Предел вынужденной эластичности и температура

Рис. V. 19. Зависимость разрушающего напряжения при растяжении <Тп й предела вынужденной эластичности Яа аморфного полимера от температуры Т.

Влияние пластификаторов на предел вынужденной эластичности и на прочность полимеров в стеклообразном состоянии с позиций физической кинетики изучалось Ю. С. Лазуркиным [547]. Были исследованы различные полимеры поливинилхлорид, полиметилметакрилат, нитрат и ацетат целлюлозы. В качестве пластификаторов применяли диметилфталат, дибутилфта-лат, диоктилфталат. Для всех исследованных материалов была обнаружена узкая область температур, в которой разрывное удлинение 8р резко падает с понижением температуры. Экстраполяцией крутого участка кривой к оси абсцисс можно определить соответствующую температуру. [c.210]

Температурная зависимость предела вынужденной эластичности. Температура хрупкости. Температурная зависимость Ов прн постоянной скорости деформирования представлена на рис. V. 19. Прямая Ов = /(Т) пересекается с осью абсцисс в точке, соответствующей температуре стеклования полимера. При температуре [c.157]

Температурная зависимость предела вынужденной эластичности. Температура хрупкости. На рис. 7.4 и 7.5 представлены ти [c.184]

Явление вынужденно-эластической деформации полимеров было подробно изучено Лазуркиным С понижением температуры механическое напряжение, необходимое для перестройки молекул (предел вынужденной эластичности), повышается. Температура, при которой полимер начинает разрушаться при малых деформациях, а вынужденно-эластической деформации не наблюдается, представляет собой температуру хрупкости полимера. Таким образом, в стеклообразном состоянии для полимеров следует различать зону вынужденно-эластических деформаций и зону хрупкости. Температура хрупкости зависит от ме> молекулярного взаимодействия, плотности упаковки молекул, а также от молекулярного веса полимера Температуры стеклования и хрупкости высокомолекулярных стекол, определенные при одинаковых скоростях деформации, иногда образуют интервал в несколько десятков градусов. Так, если для полистирола интервал Тс—Гхр составляет около 10 °С, то для полиметилметакрилата он равен 100 °С, а для поливинилхлорида достигает даже 170 С Ч [c.124]

Числовое значение температуры хрупкости очень важно, так как выше этой температуры деформация развивается, а ниже — нет. Если прочность уменьшается медленнее, чем предел вынужденной эластичности, температура хрупкости может понижаться, к чему и стремятся на практике. [c.181]

Температура хрупкости - температура, при которой полимер разрушается в момент достижения предела вынужденной эластичности. [c.406]

Цель работы. Получение кривых нагрузка — деформация кристаллических и аморфных полимеров при различных температурах и скоростях приложения нагрузки, определение напряжения рекристаллизации или предела вынужденной эластичности и их зависимости от температуры и скорости растяжения. [c.163]

Эндрюс и др. [124, 126] также изучали набухание ПММА в равновесных условиях в различных спиртах и связывали его с наблюдаемыми изменениями предела вынужденной эластичности Ор, температуры стеклования Тс и сопротивления материала распространению трещины Я. Они сообщают об интересном явлении отсутствия температурной зависимости Я выше некоторой критической температуры Тк. При определенных условиях набухания ПММА Т соответствовала Тс в пределах ошибки эксперимента. Эндрюс и др. предложили выражение для Я, содержащее поверхностную энергию зародышевых [c.387]

В стеклообразном (или кристаллическом) состоянии ориентированный полимер сохраняет молекулярную ориентацию неограниченно долго. Хрупкая прочность и предел вынужденной эластичности такого ориентированного полимера зависят от степени предварительной ориентации. Так как них<е температуры хрупкости предварительно заданная ориентация в процессе испытания полимера не меняется, то влияние степени ориентации на прочность полимера лучше всего выявляется по значению хрупкой прочности. Прочность ориентированных полимеров зависит от угла между растягивающей силой и направлением предварительной вытяжки. На- [c.326]

Хрупкая прочность зависит от степени ориентации и от угла между направлением ориентации и направлением растяжения сильнее, чем предел вынужденной эластичности. Модуль упругости зависит от ориентации еще слабее, чем предел вынужденной эластичности. С увеличением степени вытяжки полимер переходит из хрупкого в вынужденноэластическое состояние. Следовательно, ориентация влияет на прочностное состояние твердого полимера так же, как и повышение температуры. С увеличением степени вытяжки хрупкая прочность полимера растет быстрее, чем предел вынужденной эластичности. При критической вытяжке прочность становится равной, а затем превосходит предел вынужденной эластичности. [c.327]

