Разрушение полимерного тела

Эта специфика разрушения полимерных тел определяется их способностью развивать высокоэластическую или вынужденно-эластическую деформацию. В зависимости от гибкости цепей макромолекул, степени их ориентации, температуры и скорости нагружения и других факторов эти особенности разрушения полимеров могут реализоваться более или менее полно. Наиболее полно они реализуются при разрушении эластомеров. Поэтому одни из первых работ, посвященных кинетике разрушения полимерных тел, были проведены на эластомерах [294, с. 4 295, с, 1364]. [c.277]

Усиливающее действие наполнителя может также быть объяснено рассасыванием перенапряжения по краям микротрещины вследствие релаксации напряжений и перераспределения их на большое число центров прорастания трещин. Развивающаяся микротрещина, упираясь в частицу наполнителя, прекращает свой рост, который возобновляется только при дополнительном повышении напряжения. В результате возрастает среднее напряжение, необходимое для разрушения полимерного тела. [c.472]

До недавнего времени превращения энергии из одного вида в другой при разрушении полимерных тел рассматривали только в механическом аспекте [297, с. 291 ]. Между тем работа деформирования полимеров переходит не только в потенциальную упругую энергию, но и частично в энергию тепловую, химическую, поверхностную. При деформировании материала изменяется структура, часть работы деформирования тратится на структурные изменения, фазовые переходы первого и второго рода [3, с. 12]. Превращение части механической энергии при разрушении в химическую, тепловую [60, с. 18 182, с. 104 212, с. 412, 435] и другие виды свидетельствует о том, что наряду с упругими проявляются и неупругие свойства и что необходимо рассматривать соотношение потенциальной энергии взаимодействия элементов структуры и кинетической энергии теплового движения. [c.253]

Как следует из анализа приведенных выше результатов, разрушение полимерных тел под действием электрических сил протекает по законам, схожим с законами их разрушения под действием механических сил. В самом деле, разрушающее напряжение (механическое) характеризуется статистическим распределением пропорционально множителю при конечных скоростях нагружения увеличивается с увеличением интенсивности межмолекулярного взаимодействия зависит от размеров образцов. [c.256]

Существенное отличие кинетики разрушения полимерных тел от разрушения низкомолекулярных состоит в том, что, как правило, процесс их разрушения сопровождается ощутимым изменением структуры и релаксационных свойств, обусловленным обратимой перегруппировкой элементов структуры. [c.277]

Процесс разрушения полимерного тела в зависимости от реализуемого механизма может определяться разрывом связей главных химических валентностей, межмолекулярных связей, а также одновременным разрывом (в элементарном акте) связей общих типов. Процесс разрыва связей происходит непрерывно [c.282]

Таким образом, вопрос о возможности реализации различных механизмов разрушения полимерного тела может быть разрешен путем анализа кинетических закономерностей разрушения этого тела, накапливания концевых атомных групп или макрорадикалов, образующихся при разрыве цепных молекул. [c.283]

Механизм влияния жидкой среды на процессы разрушения полимерных тел наименее ясен. Существуют противоречивые мнения, какие физико-химические параметры среды оказывают решающее влияние на кинетику разрушения напряженных полимеров. Выше было показано, что при разрушении полимерных тел в жидких средах могут происходить различные процессы. [c.133]

Разрушение полимерных тел в условиях УДИ протекает по механизму, отличающемуся от механизма магистральной трещины , в частности, процесс формирования порошкообразных частиц имеет критический характер [24, 25]. [c.272]

Основная особенность механики разрушения полимерных тел — резко выраженная зависимость положения и формы предельных поверхностей от темп-ры и скорости деформирования. Количественный учет этих зависимостей — главная задача механич. подхода к созданию теории П. полимеров. Возможны различные решения этой задачи. Для стеклообразных и кристаллич. полимеров влияние темп-ры и скорости деформирования на разрушение обусловлено в основном высокоэластич-ностью вынужденной. Для этих полимеров необходима разработка моделей, позволяющих получить обобщенный критерий П., совмещающий в одном аналитич. выражении условия хрупкого разрушения и вынужденной высокоэластичности. [c.113]

В случае эластичных полимерных материалов было замечено, что, почти вплоть до разрушения, прочность таких тел не меняется, и что прочность обломков разруш енного тела почти не отличается от исходной. Все это дало основание для развития представлений [11, 13] о разрушении полимерных тел в процессе утомления (а также о сопутствующих изменениях ряда свойств — растворимости, набухания, модуля упругости и пр.) как результате развития вторичных химических процессов (в первую очередь, цепных процессов окисления), инициированных свободными макрорадикалами, образовавшимися в местах механического разрыва макромолекул по химическим связям. [c.318]

