На главную

Статья по теме: Предельно ориентированных

Предметная область: полимеры, синтетические волокна, каучук, резина

Скачать полный текст

Расчеты, проведенные для предельно ориентированных полимеро» достаточно большой молекулярной массы, показали, что значения Uu близки к энергии химической связи между атомами главной цепи макромолекулы и совпадают со значением энергии активации термической ^деструкции соответствующего высокомолекулярного соединения. Следовательно, в этих условиях, когда в максимальной степени проявляется совместное действие межмолекулярных сил и суммарный эффект их превосходит прочность валентных связей, . разрушение образца происходит вследствие разрыва валентных связей макромолекулы**, оно может быть рассмотрено как процесс термической деструкции, локализованной в небольшой части полимерного тела и ускоренной механическими напряжениями (чем больше а, тем меньше U и tA). Другими словами, механическое напряжение «помогает» тепловому движению, которое стремится разорвать связи между атомами. При случайном концентрировании избытка тепловой энергии на определенной связи или при повышенных температурах разрыв происходит без такой «помощи».[3, С.415]

Тынный [193] использовал формулу Гриффита для оценки прочности предельно ориентированных полимеров (полиметилметакрилата, капрона и поливинилового спирта). Автор исходит ш структурной модели, состоящей из бесконечных параллельных молекулярных цепей, разделенных стыками. Последние, т. е. концы цепей,[5, С.117]

ТАБЛИЦА 1.1. Теоретическая прочность ат и модуль упругости при растяжении Б некоторых предельно ориентированных полимеров и алмаза[7, С.16]

Поверхностная энергия при разрушении полимеров, без учета вторичных превращений свободных радикалов, для предельно ориентированных структур Е приближается к NQ (где N — число це-пей/м2, a Q — энергия свободного радикала) и в этом случае мало зависит от энергии межмолекулярной когезии q. Для систем с низким q при соотношении QA?=100 достигается 80% от теоретического Е при СП=800, а для Q/q=\0 — то же при ОП=80. С уменьшением М вклад в общую энергию поверхности разрушения Q понижается, a q растет; при М ж 1,6 М^ вклад Q » q.[4, С.329]

В предельно ориентированном линейном полимере теоретическая прочность вдоль оси ориентации (тип / на рис. 1.1) определяется химическими связями и структурой полимерной цепи, а поперек ориентации — силами межмолекулярного взаимодействия. Результаты точных расчетов [1.3] для некоторых предельно ориентированных полимеров и алмаза приведены в табл. 1.1.[7, С.16]

Формула (1.7) не применима для материалов, у которых модуль упругости определяется одним типом связи, а прочность — другим. К таким материалам относятся полимеры, у которых, как правило, модуль упругости определяется межмолекулярными силами, а прочность —химическими связями. Только в случае предельно ориентированных полимеров и модуль упругости, и прочность в направлении ориентации цепей определяются химическими связями. Приближенные оценки заложенных в различных полимерах ресурсов прочности имеют непосредственное практическое значение.[7, С.15]

Значения атеор м.б. рассчитаны для простых видов напряженного состояния (напр., одноосного растяжения или сдвига) различными- способами. Для неориентированных твердых полимеров о-теор=2—3 Гн/м* (200—300 кгс/мм2), для ориентированных — примерно в 10 раз больше. Точные расчеты егтеор сделаны пока только для предельно ориентированных полимеров (см. табл. 2 в ст. Прочность химических волокон). Насколько высоки резервы П. ориентированных полимеров видно из того, что наибольшее значение сттехш достигнутое при ориентационной вытяжке капроновых волокон, "не превышает 1,5 Гн/мг (150 кгс/мм^. Самым высоким значением 0"техн—3,6 Гн/мг (360 кгс/см2) характеризуются образцы игольчатых монокристаллов полимети-леноксида вдоль оси ориентации. В таблице приведены характерные значения П. нек-рых полимерных материалов.[10, С.112]