Мы видели, что перемещение сегментов в процессе вынужденноэластической деформации происходит под действием напряжения, а не в процессе теплового перемещения, поскольку таковое в стеклообразном состоянии отсутствует. Однако определенный запас тепловой энергии в полимере имеется и при 7<Т(.. С ростом температуры в области ниже Тс запас тепловой энергии сегментов увеличивается и требуется все меньше внешней механической энергии для перемещения сегментов и развития вынужденно-эластической деформации. Поэтому предел вынужденной эластичности уменьшается с ростом Т. Формы кривой а—е при разных температурах приведены на рис. 10.5. При понижении температуры не только увеличивается предел вынужденной эластичности, но и сама кривая вырождается, становится неполной. Разрушение образца может произойти даже раньше, чем достигнут предел вынужденной эластичности От. При оСот разрушение, естественно, происходит при очень малых деформациях (доли процента), а это означает, что полимер при низких температурах ведет себя как хрупкий, не [c.149]

Температура хрупкости — это температура, при которой полимер разрушается в момент достижения предела вынужденной эластичности. Чтобы определить Тхр, строят зависимость предела вынужденной эластичности Стт от температуры. Как это следует из рис. 10.5, ат увеличивается с уменьшением температуры. Зависимость От—Т приведена на рис. 10.8. Когда температура становится [c.153]

С понижением температуры также повышается предел вынужден- ной эластичности, ибо уменьшается интенсивность теплового движения. Следовательно, увеличивается количество механической энергии, которое необходимо добавить, чтобы преодолеть потенциальные барьеры. Когда температура снизится настолько, что макромолекуле легче разорваться, чем менять свою конформацию, и предел вынужденной эластичности превысит прочность полимера, последний разрушается как хрупкое тело (рис. 109,/). [c.413]

При температурах, превышающих Гот, когда предел вынужденной эластичности обращается в нуль, полимер испытывает эластический разрыв, который наиболее характерен для каучукоподобных тел (эластомеров), эксплуатируемых при температурах выше 5ст Первая, медленная стадия процесса начинается с образования центра разрыва, откуда медленно растет надрыв, подобно трещине при хрупком разрушении (рис 114)). По мере возрастания надрыва повышается напряжение и материал упрочняется вследствие усиливающейся ориентации макромолекул. По достижении некоторого критического напряжения наступает вторая, быстрая стадия, для которой характерна большая скорость распространения фронта разрыва вплоть до окончательного разрушения образца На поверхности разрыва обнаруживается шероховатая зона, связанная с медленной стадией, и зеркальная — с быстрой. [c.421]

Строение трещин серебра позволяет сформулировать условия их появления в полимерах. Их появление определяется соотношением при данных условиях опыта между скоростью вынужденноэластической деформации в перенапряженных местах материала и скоростью роста трещин разрущения. С понижением температуры и увеличением скорости деформации предел вынужденной эластичности возрастает настолько, что образец разрушается раньше, чем успевают образоваться тяжи, и процесс идет только путем роста трещин разрушения. Переход от одного механизма разрушения к другому происходит постепенно область трещины серебра впереди трещины разрущения все более сужается и прп низких температурах и больших скоростях деформации—исчезает совсем. При обычной температуре исследования (20 "С) у одних пластмасс (полиметилметакрилат, поливинилацетат) разрушению предшествует образование трещин серебра , у других (ацетат целлюлозы) наблюдается только хрупкое разрушение. [c.100]

Образование трещин серебра происходит обычно в температурной области вынужденной эластичности при длительно действующих напряжениях, величина которых меньше предела вынужденной эластичности полимера. С увеличением напряжения (или с повышением температуры) происходит переход от местных процессов вынужденноэластической деформации в местах перенапряжений (расслоение материала на тяжи в трещинах серебра ) к вынужденноэластической деформации, протекающей одновременно во всем сечении образца (образование шейки ). Наблюдаемое помутнение или побеление шейки образца указывает на то. [c.100]

V. 11. К каким изменениям значений температур стеклования (Гс), предела вынужденной эластичности (СТв), относительного удлинения при разрыве (ер) и разрушаюшего напряжения при растяжении (о ) приводит введение 20 % низко-. молекулярного пластификатора в полиметилметакрилат [c.214]

В стеклообразном (или кристаллическом) состоянии предварительно ориентированный полимер сохраняет ориентацию неограниченно долго. Хрупкая прочность и предел вынужденной эластичности такого ориентированного полимера зависят от степени предварительной ориентации. Так как ниже температуры хрупкости предварительно заданная ориентация в процессе испытания полимера не меняется, то влияние степени ориентации на прочность полимера лучше всего выявляется по величине хрупкой прочности. [c.135]

