить максимальные (критические) напряжения Окр, способные сохраняться в полимере в течение заданного времени ( nT. гл. 4). Для оценки критических напряжений, как отмечено выше, релаксационные кривые перестраивают в изохронные зависимости. В температурном интервале 22—200 °С максимумы на изохронных кривых отсутствуют (рис. IV.3, а), и поэтому за величину СТкр принимают напряжения, возникающие в полимере при максимально возможной дефсщмации. Ускорение релаксационных процессов для полибензоксазола при более высоких температурах (210—250°С) обусловливает появление на изохронных кривых отчетливо выраженного максимума, соответствующего критическому напряжению (рис. IV.3, б). [c.188]

По температурным зависимостям акр, которые ограничивают область напряжений и температур, где отсутствуют быстропроте-кающие релаксационные процессы, определяются области механической работоспособности в условиях изотермической релаксации напряжения определенной длительности. Зависимости для полибензоксазола и других теплостойких полимеров в сравнении с аналогичными данными для традиционных пластиков [15] свидетельствуют о том, что теплостойкие полимеры, обладающие широким интервалом температур стеклообразного состояния, способны выдерживать значительное время гораздо большие напряжения и при низких температурах. Поэтому если по конструктивным соображениям от полимерного материала требуется сохранение механической работоспособности при высоких напряжениях, то даже при низких температурах следует отдать предпочтение теп юстойким ароматическим полимерам. [c.193]

Зависимость ео от температуры и напряжения (рис. 1У.ЗО) позволяет охарактеризовать механическую работоспособность полимерного материала в условиях ползучести. Для этого следует построить температурную зависимость критического напряжения акр, представляющего собой максимальнспг напряжение, при котором полимер еще сохраняет свою форму. Превышение величины (Ткр приводит при данной температуре к катастрофическому изменению формы полимерного материала в результате резкого ус- [c.215]

Отверждение эпоксидного олигомера химически активным ароматическим полимером приводит к существенному расширению областл механической работоспособности по напряжению и в особенности по температуре. Так, образующийся при взаимодействии [c.303]

Таким образом, твердые композиции на основе эпоксидных смол могут быть получены без применения традиционных отвердителей, путем введения в эпоксидную смолу химически активных теплостойких полимеров (полиарилатов, ароматических полиамидов, полиимидов и др.). Такой прием способствует существенному расширению области механической работоспособности композиции в сторону повышенных температур. Введение ароматических полимеров в эпоксидную смолу не препятствует применению обычных отвердителей, и варьирование состава такой трехкомпонентной системы позволяет целенаправленно регулировать свойства материала [4]. - [c.306]

Свойства УУКМ изменяются в широком диапазоне. Прочность карбонизованного УУКМ пропорциональна плотности. Графитация карбонизованного УУКМ повышает его прочность. Прочность УУКМ на основе высокопрочных УВ выше прочности КМ на основе высокомодульных УВ, полученных при различных температурах обработки. К уникальным свойствам УУКМ относится высокая температуростойкость в инертных и восстановительных средах. По способности сохранять форму и физико-механические свойства в этих средах УУКМ превосходит известные конструкционные материалы. Некоторые УУКМ, особенно полученные карбонизацией углепластика на основе органических полимеров, характеризуются увеличением прочности с повышением температуры эксплуатации от 20 до 2700 С. При температурах выше 3000°С УУКМ работоспособны в течение короткого времени, так как начинается интенсивная сублимация графита. Чем совершенней кристаллическая структура графита, тем при более высокой температуре и с меньшей скоростью происходят термодеструктивные процессы. Свойства УУКМ изменяются на воздутсе при длительном воздействии относительно невысоких температур. Так, при 400 - 650°С в воздушной среде происходит окисление УУКМ и, как следствие, быстрое снижение прочности в результате нарастания пористости. Окисление матрицы опережает окисление УВ, если последние имеют более совершенную структуру углерода. Скорость окисления УУКМ снижается с повышением температуры их получения и уменьшением числа дефектов. Эффективно предотвращает окисление УУКМ пропитка их кремнийорганическими соединениями из-за образования карбида и оксида кремния. [c.92]

В случае гладкой поверхности появление волн отделения приводит к износу полимера посредством скатывания его поверхностного слоя, тогда как в случае шероховатой поверхности имеет место преимущественно абразивный износ [13.5]. В случае гистере-зисного механизма внешнего трения (т. е. при наличии механических потерь) при деформации шероховатостей наблюдается усталостный износ полимеров. Следует отметить, что последний вид износа не является интенсивным как абразивный и изделие из полимера сохраняет работоспособность в течение длительного времени. Абразивный износ является весьма интенсивным, и полимер быстро теряет свою работоспособность. Когда полимер перемещается по грубой шероховатой поверхности, то адгезия и гистерезис приводят соответственно к абразивному и усталостному износу. Для эластомеров с повышенными твердостью и сопротивлением раздиру волны отделения и износ посредством скатывания не имеют места. На температурных и временных зависимостях максимумы силы трения соответствуют минимумам износа (или истирания) полимеров. [c.362]

Под старением полимеров понимается комплекс химических и физических изменений, приводящих к ухудшению механических свойств и снижению работоспособности изделий из полимеров. В более широком смысле старением может быть названо всякое изменение молекулярной, надмолекулярной или фазовой структуры полимеров и полимерных материалов, приводящее к изменению физико-мехаииче-скнх свойств в процессе хранения или эксплуатации изделий из полимеров. [c.239]

Работоспособность соединений значительно повышается в ус ловиях чистого сдвига. В этом случае исчезает максимум н, кривых прочность — температура, в меньшей степени проявляет ся масштабный и другие эффекты. Это достигается при испытя НИН соединений на сдвиг при кручении. Доказательством наличия однородного поля напряжений является отсутствие различи в физико-механических свойствах свободной пленки и полимерх в соединении при когезионном разрушении значение прочности и модуля сдвига образцов полимера и клеевых соединений при мерно одинаковы. [c.146]

Определение температурных границ работоспособности полимерных материалов занимает важное место среди технических измерений их механических свойств. Оно основано на том, что температурные зависимости модуля упругости позволяют выделить основные физические и фазовые состояния полимера, существенные для эксплуатации материала. Практически температурные границы, определяемые методами технической термомеханики, существенно уже, чем границы релаксационных (физических) или фазовых состояний, так как последние определяются при меньших нагрузках. [c.280]

Измерения М. выполняют 1) для оценки темп-рпых и частотных границ различных областей физических (релаксационных) состояний иолимеров и темисратур-но-временных областей работоспособности материала, в частности для прогнозирования долговременного поведения материала при эксплуатации 2) для изучения мехапич. свойств и релаксационны> переходов полимеров, что позволяет судить о химическом и физич. строении матерпала ( механическая спектроскопия ) 3) для наблюдения за физико-хими . процессами, происходящими в материале при его гехнологич. обработке (при вулканизации каучуков, отверждении термореактивных смол, кристаллизации и др.), с целью контроля производства, качества готовой продукции и т. п., а также стабильности ео эксплуатационных характеристик. А Я. Малкин. [c.142]