Следует особо заметить, что между деструкцией (или структурированием) и разрушением полимерного тела нет прямой связи. [c.319]

Однако для разрушения полимерного тела существенны не постепенные процессы изменения структуры всего тела, а резкие изменения структуры в немногочисленных отдельных микрообластях. [c.319]

По-видимому, все случаи разрушения полимерных тел при механических воздействиях в той или иной степени связаны с развитием в этих телах механохимических реакций. Как было показано выше, это безусловно наблюдается при разрушении эластичных полимерных тел при многократных механических воздействиях. Вряд ли можно сомневаться, что в основе явлений механического износа эластичных полимерных материалов, работающих в условиях трения, также лежат механохимические явления. [c.324]

Механические свойства полимеров резко отличаются от аналогичных свойств других твердых тел (металлов, керамики и др.)-Главное отличие заключается в отчетливом проявлении релаксационных процессов, всегда сопровождающих деформирование и разрушение полимерного тела. Полимерные тела относятся к такому классу твердых тел, у которых время релаксации (т. е. время перехода в новое равновесное состояние после вывода системы из первоначального равновесия) соизмеримо со временем наблюдения, и поэтому полимерные тела являются как бы промежуточными между классическими твердыми телами и обычными жидкостями. Можно указать на ряд общих особенностей, проявляющихся при механическом разрушении всех твердых тел. Главные из них — это термо-флуктуационный механизм разрушения и фактор времени в характеристике процесса разрушения. Поэтому основное внимание будет уделено именно этим вопросам. [c.139]

Несмотря на достигнутые успехи в понимании механизма разрушения полимеров и создании теории прочности, многие вопросы еще остаются нерешенными. Так, во многом неясны закономерности нехрупкого разрушения полимерных тел, сопутствующие ему явления зарождения и роста трещин серебра и другие изменения материала необходимо изучить наиболее слабые связи в полимерных молекулах и т. д. Особое внимание следует уделить надмолекулярным структурам, оказывающим иногда решающее влияние на механическую стабильность вообще и прочность 6 частности. [c.168]

При возрастании напряжений и деформаций обнаруживается чрезвычайно важное явление — разрушение полимерного тела. [c.132]

Если сцепление между глобулами слабое, разрушение полимерного тела происходит по границам глобулярных образований. Если же взаимодействие между ними сильное, под действием механических напряжений глобулы разворачиваются, и тогда можно достигнуть наибольших деформаций. Таким образом, утверждение о том, что глобулярная структура всегда нежелательна, весьма опрометчиво. Она нежелательна тогда, когда глобулы по тем или иным причинам не могут развернуться (например, вследствие жесткости макромолекул или наличия поперечных сшивок). [c.175]

Пересмотру подвергается критический механизм разрушения твердых тел и вытекающие из него последствия. Однако другие положения теории Гриффита сохраняют свое значение. К ним относятся утверждения о значительной роли микродефектов, ослабляющих материал, о действии больших перенапряжений, возникающих в вершинах микротрещин и т. д. Эти положительные моменты теории успешно используются для описания макроскопического разрушения полимерных тел. [c.378]

Систематические исследования С. Н. Журкова с сотрудниками, а также работы ряда других авторов не оставляют сомнений в термо-флуктуационной природе разрушения полимерных тел. Процесс разрушения состоит в постепенном разрыве связей между атомами вследствие тепловых флуктуаций, причем механическое напряжение снижает активационный барьер и ускоряет протекание процесса. [c.388]

Уравнение (V. 13) легло в основу описания кинетики роста трещин и разрушения полимерного тела в целом. Такой подход позволяет сформулировать условия хрупкого разрушения, рассмотреть некоторые вопросы длительной прочности, а также обосновать критерий разрушения при изменяющейся нагрузке. [c.392]