Другим исследованным материалом был непластифицированный поливинилхлорид [467, с. 103]. При температуре опытов 323— 328 К этот материал разрушался не как хрупкий (перед разрывом в образце развивалась вынужденноэластическая деформация). Измеряли предел вынужденной эластичности a , и остаточное удлинение образцов (последнее — после извлечения образцов из прибора). Полученные данные свидетельствуют о том, что наряду [c.170]

Для аморфных полимеров изучалось влияние предварительного растяжения (определяющего степень предварительной ориентации) и угла между направлением предварительной ориентации и направлением действия силы на прочность и предел вынужденной эластичности [547]. Оказалось, что хрупкая прочность (Ор) сильно, а предел вынужденной эластичности и модуль упругости незначительно зависят от величины и направления ориентации. Поскольку СГр сильно возрастает с ориентацией, а предел вынужденной эластичности — незначительно, то с увеличением предварительной вытяжки хрупкий разрыв при данной температуре переходит в вынужденноэластический, т. е. температура хрупкости понижается. Для сГр в поперечном направлении наблюдается обратная зависимость. [c.210]

Рассматривая влияние пластификаторов, Ю. С. Лазуркин отмечает [547], что пластификатор, снижая температуру размягчения, одновременно понижает предел вынужденной эластичности. При этом температура хрупкости (например, для поливинилхлорида и полиметилметакрилата) изменяется очень мало или не изменяется вовсе, что связано с сильным уменьшением Ор хрупкого разрушения. В результате этого интервал вынужденной эластичности с увеличением концентрации пластификатора непрерывно сужается, и в пределе пластифицированный полимер по своему поведению в твердом состоянии приближается к низкомолекулярным стеклам. Естественно, что при высоких температурах благодаря высокоэластическим свойствам такие материалы резко отличаются от низкомолекулярных твердых тел. [c.211]

Второй момент связан с методикой приготовления образцов для испытаний, а именно с их термической предысторией. Было четко показано [16], что, так же как и в линейных полимерах [122], существенное влияние на свойства сетчатых полимеров оказывает их термическая предыстория. Отжиг сетчатого полимера приводит к большей конформационной однородности цепей, к улучшению его упаковки и как следствие к некоторому повышению (до 20%) величины предела вынужденной эластичности по сравнению с неотожженным полимером. В то же время быстрое охлаждение полимера (закалка) приводит к падению предела вынужденной эластичности и повышению предельной величины деформации (рис. 33). Еще большее влияние оказывает длительный прогрев полимеров при температурах несколько выше температуры стеклования полимера (рис. 34) с последующим их отжигом [123]. [c.231]

С учетом всех перечисленных выше фактов предлагается следующая модель деформационного поведения эластомеров ниже их температуры перехода в стеклообразное состояние. В области I межмолекулярное притяжение достаточно сильное и сегменты цепей подвергаются энергоэластическому деформированию. Вначале постеиенно и затем за пределом вынужденной эластичности более активно происходит проскальзывание и иереориентация сегментов цепей. Разрыв цепей незначителен, поскольку цепи проскальзывают, а не разрываются. В температурной области II, где происходит хрупкое разрушение независимо от предварительной ориентации, межмолекулярное притяжение, по-видимому, достаточно велико, так что осевое нагружение сегментов цепей сравнимо с их напряжением разрушения. При отсутствии локального деформационного упрочнения наибольшая трещина, возникающая в образце в процессе его деформации до значения 5%, будет быстро расширяться, вследствие чего прекратится рост любых других зародышей трещин. На примере термопластов было показано, что образования, по существу, одной плоскости разрушения едва достаточно для получения регистрируемого количества сво- [c.214]

Установлено, что данное выражение справедливо для ряда полимеров (ПВХ, ПК, ПММА, ПС, ацетата целлюлозы) в более или менее широких интервалах температур и скоростей деформации [154, 156, 158]. Значения у (зависящих от температуры) активационных объемов при комнатной температуре заключены в интервале 1,4 нм (ПММА) — 17 нм (ацетат целлюлозы). Это означает, что, согласно данному представлению, деформация полимеров при достижении предела вынужденной эластичности обусловлена термически-активированным смещением молекулярных доменов в объемах, размеры которых в 10 (ПММА) — 120 (ПВХ) раз больше длины мономерного звена. Ряд авторов указывал [155—158, 160], что приведенный выше критерий (8.29) соответствует критерию вынужденной эластичности Кулона To+ ip = onst. Коэффициент трения ц обратно пропорционален у. Анализируя свои экспериментальные данные по поликарбонату с учетом выражения (8.29), Бауэне— Кроует и др. [158] приходят к выводу о существовании двух процессов течения. Они связывают их с а-процессом (скачки сегментов основных цепей) и с механизмом механической -релаксации. [c.304]

