Деформационные свойства в стеклообразном состоянии

Надмолекулярные структуры и кристаллические образования, которые могут присутствовать в блочных полимерах в довольно больших количествах (70—90% у ПЭ, 95—98% у политетрафторэтилена и даже до 100% у полимерных монокристаллов), влияют на характер релаксационных процессов. Главной особенностью деформационных свойств полимеров, находящихся в стеклообразном состоянии, является их сильная зависимость от величины прилагаемой нагрузки. Причем, если при малых напряжениях характер изменения физических свойств объясняется линейной теорией вязкоупругости, то при высоких напряжениях необходимо использовать нелинейную теорию [4]. С учетом основных процессов молекулярной релаксации деформацию стеклообразных полимеров можно описать, используя пятиэлементную модель (рис. II. 14), отдельным элементам которой соответствует конкретный физический смысл. Так, пружина с модулем Ео описывает идеально упругую составляющую деформации, связанную с деформацией валентных углов и изменением межатомных расстояний. Элементу Кельвина Ех — т] приписывается молекулярный процесс, связанный с подвижностью боковых привесков основной полимерной цепи. Если полимерный материал подвергается внешнему воздействию в температурном интервале, где реализуется такой релаксационный процесс, то это может привести к ориентации [c.169]

Именно поэтому, рассматривая механические свойства полимеров, целесообразно вместо фазово-агрегатных состояний говорить о деформационных состояниях как уже упоминалось, это эквивалент термина релаксационные состояния . Стеклообразное состояние относится как раз к категории деформационных. [c.80]

Влияние температуры на термореактивные пластики определяется прежде всего поведением сетчатого связующего. Известно, что в области стеклообразного состояния с повышением температуры деформационно-прочностные свойства медленно понижаются до достижения температуры размягчения, превышение которой сопровождается ускоренным падением свойств [1]. В отдельных случаях в температурном интервале 10-20 градусов значение модуля упругости и разрушающего напряжения уменьшается на два десятичных порядка. Наличие дисперсных наполнителей, оказывающих аддитивное действие на композит, несколько сглаживает эту ступень, а в случае высоконаполненных армированных пластиков переход связующего из твердого, стеклообразного в высокоэластичное состояние происходит еще медленнее. [c.107]

Изменение интенсивности теплового движения сегментов макромолекул приводит к изменению деформационных свойств. Поэтому аморфные полимеры могут находиться в стеклообразном, высокоэластическом и вязкотекучем состояниях. Кристаллические полимеры могут находиться также в кристаллическом состоянии. [c.44]

Таким образом, следует ожидать, что роль химических узлов между цепями в проявлении сетчатыми полимерами прочностных и деформационных свойств будет существенно различна в зависимости от того, будет ли он находиться в высокоэластическом или стеклообразном состоянии. [c.218]

На рис. 1.27 представлены наиболее характерные деформационные кривые пленок эпоксидной смолы, различной степени отверждения, снятые при напряжении 1 МПа. После 6 ч отверждения покрытия ведут себя как вязкоупругие тела, обнаруживая значительное -вязкое течение (кривая/). Через 10 ч отверждения жесткость системы заметно увеличивается (кривая. 2), однако пленки по-прежнему проявляют вязкоупругие свойства. Только спустя 17 ч пленки переходят в стеклообразное состояние и обнаруживают гуков-скую деформацию (кривая 3), [c.36]

Если линейный эластомер находится в кристаллическом состоянии (кривая 3), то при нагревании вплоть до температуры плавления Гдл он находится в твердом состоянии, но обладает различной жесткостью ниже и выше температуры стеклования при 7 с<7 пл- Это связано с тем, что некристаллическая (аморфная) часть полимера ниже Tq находится в стеклообразном состоянии, а выше — в высокоэластическом. В тех случаях, когда степень кристалличности эластомера мала, то выше Тс он ведет себя (по деформационным свойствам) практически как некристаллический эластомер повышенной жесткости. [c.15]

