Прочность полимерного материала зависит в первую очередь от фазового и физического состояния, в котором он находится. Например, прочность полиметилметакрилата в стеклообразном состоянии, несомненно, больше, чем в высокоэластическом. Поэтому испытание прочности твердого и размягченного полиметилметакрилата проводится главным образом для того, чтобы определить, насколько уменьшилась прочность полимера с изменением его физического состояния при повышении температуры. Сравнивая прочность полимеров, следует принимать во внимание, что одной и той же температуре могут соответствовать разные[3, С.10]
Прочность полимерного материала не может быть рассчитана простым суммированием прочности всех связей, приходящихся на поперечное сечение образца и противодействующих разделению его на части. Причиной этого, в частности, является наличие микродефектов различной степени опасности, которые случайно распределены по объему образца. На краях этих микродефектов возникают перенапряжения тем большие, чем опаснее микродефект. Образование в полимерах надмолекулярных микроструктур может явиться причиной увеличения их неоднородности. Это особенно существенно для кристаллизующихся полимеров, которые иногда разрушаются по поверхностям, ограничивающим кристаллические образования. В тех случаях, когда кристаллические образования взаимно пронизывают друг друга, прочность полимеров при прочих равных условиях становится значительно больше. Особое значение придается так называемым «проходным макромолекулам», соединяющим между собой элементы надмолекулярной структуры полимера. В тех направлениях, в которых имеется больше проходных макромолекул, прочность полимерного тела наибольшая.[3, С.55]
По влиянию на прочность полимеров наполнители можно разделить на две группы: усилители, увеличивающие прочность полимерного материала, и инертные наполнители, не увеличивающие его прочность. Нередко наполнитель вводят не для изменения свойств материала в определенном направлении, а просто для снижения стоимости изделия. Многие наполнители применяют для придания материалу определенного свойства, например негорючести, термостойкости и т. д. [551]. Но в ряде случаев наполнители являются обязательными компонентами композиции, без которых невозможно обеспечить необходимую прочность изделия. Это особенно резко проявляется в производстве резиновых изделий из синтетического каучука. Как известно, прочность вулка-низатов некристаллизующихся синтетических каучуков очень мала, если в сырую резиновую смесь не вводить активных наполнителей (в большинстве случаев технического углерода).[3, С.214]
Требование увеличить прочностьполимерного материала подчас совпадает с требованием наиболее рационального его применения, т. е. использования в таких условиях эксплуатации (температура, скорость нагружения), в которых его прочность наиболее велика. Напомним, что в общем случае температурная зависимость прочности, оцениваемой значениями ар или работой до разрушения, представляет собой убывающую функцию с изгибом (см. рис. 1.27) в определенном интервале температур. Кривая, изображающая температурную зависимость прочности, с увеличением скорости нагружения смещается в область более высоких температур. Таким образом, при некоторой температуре Т на рассматриваемой кривой может появиться минимальное значение прочности, соответствующее участку изгиба. Однако при температуре эксплуатации и больших скоростях нагружения прочность даже в области высоких температур может оказаться если не максимальной, то во всяком случае удовлетворяющей требованиям эксплуатации. В этом смысле определенным условием эксплуатации соответствуют наиболее оптимальные структуры полимеров, полимерные композиции и комбинированные материалы. Выше мы уже указывали на обнаруженный нами закон повышения прочности за счет увеличения скорости релаксации напряжений в пиках перенапряжений. В большинстве случаев это достигалось введением низкомолекулярных пластификаторов [60, с. 11; 494, с. 241]. М. С. Акутин с сотр. [520—522] применили этот метод для повышения прочности полиэтилена за счет введе-[3, С.296]
Если значение напряжения в изделии равно или превышает разрушающее напряжение материала, то оно разрушается. Таким образом, оценивая прочность полимерного материала, используют два фундаментальных понятия:[4, С.77]
Фазовое состояние полимера слабо влияет на УД, так как аморфная фаза в некристаллическом и кристаллическом состояниях полимера характеризуется близкими значениями плотности. Сильное влияние на у оказывает микронеоднородная (в частности, надмолекулярная и надсегментальная) структура через образование субмикро- и микротрещин, которое происходит как при получении полимеров, так и при воздействии на них внешних факторов или обработке (тепловой, механической) изделий. В полимерных волокнах прочность аморфных областей микрофибрилл, где цепи также находятся в ориентированном состоянии, примерно в три раза ниже прочности полимерного монокристалла (10—20 ГПа при 297 К) за счет перенапряжения цепей, равного хо = 3 по Зайцеву [3.6] (см. выше). Прочность бездефектного неориентированного аморфного полимера меньше, чем прочность полимерного кристалла в направлении ориентации его цепей, за счет увеличения флуктуационного объема в три раза. Снижение прочности вызывают микротрещины из-за концентрации напряжений. Для ориентированных кристаллических полимеров в итоге общий коэсрфициент перенапряжения равен х = ио|3, а для аморфных неориентированных полимеров я = р\ О промежуточных вариантах можно сказать следующее. Для неориентированного кристаллического полимера, в котором аморфная фаза не ориентирована, х = р. Для ориентированного аморфного полимера в случае предельной ориентации и = хо|3, а следовательно, его прочность должна быть в 3 раза больше, чем неориентированного кристаллического полимера, т. е. достигать прочности монокристалла в направлении полимерных цепей. Однако достигнуть предельно ориентированного состояния или близкого к нему практически невозможно. Следовательно, можно считать, что у является скорее характеристикой образца, детали, изделия, нежели полимера как материала.[5, С.115]
зически активных средах обычно уменьшается прочностьполимерного материала, но повышается его эластичность. Уменьшение трочности при набухании полимера может быть вызвано двумя причинами. Во-первых, возникновением внутренних (местных) напряжений вследствие неравномерности набухания. В результате при определенной степени набухания в полимерном материале могут образовываться внутренние дефекты, микротрещины и трещины. Так, было установлено [23], что в средах, не взаимодействующих с полипропиленом (этиленгликоль, вода и др.), возникают мелкие микротрещины, которые сначала разрастаются, но потом скорость их распространения замедляется. Во-вторых, прочность может изменяться вследствие изменения межмолекулярного взаимодействия, происходящего в -процессе набухания полимера [13, с. 6—7].[2, С.12]
(замещающей) группы, тем дальше раздвинуты главные цепи и, следовательно, ниже когезиоиная прочность полимерного материала (при условии, что др. факторы, влияющие на К., остаются неизменными). Это хорошо видно на примере различных эфиров целлюлозы, мехапич. прочность к-рых закономерно снижается при переходе от сложных эфиров к простым п от низших гомологов этерифицирующнх агентов к высшим. Аналогичная закономерность действует в ряду эфиров полиакриловой и полиметакриловой к-т, значения б для к-рых убывают с увеличением длины алкпльного радикала (см. выше).[6, С.524]
(замещающей) группы, тем дальше раздвинуты главные цепи и, следовательно, ниже когезионная прочностьполимерного материала (при условии, что др. факторы, влияющие на К., остаются неизменными). Это хорошо видно на примере различных эфиров целлюлозы, механич. прочность к-рых закономерно снижается при переходе от сложных эфиров к простым и от низших гомологов этерифицирующих агентов к высшим. Аналогичная закономерность действует в ряду эфиров полиакриловой и полиметакриловой к-т, значения б для к-рых убывают с увеличением длины алкильного радикала (см. выше).[7, С.521]
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.