На главную

Статья по теме: Дополнительной ориентации

Предметная область: полимеры, синтетические волокна, каучук, резина

Скачать полный текст

Если же напряжение нарастает столь быстро, что тяжи не успевают образовываться, то происходит быстрое разрушение (зеркальная поверхность разрыва). Степень дополнительной ориентации в пределах сохранения высокоэластического состояния изменяется с понижением температуры незначительно. В температурной области перехода от высокоэластического разрыва к хрупкому значение максимальной степени дополнительной ориентации резко уменьшается с понижением температуры (рис. 11.39). Одновременно уменьшаются значения разрушающего напряжения, относительного удлинения в момент разрыва и работы, затрачиваемой на деформацию до разрыва [364, с. 318]. В области изменения температуры и скорости деформации, в которой эти параметры существенно влияют на дополнительную ориентацию материала в месте распространения разрыва (область ТА— Тъ), их влияние на закономерности прочности стр — = / (Т) и ар = ф (v) оказывается решающим [299, с. 91].[5, С.107]

Очевидно, сдвигу в сторону более «хрупкого» разрыва должно способствовать уменьшение подвижности макромолекул полимера при понижении температуры, при введении наполнителя, при ориентации (в том числе при дополнительной ориентации в вершинах трещин при нанесении надрезов). Это коррелируется с имеющимися данными о том, что разрыв образцов с надрезом носит более хрупкий характер, чем образцов без надреза34. Во всех указанных случаях b уменьшается (см., например, рис. 162).[4, С.290]

Влияние структуры на кратковременную прочность определяется физическим н фазовым состоянием полимера. При Т< <Глр полимеры разрушаются но хрупкому механизму и прочность оценивается разрушающим напряжением а*Р. Хрупкое разрушение сопровождается малыми деформациями, при этом не происходит изменения исходной надмолекулярной структуры н дополнительной ориентации макромолекулы. Поэтому определяющими факторами являются прочность химических связей в полимере и его дефектность. При одинаковой степени дефектности Охр повышается с ростом энергии химических связей в основ-нон цепи полимера. Так, для карбоцепных полимеров (полиизопрена, полнхлоропрена, сополимеров бутадиена со стиролом или нитрилом акриловой кислоты) охр находится па одном уровне и составляет примерно 100 МПа Введение в углеводородную цепь атомов меньшей энергии приводит к снижению Охр У по-дисульфндов, содержащих в цели серные связи, характеризующиеся меньшей, чем углеродные, энергией, ОХР снижается до 50—20 МПа.[3, С.344]

Для литьевых изделий из аморфных полимеров характерно наличие ориентированного (следовательно, эластичного) поверхностного слоя и неориентированной хрупкой сердцевины. Кроме того, вследствие преимущественной ориентации в направлении распространения потока механические свойства изделия анизотропны. Придав литьевому изделию форму чашки, можно избавиться от анизотропии. В процессе заполнения формующей полости можно вращать вкладыш, составляющий внутреннюю часть пресс-формы, что приводит к появлению дополнительной ориентации в 9-направлении. Клирман [41], предложивший этот способ литья под давлением, назвал такую двойную ориентацию «круговой». На рис. 14.14 приведены результаты определения ударной вязкости полученных таким методом литьевых изделий.[1, С.540]

Молекулярная ориентация может затруднять рост как усталостных44'45, так и коррозионно-усталостных трещин. Следует иметь в виду, что в данном случае речь идет не об ориентации цепных молекул в массе образца, а о дополнительной их ориентации в вершинах трещин, где деформации значительно больше средней46'47. Например, на наполненных резинах из СКВ максимальная дополнительная ориентация в месте разрыва46 превышает среднюю ориентацию в 1,5—2 раза, а на резинах из нитриль-ных каучуков—приблизительно в 3 раза. С уменьшением глубины надреза47 дополнительная ориентация уменьшается. Именно наличием дополнительной ориентации в вершинах трещин объясняется появление гк при таких сравнительно небольших средних деформациях, как 10—20%. При развитии зародышевых, микроскопических трещин, в которых перенапряжения должны быть меньше, чем у макроскопических, эффект упрочнения в области малых и средних деформаций отсутствует. Следствием этого является монотонное изменение времени до появления трещин (ти) с увеличением г, т. е. отсутствие ек.[4, С.319]

В хрупком состоянии скорость роста трещин и прочность полимера зависят только от температуры (по уравнению II. 6, стр. 80). Температура хрупкости Гхр. (см. рис. 42, гл. II) является условной границей, разделяющей два прочностных состояния твердого полимера. Так, процесс хрупкого разрушения проявляется в виде растрескивания, побеления образцов, появления трещин «серебра» и т. д. при температурах несколько выше Тхр_. С другой стороны, при температурах несколько ниже Гхр. в перенапряженных местах образца (неоднородности, дефекты, трещины) наблюдается местная вынужденно-эластическая деформация, приводящая к дополнительной ориентации материала. В целом, характер разрушения зависит от соотношения скоростей процессов вынужденно-эластической деформации и разрушения.[4, С.135]