Значения сгтеор м.б. рассчитаны для простых видов напряженного состояния (напр., одноосного растяжения или сдвига) различными способами. Для неориентированных твердых полимеров сгтео1)=2- 3 Гн/м2 (200—300 кгс/мм*), для ориентированных — примерно в 10 раз больше. Точные расчеты стгеор сделаны пока только для предельно ориентированных полимеров (см. табл. 2 в ст. Прочность химических волокон). Насколько высоки резервы П. ориентированных полимеров видно из того, что наибольшее значение атехн, достигнутое при ориентационной вытяжке капроновых волокон, не превышает 1,5 Гн/м2 (150 кгс/мм2}. Самым высоким значением агехн = 3,6 Гн/м2 (360 кгс/см'1) характеризуются образцы игольчатых монокристаллов полпмети-лепоксида вдоль оси ориентации. В таблице приведены характерные значения П. нек-рых полимерных материалов.[9, С.112]

При изменении температуры от О К до 300 К Uо уменьшается на 2,6 кДж/моль, что составляет 1—2% от энергии активации. Были проведены расчеты и для реальных полимерных цепей с дефектами химической структуры в виде легких и тяжелых атомов цепи, замещающих основные атомы {2.15][. Поскольку наиболее вероятное значение Ят составляет (0,9± ±0,1) 10~7 мм, для предельно ориентированных полимеров оценка У А дает значение 1,45-10~~20 мм3, согласующееся с данными табл. 2.2 (для полиамида 1,7-10~20 мм3, для полиэтилена 1,5-10~20 мм3). Правильная оценка флуктуационного объема играет исключительно большую роль для расчетов долговечности и прочности полимеров по формулам термофлуктуационной теории.[7, С.31]

В теории прочности полимеров помимо флуктуационного объема важную роль играет разрывная длина химической связи Кт- В табл. 2.3 приведены значения Ят для двух типов связи, встречающихся в полимерах, по данным различных авторов. Наиболее вероятное значение для ковалентных связей в полимерных цепях Ято—0,9-10~7 мм (±0,1 -10~7 мм). В табл. 2.4 даны значения флуктуационного объема предельно ориентированных полиэтилена и полиамида (капронового волокна). Различные авторы приходят практически к одним и тем же значениям УА= 1,5-10~20 мм3 (полиэтиленовое волокно) и VA= 1,7-10~20 мм3 (капроновое волокно). Именно для этих полимеров производились теоретические расчеты иА. Для всех других предельно ориентированных полимеров (волокон) рекомендуется применять VA= 1,6-10~"20 мм3 (±20%). Это значение можно получить из формулы УА = А,02Ят, где А,т = 0,9'10~7 мм независимо,.от степени ориентации, а Ко= (4,2+0,2) 10~7 мм. В предельно ориентированном состоянии, когда все цепи нагружены, площадь поперечного сечения, приходящаяся на одну цепь, равна приблизительно Я02, а в неориентированном неупорядоченном полимере в среднем работают на растяжение и рвутся 7з всех цепей. В этом случае на каждую рвущуюся цепь приходится площадь ЗЛо2 и соответственно ол^4,8-10~20 мм3.[7, С.35]

Для предельно ориентированных полимеров с равномерно нагруженными цепями У = УА, и, согласно уравнению долговечности (2.14), разрывное напряжение (предельная прочность) равно:[7, С.41]

... 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. Кауш Г.N. Разрушение полимеров, 1981, 440 с.
2. Тугов И.И. Химия и физика полимеров, 1989, 433 с.
3. Шур А.М. Высокомолекулярные соединения, 1981, 656 с.
4. Барамбойм Н.К. Механохимия высокомолекулярных соединений Издание третье, 1978, 384 с.
5. Бокшицкий М.Н. Длительная прочность полимеров, 1978, 312 с.
6. Гуль В.Е. Структура и прочность полимеров Издание третье, 1978, 328 с.
7. Бартенев Г.М. Прочность и механика разрушения полимеров, 1984, 280 с.
8. Марихин В.А. Надмолекулярная структура полимеров, 1977, 240 с.
9. Кабанов В.А. Энциклопедия полимеров Том 3, 1977, 576 с.
10. Каргин В.А. Энциклопедия полимеров Том 3, 1977, 575 с.

На главную