Рассмотрим кратко особенности высокоэластического разрушения полимерных тел. Естественно, что оно связано с достаточно большими эластическими предразрывными деформациями элементов структуры. Наиболее ярко этот тип разрушения проявляется у эластомеров. Этот вид разрушения изучен достаточно хорошо (см., например, [6, с. 88]). При статическом нагружении эластомеров разрушение происходит во времени и характеризуется двумя стадиями медленной и быстрой. Поверхность разрыва, полученная на медленной стадии, в отличие от хрупкого разрыва имеет шероховатый вид при быстрой стадии образуется зеркальная поверхность. Чем меньше статическое напряжение и медленнее разрыв, тем больше шероховатая зона. Наоборот, при больших напряжениях и быстром разрушении вся поверхность разрыва может быть зеркальной. Быстрый разрыв эквивалентен низкотемпературному, медленный — высокотемпературному разрыву. В случае разрыва при многократном деформировании обычно наблюдается шероховатая зона разрыва. При замедленном процессе разрушения разрыв начинается с образования очагов разрушения, из которых растут надрывы, подобные трещинам в хрупком материале, и очаги разрушения появляются в наиболее ослабленных местах как внутри, так и по поверхности образца. Наиболее опасный очаг приводит к разрушению образца. У пространственно сшитых эластомеров (резин) надрыв, как правило, имеет форму окружности. У низкомодульных (с низкой степенью сшивания) резин отчетливо видны эластически растянутые тяжи в месте надрыва. Образование тяжей связывают с наличием пачечной надмолекулярной структуры и преодолением межмолекулярного взаимодействия и ориентацией растягиваемых [c.119]

Этот простейший опыт свидетельствует о соблюдении принципа суммирования нарушений . Принцип гласит, что происшедшие вследствие действия нагрузки нарушения в образце необратимы, т. е. не исчезают в периоды отдыха. Тем самым подтверждается и термофлуктуационная природа процесса разрушения, в течение которого постепенно протекают элементарные акты разрыва межатомных связей. Количество разорванных связей накапливается во времени, что приводит в итоге к макроскопическому разрушению полимерного тела. [c.394]

Несмотря на большие успехи в выяснении природы разрушения полимерных тел, этот вопрос еще нельзя считать окончательно решенным. Ряд авторов связывает механизм разрушения с наличием дефектов в твердом теле и с развитием трещин в процессе разрушения. Наиболее полно эта точка зрения изложена в работах - где приводится соответствующая литература. По-видимому, правильное представление о природе разрушения можно составить, учитывая совместно положения обоих направлений и накапливая экспериментальный материал, позволяющий перекинуть мост между закономерностями, характерными для макроскопического разрушения (типа температурно-временной зависимости прочности) и молекулярными процессами, лежащими в его основе. [c.76]

Если учесть, что в процессе разрушения кинетическими единицами могут являться не только сами макромолекулы, но и разнообразные их ассоциаты, то вырисовывается сложная картина возможных процессов разрушения полимерных тел. Причем, если ориентировать макромолекулы в направлении действия разру-шающеи силы в данном микрообъеме полимерного тела, то появляется возможность заменять противодействие разрушению сил Ван-дер-Ваальса противодействием за счет сил главных химических валентностей. [c.219]

Представляет интерес сравнение полученных результатов с известными данными, характеризующими процессы разрушения полимерных тел [58, с. 303]. В цитируемой работе авторы для ПТФЭ приводят линейные размеры субмикродефектов, равные 9—24 нм. [c.100]

Вопросы, как и при каких условиях должна работать машина, связаны между собой и не имеют однозначного ответа. Современные представления о природе полимеров и разрушении полимерных тел позволяют предположить, что в зависимости от физического состояния полимера и скорости деформации существуют по крайней мере два механизма механокрекинга. Первый 11меет преобладающее значение для полимеров, находящихся в стеклообразном состоянии, и определяется упругими деформациями и хрупким разрушением материала независимо от причин, нх вызывающих. Второй — химическое течение — реализуется в полимерах, находящихся в высокоэластическом и вязкотекучем состояниях. Этот механизм может сопутствовать вязкому течению и определяется временными характеристиками материала и механических воздействий. Оба эти механизма независимы и могут -закладываться друг на друга, поскольку любая деформация полимерного тела содержит упругую и пластическую составляющие. [c.263]

В. А. Каргину принадлежит создание механохимии полимеров. В этих исследованиях (совместно с Г. Л. Слонимским) впервые были развиты представления о механохимическом механизме утомления и разрушения полимерных тел, открыто (совместно с Т. И. Соголовой) явление химического течения полимеров и разработаны (совместно с М. С. Акутипым) приемы ме-ханохимического синтеза и модификации полимеров. [c.12]

