В результате в волокнах, прошедших стадию ориентационной вытяжки, создается не только ориентация макромолекул, что приводит к повышению прочности волокон на разрыв, но и скрытый распад волокна на макрофибриллы, что обусловливает повышение усталостных свойств, выявляемых при циклических сдвиговых деформациях волокна. На рис. 8а и б приведены примеры распада ориентированного волокна на фибриллярные образования и неориентированного волокна — на бесформенные фрагменты при воздействии набухающей среды.[21, С.174]
Активные наполнители образуют в резине цепочечные структуры, на поверхности которых происходит ориентация макромолекул каучука [545, 546]. Вследствие неоднородности материала напряжение в нем распределяется неравномерно. В местах возникновения перенапряжений часть цепных молекул, ранее адсорбированных на поверхности кристаллитов (если это кристаллизующийся каучук), или частиц наполнителя отделяется, в результате чего перенапряжения уменьшаются, и распределение напряжений становится более равномерным.[19, С.209]
Особенности физических свойств полимеров, находящихся в ориентированном состоянии, связаны с их специфической анизотропной структурой. При деформировании полимеров происходит изменение конформаций цепных макромолекул, их взаимного расположения, а также изменение различных форм надмолекулярной организации. Эти изменения структуры полимеров при их деформировании обусловлены тем, что ее элементы ориентируются в направлении действия сил. Вследствие наличия малых и больших структурных элементов возможны как ориентация макромолекул в целом, так и их частей. Чтобы ориентировать части цепных макромолекул, необходимо не только повернуть их, но и переместить, так как все они связаны в цепи, локально собранные в микроблоки, и могут поворачиваться только при одновременном перемещении других частей. Скорости этих двух процессов ориентации резко различны, поэтому при действии ориентирующих сил прежде всего развивается ориентация участков цепей, а затем и ориентация цепных макромолекул в целом. Однако в соответствии с правилом стрелки действия (см. рис. II. 2) можно, варьируя скорость и температуру растяжения, сделать доминирующим лишь один процесс ориентации, в частности добиться «одноактного» распрямления всех цепей [22].[3, С.184]
Полимеры со стереорегулярным строением макромолекул, не способные кристаллизоваться при заданной температуре или кристаллизующиеся чрезвычайно медленно, при той же температуре легко кристаллизуются, будучи растянутыми. Это объясняется тем, что при растяжении происходит ориентация макромолекул и, следовательно, упорядочение в расположении сегментов. Упорядочение под действием растяжения облегчает возникновение дальнего порядка в результате кристаллизации.[5, С.181]
Фибрилла представляет собой нитевидное образование с чередующимися кристаллическими и аморфными областями с поперечным сечением примерно таким же, как поперечное сечение кристаллита. Характерной ее особенностью является наличие достаточно четких боковых границ и преимущественная ориентация макромолекул в кристаллических и аморфных областях в направлении большой оси фибриллы.[4, С.101]
О степени ориентации макромолекул в аморфной фазе полиэфирного волокна существовали различные мнения. Куинн и Стилл [88] считали аморфные области достаточно упорядоченными, но ориентированными перпендикулярно к кристаллическим. На основе исследований способом ядерного магнитного резонанса [4] был сделан вывод, что аморфные области дезориентированы; однако допускалась ориентация макромолекул аморфной фазы в слое, примыкающем к кристаллитам. Было показано [89], что между общим двойным лучепреломлением волокна и вкладом двойного лучепреломления аморфных областей существует линейная зависимость. Вклад двойного лучепреломления кристаллических областей всегда больше вклада этого показателя аморфных областей, т. е. макромолекулы аморфной фазы хотя и ориентированы, но их ориентация, по мнению автора, значительно меньше, чем ориентация макромолекул, входящих в состав кристаллитов.[8, С.132]
Кроме того, полиамидные корды характеризуются сравнительно низкими модулями упругости и высокими деформациями. При эксплуатации в условиях постоянных и циклических нагружений возможно необратимое удлинение армирующего материала (разнашивание), снижающее долговечность изделий. Прочность, жесткость и стабильность размеров полиамидного корда повышаются при его термовытяжке, проводимой мри температуре на 20—30 °С ниже ТШ1 полимера. Под действием нагрузки (до 50 Н на нить) материал вытягивается примерно на 10%, при этом происходит дополнительнал ориентация макромолекул полиамида, приводящая к повышению степени кристалличности и изменению механических свойств полимера. Однако при термовытяжке в волокнах могут образовываться микроочаги разрушения, и усталостная выносливость корда мри этом снижается.[7, С.14]
На рис. 9.10 приведена типичная кривая напряжение — деформация пространственного полимера, обладающего ясно выраженной эластичностью (кривая /). На начальном участке кривой напряжение довольно резко возрастает вследствие сопротивления узлов флуктуационной сетки, которые не успевают распадаться (участок кривой /). Часть напряжения сосредоточена и в узлах сетки химических связей. При дальнейшем росте деформации напряжение растет медленнее (участок кривой II), что обусловлено началом интенсивного распада узлов флуктационной сетки под действием все возрастающего, напряжения. Распад флуктуационной сетки облегчает перемещение сегментов, которые ориентируются в направлении растяжения. Растягивать канат, состоящий из ориентированных в одном направлении волокон, труднее, чем войлок из тех же волокон, но беспорядочно перепутанных. Ориентация макромолекул при деформации приводит поэтому снова к интенсивному росту напряжений (учас-[5, С.125]
Свойства полимерных материалов можно регулировать, изменяя их состав. Наибольшее влияние на механические свойства оказывают пластификаторы, наполнители, армирующие материалы Введение пластификаторов способствует снижению температуры стеклования полимера (что расширяет температурную область эксплуатации полимерных материалов), но снижает модуль упругости и прочность, увеличивает долю пластических деформаций н текучесть в вязкотекучем состоянии. Влияние наполнителей на прочность полимеров неоднозначно. С одной стороны, введение твердых частиц в полимерную матрицу создает на границе раздела полимер — наполнитель дополнительные перенапряжения (дефектные зоны), которые снижают прочность. Уровень дефектности определяется прочностью связи полимер — наполнитель. С другой стороны, наполнитель изменяет структуру: в наполненных материалах увеличивается доля слабых адсорбционных связей и повышается ориентация макромолекул в направлении действия нагрузки, что способствует росту прочности. В стеклообразном состоянии наполнители снижают прочность, в высокоэластическом —• проявляется их упрочняющая роль; в последнем случае зависимость прочности от содержания наполнителя описывается немонотонной кривой с максимумом при оптимальной концентрации фсгт, которая определяется структурой полимера (в основном гибкостью) к физико-химическими свойствами наполнителя (размером частиц, свойствами их поверхности). Чем ниже гибкость полимера к больше активность наполнителя (например, меньше размер частиц), тем меньше фонт- Снижение прочности при концентрациях наполнителя, превышающих оптимальную, обусловлено уменьшением ориентирующего влияния наполнителя. Это объясняет тот факт, что кристаллизующиеся полимеры или сильно сшитые резины (эбониты) не упрочняются при наполнении.[9, С.348]
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.