Рассмотрим особенности деформационных свойств пленок в адгезионном соединении и в свободном состоянии. В табл. 3.2 приведены деформационно-прочностные характеристики свободных пленок упомянутых выше полимеров. Эти данные весьма типичны для сетчатых полимеров в стеклообразном состоянии. При комнатной температуре (т. е. на 80—100°С ниже температуры стеклования) эти полимеры имеют невысокое разрывное удлинение и деформируются практически обратимо. [c.133]

Деформационные свойства полистирола в стеклообразном состоянии [c.220]

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]

Анализ экспериментальных результатов, полученных в [124—129], указывает на изменение структуры, происходящее на микро- и макроуровнях, что влияет на стабильность свойств в условиях эксплуатации или при длительном хранении при температурах ниже стеклования полимера. Непластифицированные полимеры, находящиеся в стеклообразном состоянии, термодинамически неустойчивы. Первоначально большой свободный объем обеспечивает сохранение достаточно высокого уровня молекулярной подвижности, что при определенных условиях приводит к изменению свободного объема (объемная релаксация) и энтальпии (энтальпийная релаксация) в полимере. Эти процессы могут реализоваться при температурах ниже температуры стеклования, т. е. в области температур хранения или эксплуатации материала, и сопровождаться изменением механических свойств и в перв ю очередь деформационных. Например, установлено, что при нагревании образцов ПВХ при 363 К в течение от 7 ч до 1000 сут, жесткость полимера увеличивается. Определение податливости в опытах на ползучесть при постоянном времени нахождения образца под нагрузкой показало, что жесткость образцов зависит от продолжительности термообработки и после 1000 сут увеличивается на 50% от первоначального значения [120, 124]. [c.115]

В статье дано краткое введение в теорию высокой эластичности следствия из этой теории оказались весьма важными и для неорганических соединений. Показано, что при изучении состояния высокой эластичности в качестве простейших моделей удобно воспользоваться описываемыми здесь неорганическими веществами. С этой точки зрения в работе рассмотрены деформационные свойства пластической серы, быстро охлажденных расплавов смесей серы с фосфором, стеклообразного селена и высокополимерного фосфонитрилхлорида. [c.64]

Рассмотрим теперь подробнее деформационное поведение полимерных материалов. Мы знаем, что большинство полимеров при температуре эксплуатации являются частично кристаллическими, т.е. содержат как кристаллические, так и аморфные компоненты. Если аморфный компонент частично кристаллического полимера находится в стеклообразном состоянии, то в этом случае и аморфная и кристаллическая части полимера обладают эластическими свойствами, а если же аморфный компонент находится в каучуковом состоянии, то он обладает вязкоупругими свойствами. Несшитые эластомерные материалы и полимерные расплавы также характеризуются наличием вязкотекучих свойств. [c.340]

В согласии с рассмотренной выше природой перехода полимера из высокоэластического деформационного состояния в стеклообразное можно сформулировать следующие основные свойства процесса механического стеклования [c.44]

Прочность и релаксационные процессы в полимерах. Стеклообразное, высокоэластическое и вязкотекучее состояние полимеров соответствуют различному деформационному или вязкоупругому поведению полимеров при малых напряжениях в определенных температурных областях. При больших напряжениях выявляются предельные свойства полимеров прочность, предел вынужденной эластичности, предел текучести и др. [c.76]

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]

Действительная картина проявления деформационных свойств стеклообразного полистирола гораздо богаче, чем это представлено в виде крайних случаев на рис. VI. , и включает не только появление максимума на деформационной крнйой в области перехода в вынужденно-эластическое состояние и рост напряжений (вместо плато) в области квазипластического течения, но "и множество промежуточных [c.223]

Если линейный полимер находится в кристаллическом состоянии, то ниже температуры плавления Гпл (или кристаллизации Тк) он будет твердым, обладая при этом различной жесткостью ниже и выше температуры стеклования Тс (кривая типа 3 на рис. 1.15). Это связано с тем, что некристал лическая (аморфная) часть полимера ниже Тс находится в стеклообразном, а выше — в высокоэластическом состоянии. В тех случаях, когда полимер слабо закристаллизован, выше Тс он ведет себя в отношении деформационных свойств как некристаллический полимер или как эластомер повышенной жесткости. [c.33]