Долговечность — прочностное свойство, характеризующее продолжительность времени от момента нагружения до разрушения полимерного тела при сохраненпи постоянного напряжения. Долговечность резко уменьшается при увеличении напряжения и темп-ры (см. Долговечность). [c.115]

Проблеме механического разрушения полимерных тел посвящено большое количество работ, например В исследованиях последнего времени особое внимание уделяется физической супщости явлений, происходящих при разрушении полимеров, а также делаются попытки феноменологического описания этого процесса с учетом новейших экспериментальных данных о структуре полимеров. Результаты этих исследований, не отраженных в упомянутых обзорах, будут рассмотрены ниже. [c.139]

Эта величина примерно в 10 раз больше энергии, которую необходимо было бы затратить, если разрыв связей происходил бы лишь в одном монослое поперечного сечения образца. Столь большое тепловыделение означает, что разрывы связей происходят не в одном монослое, а в целой окрестности вблизи вершины растущей трещины. Разрыв механически напряженных макромолекул здесь носит экзотермический характер, причем этот эффект может быть весьма значительным. Его зависимость от уровня локальных напряжений составляет предмет ближайших исследований. Важно отметить, что выделение тепла рвущимися. напряженными молекулами и возникновение локальных разогре-вов способствует (наряду с цепными реакциями) ускорению разрушения полимерных тел. [c.226]

Разработана методика исследования процесса термической деструкции в масс-спектрометре, примененная как для изучения кинетики процесса, так и для определения состава летучих продуктов деструкции, образующихся не только при непосредсттвенном разрушении полимерного тела, но и при нахождении его под нагрузкой Уже с момента приложения нагрузки начинается выделение мономера из образцов, причем кривая зависимости количества выделяющегося мономера от времени по форме аналогична кривой ползучести (рис. 3). Этот факт представляет большой интерес, так как непосредственно подтверждает предположение о том, что процесс [c.144]

Переходя к процессам разрушения полимеров, следует обратить впимание па то, что в настоящее время обнаружено много разных механизмов разрушения полимерных тел. Эти механизмы существенно зависят от физических состояний полимерных тел, и поэтому нельзя ограничиться очень крупными достижениями, которые нам дала теория прочности, основанная на том, что процесс разрушения полимерных тел связан с разрывом отдельных химических связей. Здесь перед физиками, работающими в области прочности полимеров, стоит еще очень большая и сложная проблема учета надмолекулярной структуры, а также различия форм жестких макромолекул. [c.139]

При механическом разрушении полимерного тела в процессе эксплуатации особое значение приобретает распределение наиболее прочных связей в направлениях, по которым в теле возникают наибольшие напряжения. Как будет показано в дальнейшем, увеличение способности тела противостоять разрушению не требует равномерного увеличения энергии всех связей между элементами структуры тела. Наоборот, необходимо наличие по крайней мере двух типов связей прочных, обеспечивающих противодействие разделению тела на части, и лабильных, разрыв и перегруппировка которых способствуют рассеиванию энергии, освобождающейся в результате осуществления элементарного акта разрыва [1]. Наличие двух типов связей и ориентацию прочных связей в требуемом направлении удобно обеспечить, создавая двух- или многокомпонептные системы и ориентируя в нужном направлении наиболее прочный из компонентов. Расширение температурных пределов эксплуатации материалов требует увеличения энергии связей, чтобы флуктуации тепловой энергии при максимальной темиературе экснлуатаи,ии не мох ли разрушить такое их количество, при котором наступает потеря необходимого комплекса эксппуатационных свойств [2, 3]. [c.209]

Что касается роли межсферолитного пространства, то механизм деформирования и разрушения полимерного тела существенно определяется его структурой, в частности — характером примыкания отдельных структурных элементов. Наиболее отчетливо особенности разрушения проявляются в полимерах, построенных из сферолитов кольцевого типа Уже беглый взгляд на структуру таких полимеров (рис. 1У.39) показывает, что ленты на границах сферолитов могут касаться друг друга или примыкать под различными углами. [c.302]

Таким образом, становится очевидной возможность определения важных физических констант о и у (характери-зуюших, по Журкову, процесс разрушения полимерного тела) на основании экспериментальных данных о разрушении образцов при одноосном растяжении при разных температурах. Для проведения экспериментов можно пользоваться любой испытательной машиной, пригодной для растяжения образцов. Наряду с большой экономией времени (по сравнению с обычными способами определения этих параметров), это очень удобно для экспериментатора, так как позволяет значительно расширить количество полимерных материалов, для которых можно определить параметры прочности. [c.93]