Образование тяжей можно рассматривать как процесс расслоения ориентированного полимерного материала в неоднородном поле напряжений. Как следует из наблюдений Гуля и Черни-на39>40, следы тяжей начинают образовываться в сечении образца впереди растущего надрыва. Следовательно, так же как у пластмасс впереди трещины имеется зона расслоившегося материала в виде трещины «серебра», так и у резин впереди надрыва имеется зона материала, подготовленного к расслоению на тяжи. Это подтверждается исследованиями37» 38, в которых было показано, что структура полимерного материала вблизи дефекта, разрастающегося в процессе разрыва, сильно отличается от структуры, характерной для образца в целом. По существу, рвется не исходный полимерный материал, а материал иной структуры, ориентированный и обладающий иными (по сравнению с исходным) релаксационными свойствами. Изменения, которые претерпевает материал в месте роста надрыва, определяют характер процесса разрушения образца. При существенном изменении степени дополнительной 'ориентации соответственно изменяются все характеристики прочности материала. Скоростной киносъемкой процесса разрыва36"40 удалось измерить дополнительную ориентацию в месте растущего надрыва, определить форму и размеры растущего дефекта при быстром разрушении и скорость роста надрыва на различных стадиях процесса разрушения. К концу процесса разрушения скорость роста надрыва быстро и скачкообразно увеличивается, что, вероятно, связано с обрывом тяжей.[4, С.112]

Максимально возможная степень дополнительной ориентации dp/du устанавливается в процессе растяжения не сразу (см. рис. 11.42). Скорость возрастания dp/da определяет в данных условиях максимальное и среднее значения скорости роста разрыва.[5, С.109]

Если полимер находится при температуре ниже температуры стеклования, то снижение прочности с уменьшением степени полимеризации связано с уменьшением способности к дополнительной ориентации в месте роста дефекта. Возрастает хрупкость полимера. Реальный полимер характеризуется наличием многообразных надмолекулярных образований, в том числе кристаллических. Поэтому разрушение реального полимера, если он не ориентирован предварительно, происходит путем скольжения ассоциатов молекул. Это существенно изменяет соотношение суммарных прочностей химических и межмолекулярных связей. Так как при этом происходит суммирование не только сил межмолекулярного взаимодействия, но и сил главных химических валентностей цепей, образующих надмолекулярные структуры, то становится при прочих равных условиях вероятнее разрыв межмолекулярных связей.[5, С.176]

Рис. 11.39. Изменение максимальной степени дополнительной ориентации и разрушающего напряжения вулканизата с температурой (скорость деформации 4,17 мм/с):[5, С.108]

Существует экстремальная зависимость максимальной степени дополнительной ориентации в месте разрыва от концентрации сажи в вулканизате [314] (рис. IV. 17). Величина напряжения, при котором начинается заметное образование микронадрывов, определяется прочностью связи между частицами наполнителя и полимером. При этом надо также учитывать, что вследствие образования граничного слоя снижается деформируемость связанных молекул. Максимум на кривой (рис. IV. 17) свидетельствует о наличии двух противоположных процессов: с одной стороны, с увеличением количества сажи увеличивается внутреннее трение, затрудняющее процесс ориентации, с другой стороны, число связей между частицами наполнителя и полимером увеличивается, вследствие чего развиваются более высокие напряжения, вызывающие значительную дополнительную ориентацию. При использовании активного наполнителя разрастание области разрыва происходит в ориентированном материале, и скорость этого разрастания заметно уменьшается, что сопровождается увеличением прочности. С другой стороны, увеличение содержания наполнителя приводит к завершению[7, С.172]

... отрезано, скачайте архив с полным текстом ! Полный текст статьи здесь



ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА СТУДЕНТАМ!!!
Задачи по теоретической механике из сборника курсовых работ под редакцией А.А. Яблонского, Кепе, Диевского. Быстро, качественно, все виды оплат, СМС-оплата.
А также: Готовые решения задач по теормеху из методичек Тарга С.М. 1988 и 1989 г. и задачника Мещерского. Решение любых задач по термеху на заказ.
Если Вам нужны решения задач по Физике из методички Чертова А.Г. для заочников, а также решебнки: Прокофьева, Чертова, Воробьёва и Волькинштейна. Решение любых задач по физике и гидравлике на сайте fiziks.ru
Что самое приятное на любом из этих сайтов Вы можете заказать решение задач по другим предметам: химия, высшая математика, строймех, сопромат, электротехника, материаловедение, ТКМ и другие.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Тадмор З.N. Теоретические основы переработки полимеров, 1984, 632 с.
2. Петухов Б.В. Полиэфирные волокна, 1976, 271 с.
3. Тугов И.И. Химия и физика полимеров, 1989, 433 с.
4. Бартенев Г.М. Прочность и разрушение высокоэластических материалов, 1964, 388 с.
5. Гуль В.Е. Структура и прочность полимеров Издание третье, 1978, 328 с.
6. Донцов А.А. Процессы структурирования эластомеров, 1978, 288 с.
7. Липатов Ю.С. Физическая химия наполненных полимеров, 1977, 303 с.
8. Ребиндер П.А. Проблемы физико-химической механики волокнистых и пористых дисперсных структур и материалов, 1967, 624 с.
9. Бартенев Г.М. Прочность и механика разрушения полимеров, 1984, 280 с.
10. АбдельБари Е.М. Полимерные пленки, 2005, 351 с.

На главную