Деформационные свойства, в том числе механические потёри, являются проявлением релаксационных свойств полимеров. Влияние механических потерь на процесс разрушения поставило более широкую проблему о взаимосвязи релаксационных свойств (деформационных) и процессов разрушения в полимерах. Эта важная проблема находится в стадии развития как в теоретическом [10 11.20], так и в экспериментальном плане [11.21 11.22]. Так, замечено, что прочность испытывает на температурной зависимости скачкообразные изменения при температурах у- и -релаксационных переходов, когда изменяется молекулярная подвижность в цепях полимера. В стеклообразном состоянии существует ряд характерных температур (релаксационных переходов), в которых долговечность претерпевает изменение. Для исследования природы деформация и разрушения полимера в стеклообразном состоянии изучались ползучесть, долговечность, разрывное напряжение и ширина линии ЯМР в широком температурном интервале. Установлены следующие принципиальные положения. [c.317]

Деформационные свойства кристаллических полимеров. Кристаллические полимеры, как было сказано в гл 1, состоят из кристаллических и аморфных участков Кристаллические участки деформируются как упругие твердые тела за счет смещения атомов в решетке, деформации связей и углов. Аморфные прослойки в зависимости от условий (температуры и скорости) могут деформироваться как стеклообразные при Г Гс), высо-коэластические (Гт>7 >7 с) или вязкотекучис (7 >Гт)- Кристаллические полимеры отличаются от аморфных повышенными значениями модуля упругости, пО Шженной податливостью, меньшей восстанавливаемостью. Но сочетание жестких кристаллических и податливых (аморфных) участков делает кристаллические полимеры менее хрупкими, чем стеклообразные. Деформационная кривая кристаллического полимера по внешнему виду напоминает кривую стеклообразного полимера (рнс. 5.28). На ней также можно выделить три участка. На первой стадии расгяжс.чия (линейный участок) развиваются упругие обратимые деформации, увеличивающие свободный объем в полимере. Модуль упругости (наклон прямой) тем больше, чем выше степень кристалличности. На этой стадии разрушается исходная кристаллическая структура На // стадии проис.ходит перестройка исходной кристаллической структуры и образование новой в условиях напряженного состояния Этот процесс называется рекристаллизацией. Образец в каком-то месте (на [c.314]

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]

Реология полимеров — наука, изучающая деформационные свойства полимерных материалов. Р. п. рассматривает все типы полимерных систем — от стеклообразных иолимеров до разб. р-ров, хотя в узком смысле термин Р. относится только к текучим системам (от греч. слова рео — течь). Основная задача Р. п.— определение зависимостей между напряжениями, деформациями и их изменениями во времени (реологических уравнений состояния). [c.170]

Второй способ наиболее широко используется для анализа редкосетчатых полимеров, находящихся в нормальных условиях в высокоэластич. состоянии. Установлено также, что если густосетчатые Т. п., находящиеся в обычных условиях в стеклообразном состоянии, удается перевести в высокоэластическое, напр, при повышении темп-ры или набухании в парах растворителя, то их структурные параметры можно оценивать, используя соответствующие ур-ния, связывающие свойства и структуру. На практике для определения концентрации узлов сетки чаще всего используют упругие свойства ненабухших Т. п. (ур-ния 15, 16, 23). Ур-ния 15 и 23 применяют для определения деформационных свойств (равновесного модуля упругости при растяжении и сдвиге) при деформациях до 10%. При этом следует учитывать, что установление равновесий деформации в Т. п. может происходить достаточно долго, поэтому обычно используют т. наз. условно-равновесный модуль упругости — 10-секундный модуль сдвига или 15-минутный модуль растяжения. При определении больших деформаций используют уравнения (16) и Муни. [c.329]