В качестве примера для иллюстрации предельных состояний полимера рассмотрим диаграмму (рис. 11.1) нагрузка—деформация для полимера при различных температурах (либо при различных скоростях деформации). Кривая 1 соответствует хрупкому разрушению образца, при котором наблюдаются лишь упругие деформации. В этом случае разрывное напряжение сгр равно пределу прочности полимера. Кривая 2 соответствует разрушению полимера выше температуры хрупкости в нехрупком (стеклообразном) состоянии, при котором разрушению предшествует вы-нужденноэластическая деформация. Последняя развивается в полимере при достижении предела вынужденной эластичности ав [11.6 11.7]. При переходе напряжения через значение а=ав об- [c.283]

Рис. 91. Зависимость хрупкой ilpoчнo тн и предела вынужденной эластичности от температуры.

Предел вынужденной эластичности увеличивается с пониже-иису температуры, причем тангенс угла наклона гфнвон <Тв=/( ) всегда ба ьше. чем кривой сг<р=/(7 ). Точка пересечения этих двух криаык в которой (Ги=ст,р, определяет гслспературу хрупкости материала . [c.214]

По мерс понижения температуры величина Ов возрастает, так как для перегруппировки цепей требуются все большие напряжения. Пока долговечность (сгр, 221) материала при данном напряжении велика, развивается вынужденно-эластическая деформация. При некоторой достаточно низкой температуре напряжение, необходимое для перегруппировки участков цепи, соответствует уже настолько малой долговечности, что величина о достигает значения хрупкой прочности (аи = Очр), и происходит хрупкое разрушение материала. Температура, ниже которой по шмер разрушается под действием этого напряжения, называется температурой хрупкости (7 хр)- Прн температуре хрупкости предел вынужденной эластичности равен хрупкой прочности. [c.213]

Температуру хрупкости пол 1мера можно определить графически по температурной зависимости хрупкой прочности и предела вынужденной эластичности (рнс. 91). Хрупкая прочность материалов [c.213]

Предел вынужденной эластичности увеличивается с понижением температуры, причем тангенс угла наклона кривой Оя=ЦТ) всегда больше, чем кривой Охр=/(7 ). Точка иересепсния этих двух кривых, в которой сгв ахр, определяет гсмпературу хрупкости материала [c.214]

Рис, 92 Значение температуры хрупкости в зависимости от вел,1-Ч1И Ы хрупкой прочности и изменения предела вынужденной эластичности с течЬсратурой. [c.215]

При повышении температуры, когда время релаксации становится еще меньще, хрупкий разрыв уступает место вынужденноэластк-ческому разрыву. Появление такого разрыва объясняется тем, что с ростом температуры предел вынужденной эластичности снижается быстрее, чем хрупкая прочность ст р (рис. 113). При темпера- [c.420]

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]

Предел вынужденно ] эластичности тем больше, чем ниже температура и выше скорость деформации. Начнная с некоторс низкой температуры (Г-.р ), велпчнна становится больше прочности полимера, и последнн хрупко разрывается, не достигал [c.70]

Из сказанного следует, что разрушение твердого полимера при температуре выше Т.р, представляет собой сложный процесс, со-СТ0ЯШ.ИЙ из разрушения формы образца при переходе через предел вынужденной эластичности, и из разрушения материала на отрыв с разделением образца на части. Первый этап разрушеиия происходит путем деформаций сдвига без нарушения целостности материала. Молекулярный механизм деформации сдвига состоит в перемещении и ориентации сегментов полимерных молекул под действием внешних сил. Второй этап состоит в прорастании трещин в ориентированном материале. Появление сдвн- [c.71]

Давно замечено - , что с увеличением степенн вытяжки полимер переходит из хрупкого в вынужденно-эластическое состояние. Следовательно, ориентация влияет на прочностное состояние твердого полимера так же, как и повышение температуры. С уве-личенпем степени вытяжки хрупкая прочность полимера растет быстрее, чем предел вынужденной эластичности (рнс. 81). При некотором значении критической вытяжки прочность станет равной, а затем превзойдет предел вынужденной эластичности а . [c.137]

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]