ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Особенности деформирования полимеров в жидкостях из "Физико-химическая стойкость полимерных металлов в условиях эксплуатации " Деформация — это предшествующая механическому разрушению реакция образца полимера на воздействие внешней силы. Несмотря на первоочередность деформационных процессов во времени, изучение влияния жидкостей на механические свойства полимеров исторически начиналось с выявления закономерностей, отражающих изменение прочности и долговечности. Единство процессов и закономерностей деформирования и разрушения полимеров не только в жидкой, но и в газовой среде весьма спорно, поэтому в последние годы началось интенсивное самостоятельное изучение деформации полимеров различных классов в жидкостях. Пристальное внимание исследователей к деформационным свойствам полимеров обусловлено широким использованием механической вытяжки при переработке полимеров и необходимостью обеспечения деформационной долговечности элементов различных конструкций из полимерных материалов, работающих в контакте с жидкими средами. [c.162] Качественное представление о характере изменения деформационных свойств полимеров различных типов в жидких средах можно получить из анализа деформационных кривых (рис. IV. 17). [c.162] В подготовке раздела участвовал А. П. Кондратов. [c.162] Для аморфных стеклообразных полимеров вид деформационных кривых сохраняется как при растяжении в активных жидкостях, так и при хрупком разрушении на воздухе. Разрушение этих полимеров в жидкости происходит при меньших напряжениях, чем на воздухе, и сопровождается интенсивным растрескиванием поверхности. Кристаллические эластомеры, характеризующиеся большими деформациями растяжения, более чувствительны к действию жидких сред различной химической природы. Изменение их деформационного поведения в жидкостях может выражаться в уменьшении начального модуля при растяжении (только в растворителях), в снижении предела вынужденной эластичности и напряжения развития шейки, в увеличении или уменьшении предельной деформации при разрыве. [c.163] Анализируя возможные причины столь необычного для полимерных стекол деформационного поведения, Волынский и Бакеев отмечают, что локальная пластификация деформируемого полимера в зоне роста микротрещин маловероятна, так как не происходит существенного изменения начального модуля при растяжении и набухание ПЭТФ в этих жидкостях незначительно. [c.164] Критерий минимальной межфазной поверхностной энергии был применен в работе [80] для объяснения снижения сопротивления деформированию полистирольной пленки в водных растворах низших представителей гомологического ряда предельных спиртов. Было обнаружено, что изменение предела вынужденной эластичности полистирола при переходе от раствора одного гомолога к раствору другого происходит в соответствии с адсорбционным правилом Дюкло—Траубе. [c.165] Согласно этому правилу [81] поверхностная активность водных растворов органических веществ тем выше, чем длиннее углеводородный радикал. При увеличении радикала на одну группу —СНа— поверхностная активность вещества в растворе возрастает в 3—3,5 раза. Аналогичным образом изменяется и предел вынужденной эластичности полистирола в водных растворах спиртов малых концентраций. Предел вынужденной эластичности полистирола одинаков в растворах различных спиртов, если концентрация каждого последующего гомолога в растворе в 3 раза меньше, чем предыдущего, от факт был воспринят как решающее доказательство адсорбционной природы эффекта облегчения деформации и справедливости использования межфазной поверхностной энергии в качестве критерия активности жидкой среды. Однако экспериментальное доказательство этому было получено лишь для жидкостей, не растекающихся по поверхности образца. Для жидких сред, растекающихся по поверхности образца, как будет показано ниже, уменьшение межфазной поверхностной энергии приводит к увеличению сопротивления деформации. [c.165] Деформация стеклообразных кристаллических полимеров в жидкостях, не вызывающих набухания, имеет ряд существенных отличий от рассмотренной выше деформации аморфных стекол. [c.165] Нами изучалось деформационное поведение пленок на основе фторопласта-32 и ЗМ в жидких алканах [82]. [c.166] Для исключения влияния скорости растяжения на деформационные характеристики фторопластов испытания проводили в режиме ползучести. Зависимость предельной деформации ползучести фторопластов от приложенной нагрузки представлена на рис. IV. 19. Резкое возрастание деформации ползучести начинается с некоторого значения напряжения, названного критическим напряжением скачка ползучести a ltp. Величина критического напряжения скачка ползучести используемая нами в качестве характеристики сопротивления деформированию, и максимальная деформация ползучести весьма чувствительны к действию жидких сред. [c.166] В отличие от аморфных стеклообразных полимеров большие, частично обратимые деформации кристаллических фторопластов при напряжениях, превышающих сопровождаются не микрорастрескиванием поверхности, а развитием шейки как на воздухе, так и в жидкостях. При деформировании фторопластов в среде алканов шейка даже более четко различима, чем на воздухе. [c.166] Изучение сорбционных процессов, протекающих при ползучести фторопластовых пленок в жидкостях, показало, что возникновение шейки в образцах качественно изменяет механизм проникания среды в полимер. Формирование и движение переходного участка шейки вдоль образца пленки при деформировании сопровождается всасыванием капиллярных потоков жидкой среды в структурные дефекты пленки. По мере продвижения переходного участка шейки по образцу количество захваченной в структуру полимера жидкости растет пропорционально степени растяжения (рис. IV.20). [c.166] Сформировавшиеся при растяжении участки шейки утрачивают способность поглощать жидкость, и под возрастающим действием растягивающего напряжения они постепенно уплотняются, частично выдавливая жидкость. Процесс уплотнения структуры шейки при растяжении фторопластовых пленок характеризуется зависимостью удельного количества поглощенной жидкости осу, равного отношению объема жидкости в шейке к объему полимера, от деформации. [c.166] Анализ результатов количественного изучения поглощения жидкой среды при растяжении фторопластовых пленок заставляет по-новому подходить к описанию деформационных свойств кристаллических полимеров в жидких средах, не вызывающих их существенного набухания. При трактовке эффекта облегчения деформации авторы [77] не учитывали объем жидкости, поглощаемой полимером. Для адсорбционного облегчения деформации достаточно значительно меньшего количества жидкости, чем то, которое реально поглощается образцами. Больщая часть жидкости, проникающая в деформируемый образец, свидетельствует о значении капиллярных сил и сил, вызывающих перемещение жидкой фазы, в механизме облегчения деформации. [c.167] Вернуться к основной статье