Методы аналогий применялись для прогнозирования вязкоупругих свойств полимеров [8, 10, 18, 19], причем теоретически они были обоснованы для материалов, находящихся в высокоэластическом состоянии. Однако затем было показано, что их можно применятк и для стеклообразного состояния. Методы аналогий дают обширную информацию о деформационных свойствах полимеров при различных режимах нагружения (ползучесть, релаксация напряжений и т. п.), отражающих реальные условия эксплуатации. В по- [c.264]

Деформация сшитых полимеров в стеклообразном состоянии исследована на примере эпоксидных смол. В зависимости от состава композиций, температуры и скорости деформирования можно наблюдать появление вынуноденной эластичности с довольно широким плато на кривых растяжения. Следует еще раз отметить, что скорость механического воздействия оказывает весьма своеобразное влияние на прочностные и деформационные свойства полимерных стекол. [c.143]

На рис. 20 показаны серии графиков скоростей релаксации напряжений при одноосном растяжении для стеклообразного полистирола при различных уровнях фиксированной деформации . Несовпадение кривых говорит о несоблюдении уравнения (26) вследствие донолнит ьной зависимости деформационных свойств от величины 7о. Образцы, применявшиеся в опытах по релаксации напряжений, проявляли признаки усталости (этот вид постепенного разрушения при релаксации напряжений вполне обычен для полимеров — см. Феноменологическое исследование процесса разрушения эластомеров в стеклообразном состоянии , Б. Роузен, стр. 235. Эффект разрушения был обнаружен по существованию зависимости интенсивности отражения света от поверхностей со следами микроразрушений от времени и деформации. До подобного разрушения полистирол обычно полностью прозрачен. [c.81]

Отличительной особенностью полинозного и высоко, модульного волокна сиблон является высокий модуль уц. ругости в мокром состоянии (соответственно 180-240 и 80-100 сН/текс), определяющий деформационные свойства во-локна и усадочные свойства тканей. Во время отделочных операций ткани подвергаются воздействию значительных напряжений. Возникающая деформация фиксируется при сушке с переходом волокна в стеклообразное состояние. При последующих мокрых обработках (стирках) в свободном состоянии про. исходит релаксация напряжений и полученной деформации. Количественная связь между процессами деформации при отделке и полной релаксацией во время эксплуатации характеризуется усадкой, измеренной после релаксации предварительно деформированного и высушенного образца. Соответствующая приложенному напряжению и зависящая от моду-ля упругости в мокром состоянии деформация после снятия напряжения приводит к усадке- Так, при напряжениях, возникающих при отделке тканей, усадка ткани из высокомодульного или полинозного волокна составляет 3—4 %, ткань из обычного вискозного волокна в этих уславиях усаживается на 8-9% [11]. [c.62]

Резкое снижение сопротивления растяжению и увеличение предельных деформаций пленок из стеклообразных полимеров связано с развитием в них под действием поверхностно-активных сред большого числа микротрещин. Содержание большого числа трещин в тонких пленках из стеклообразных полимеров коренным образом изменяет их деформационные и теплофизические свойства. Так, например, при сушке пленок из ПЭТФ, растянутых в пропаноле до деформации 100—150%, происходит почти полное восстановление исходных размеров. Деформационные кривые повторного растяжения ПЭТФ имеют два предела текучести. Образцы пленок из полиметилметакрилата (ПММА), высушенные в растянутом состоянии после деформации в спиртах, при незначительном нагревании почти полностью восстанавливают свои размеры в температурном интервале ниже температуры стеклования [78], а аналогично подготовленные образцы ПЭТФ при отжиге обнаруживают способность к самопроизвольному удлинению. [c.164]

Полимеры могут находиться в трех физических состояниях стеклообразном, высокоэластическом и вязкотскучем. Эти состояния и границы их существования изучают с помощью ра.злич-ных структурных методов, но чан1е всего их определяют по изменению механических свойств полимеров, например деформационных. Зависимость. реформации полимера от температуры определяют термомеханическим методом. При постоянном на- [c.46]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология