Полимеры деформац. свойства

Старение полимерных материалов. Физико-химические свойства полимеров (предел прочности при растяжении, сопротивление пластической деформации, температура размягчения, эластичность и др.) определяются их химическим составом и структурой. Структура полимеров характеризуется областями кристаллического и аморфного строения, формой и степень подвижности цепей, величиной и характером сил, действующих между цепями, степенью сшивания цепей (образования поперечных связей). Поперечные связи ограничивают движение цепей относительно друг друга и оказывают большое влияние на физические свойства полимеров. С ростом числа поперечных связей уменьшается растворимость полимеров, ухудшаются механические свойства, характерные для линейных полимеров эластичность, вязкость и др. Свойства сшитых полимеров аналогичны свойствам полимеров с трехмерной структурой. [c.17]

Релаксационные свойства полимеров. Механические свойства полимеров зависят от времени действия и скорости приложения нагрузок. Это обусловлено особенностями строения макромолекул. Под действием приложенных напряжений происходит как распрямление и раскручивание цепей (меняется их конформация), так и перемещение макромолекул, пачек и других надмолекулярных структур. Все это требует определенного времени, и установление равновесия (релаксация) достигается не сразу (от 10 с до нескольких суток и месяцев). Практическое значение имеют случаи релаксации напряжения при неизменяемом относительном удлинении и ползучесть при постоянной нагрузке в статических условиях. Когда образец мгновенно доведен до какого-то значения деформации в, и она поддерживается постоянной, то от перестройки структуры наблюдается постепенное падение напряжения в материале, происходит релаксация напряжения. [c.443]

При более высоких темлературах имеем подобласть истинной высокоэластичности , в которой деформации упругого последействия наблюдаются практически при любых напряжениях растяжения (сжатия) или сдвига. При малых деформациях свойства аморфных полимеров описываются теориями линейной наследственности [2, 6]. [c.135]

Термоусадочные пленки — это пленки, способные сокращаться под воздействием температуры, которая должна быть выше температуры размягчения полимера. На свойстве пленок давать усадку при нагревании и основано применение их в качестве средства скрепления пакетов грузов. Это свойство пленки возникает в процессе ее производства. Полимеры в высокоэластичном состоянии способны под воздействием приложенных сил развивать большие деформации, следствием чего является ориентация молекулярных цепей полимера и возникновение напряжений в пленке. При дальнейшем охлаждении и затвердевании эти деформации фиксируются в полимере в результате протекания процессов стеклования и кристаллизации. При этом макромолекулы остаются в напряженном состоянии. [c.180]

В технологической практике в процессе отверждения покрытий контролируются такие показатели, как высыхание от пыли , высыхание на отлип или полное высыхание . Как правило, эти показатели определяются методами, которые для исследовательских целей непригодны. Из всех методов, используемых для определения степени отверждения покрытий, вероятно, наиболее достоверные результаты дает метод измерения с помощью маятникового твердомера и метод определения вязкости пленки в процессе отверждения [23]. Однако и такой подход к изучению отверждения покрытий по существу повторяет ошибки, допущенные в ранних работах по исследованию полимеров и их растворов, в которых механические свойства оценивались одним параметром — вязкостью. При сравнительно небольших деформациях свойства растворов и полимеров охарактеризовать только вязкостью невозможно, так как в этих системах При наложении напряжений наряду с вязкой развиваются мгновенные упругие и высокоэластические деформации. Исключение составляют хрупкие полимеры и разбавленные студни, которые подчиняются закону Гука [14]. [c.170]

Следует, однако, заметить, что имеются молекулярные соображения, на основании которых можно предположить, что в очень слабых растворах полимеров могут наблюдаться напряжения, которые зависят как от истории деформирования, так и от мгновенного значения скорости деформации, причем проявление вязкостных свойств в поведении материала связано с влиянием растворителя. Этот вклад не пренебрежимо мал ввиду крайне низкой концентрации полимера. Таким образом, уравнение (6-4.47) может быть, вероятно, использовано главным образом применительно к разбавленным растворам полимеров. [c.245]

В теории ползучести изучаются законы связи между напряжениями и деформациями и методы решения соответствующих задач. Ползучесть материалов — это свойство медленного и непрерывного роста упругопластической деформации твердого тела с течением времени под действием постоянной внешней нагрузки. Свойством ползучести в большей или меньшей мере обладают все твердые тела металлы, полимеры, керамика, бетон, битум, лед, снег, горные породы и т. д. При нормальной температуре некоторые материалы (металлы, полимеры, бетон) обладают свойством ограниченной ползучести. С ростом температуры ползучесть материалов увеличивается и их деформация становится неограниченной во времени. Особенно опасно для элементов конструкций и деталей машин проявление свойства ползучести при высоких температурах. Уже при небольших напряжениях материал перестает подчиняться закону Гука. Ползучесть наблюдается при любых напряжениях и указать какой-либо предел ползучести невозможно. В отличие от обычных расчетов на прочность, расчеты на ползучесть ставят своей целью не обеспечение абсолютной прочности, а обеспечение прочности изделия в течение определенного времени. Таким образом, при расчете изделия определяется его долговечность. [c.289]

Анизотропным однородным будем считать такое тело, упругие свойства которого в разных направлениях различны, т. е. соотношения ежду напряжениями и деформациями (между и в случае малых деформаций определяются тензором упругих постоянных , компоненты которого изменяются при преобразованиях системы координат. Такими свойствами обладают кристаллы и конструктивно-анизотропные тела. Среди последних, например, стеклопластики (тела, образованные густой сеткой стеклянных нитей, скрепленных различными полимерами—смолами), многослойные фанеры и др. (рис. 15 а — полотняное переплетение стеклоткани б—многослойные модели армированных стеклопластиков). В случае конструктивной анизотропии предполагается, что малый объем бУ содержит достаточное число ориентирующих элементов, т. е., по выражению А. А. Ильюшина, является представительным. [c.42]

Объединение стержней в плоскую систему может осуществляться множеством способов. Рассмотрим простейшую систему, состоящую из трех стержней, соединенных шарнирами в треугольник АВС (рис. 3.3). Приложим к узлам взаимно уравновешенную группу сил Рд, и ( . В каждом из стержней возникнет нормальная сила, под действием которой все стержни изменят свою длину В случае использования жестких материалов (металлы, дерево, жесткие полимеры и композиты и т. п.) получим малые относительные деформации стержней, благодаря чему относительное изменение формы треугольника АВС будет несущественным. В такой ситуации говорят о геометрически неизменяемой системе. Подобным свойством обла,а ает, вообще говоря, всякая система, образованная стержневыми треугольниками, см., например, схемы по рис. 3.2 и 3.3. [c.78]

Обширные экспериментальные исследования, проводившиеся в области реологии полимеров в течение последних 10 лет, позволяют утверждать, что большинство полимеров в условиях переработки обладает свойствами аномально-вязких неньютоновских жидкостей [65]. Полимерам в этом состоянии присуща способность к высокоэластическим деформациям. Существование аномалии вязкости полимеров требует определения функциональной зависимости между эффективной вязкостью и скоростью сдвига (или напряжением). В настоящее время разработано и создано большое количество реометров, на которых можно экспериментально определять реологические свойства термопластов. [c.114]

Большой класс связующих представляют полимеры. Это вязкоупругие материалы, которые даже при комнатной температуре под нагрузкой в различной степени ползут. Если в них поддерживается постоянная деформация, то напряжения релаксируют или до нуля, или до некоторого другого значения. Их диаграммы напряжение — деформация чувствительны к скорости деформации, а модуль имеет тенденцию к увеличению с увеличением этой скорости. Короче, это материалы со свойствами, зависящими от времени. Соответствующие свойства, которые позднее будут использованы при разработке временной модели композитов с полимерными матрицами, представлены в разд. III. [c.280]

В заключение следует отметить, что температурные границы прочност- ых свойств полимеров существенно зависят от скорости деформации повышение этой скорости и уменьшение времени действия нагрузки смещает эти границы в области высоких температур. [c.57]

Существенную роль в описании свойств аморфных полимеров играет диаграмма деформационно-прочностных состояний (рис. 4.93). Как уже отмечалось, в зависимости от температуры аморфный материал находится в одном из трех физических состояний стеклообразном (на рис. 4.93—область упругих деформаций), высокоэластическом (на рис. 4.93 — область высокоэластических деформаций) и вязко-текучем (на рис. 4.93 — область необратимых деформаций). На рис. 4.93 изображены предельные напряжения, т. е. напряжения, при которых материал разрушается — по-разному в разных температурных областях. Все температурные границы смещаются к высоким температурам с увеличением скорости деформации (в особенности при ударе) и уменьшением продолжительности действия нагрузки. Проследим за поведением материала в каждой из температурных областей, рассматривая соответствующие диаграммы напряжений [c.341]

С изменением температурного режима в аморфных полимерах свойство вынуждаемой эластической деформации проявляется как способность замораживания упругих деформаций последнее состоит в следующем. Если нагреть лист линейного полимера до возникновения в нем каучукоподобного состояния и придать ему путем прессования некоторую форму и охладить полученное таким образом изделие с сохранением его формы (т. е. не снимая пуансона, при помощи которого производилось прессование), то при комнатной температуре эта форма оказывается устойчивой. Однако если описываемое изделие нагреть выше определенной температуры, то оно приобретает вновь форму листа. Следовательно, во-первых, деформации, имевшие место при прессовании, были упругими, во-вторых, охлаждение изделия после прессования, с сохранением его формы, приводило к так называемому замораживанию указанных упругих деформаций. [c.350]

Из сказанного следует, что только стеклообразное состояние является тем единственным из физических состояний полимеров, которое может быть осуществлено у любых аморфных высокомолекулярных веществ. Рассмотрим теперь несколько подробнее причины таких важных свойств высокополимеров, как способность к течению и каучукоподобная эластичность. При деформации образца высокополимера, например при его растяжении, могут происходить два процесса. [c.47]

Механические свойства и их изменения под влиянием различных факторов. Полимеры отличаются наличием определенного запаса прочности и в то же время способны к значительным механически обратимым (высокоэластическим) деформациям. При определенных величинах напряжения и деформации пластические массы, подобно металлам, подчиняются закону Гука. Выше определенного предела линейная зависимость между напряжением и деформацией нарушается и пластмасса начинает течь , приобретая при относительно небольшом увеличении напряжения значительную остаточную деформацию. [c.390]

Рассмотрим кратко механизм об1)емной прочности полимеров. Разрушению в [юлимерах предшествует значительная вязкотекучая деформация в окрестностях треи(ин1)1, сопровождающаяся рассеянием энергии упругой деформации. Сложность оценки прочности полимеров состоит в том, что они могут находиться в нескольких физических состояниях, которые су[цественно отличаются по механическим свойствам и механизмам разруп1ения. Наличие в полимерах двух резко различающихся типов взаимодействия между атомами больших химических сил (связей), действующих вдоль цепных макромолекул, и малых сил (слабых связей) мсжмолекулярного взаимодействия определяет возникновение неоднородности распределения механических напряжений в изотропных полимерах. [c.92]

Определяющие уравнения. Приведенные в предыдущем параграфе уравнения состояния теории ползучести для неодно-родно-стареющих тел характерны тем, что они линейным образом связывают напряжения и деформации. Это свойство наблюдается при умеренных напряжениях почти у всех стареющих материалов, в том числе у бетона, полимеров и т. п. [c.21]

Вибропоглощающие покрытия подразделяются на жесткие и мягкие покрытия. К жестким покрытиям относятся твердые пластмассы (часто с наполнителями) с динамическими модулями упругости, равными 10 —10 Действие этих вибропоглощающих покрытий обусловлено их деформациями в направлении, параллельном рабочей поверхности, на которую оно наносится. Ввиду их относительно большой жесткости они вызывают сдвиг нейтральной оси вибрирующего элемента машины при колебаниях изгиба. Действие подобных покрытий проявляется главным образом на низких и средних звуковых частотах. На вибропоглощение, в данном случае, кроме внутренних потерь, большое влияние оказывает жесткость или упругость материала. Чем больше упругость (жесткость), тем выше потери колебательной энергии. Покрытия такого типа могут быть выполнены в виде однослойных, двухслойных и многослойных конструкций. Последние более эффективны, чем однослойные. Иногда твердые вибропоглощаю-щие материалы применяют в виде комплексных систем (компаундов), состоящих из полимеров, пластификаторов, наполнителей. Каждый компонент придает поглощающему слою определенные свойства. [c.129]

Примечание. Деформация и коэффициент линейного расширения в цоперечном направлении определяются свойствами связующего. Представленные в таблице деформации характерны для хрупких термостойких поли.меров. Значения приведенной поперечной деформации могут быть увеличены в 2 раза, если используются пластичные, нетеплостойкие полимеры (например, ВР-907). Коэффициент линейного расширения в поперечном направлении можно изменять от 10 до 3 0 соответствующим выбором связующего. Данные соответствуют 60%-ноау объемному содержанию волокон. [c.73]

Свойства эластомеров, наполненных двуокисью кремния, значительно улучшаются при введении 1 —1,2% (от массы полимера) Н-силана в процессе размола (табл. 26). Так, модуль упругости при растяжении композита увеличивается на 150—300%, остаточная деформация снижается на 30—40%, а сопротивление истиранию (по Пико) возрастает на 55—70%. Таким образом, с помощью силановых аппретов можно повысить механические свойства, которые характерны для композитов, содержащих несажевые наполнители. Такие композиты используют для изготовления целого ряда транспортных средств и механизмов. [c.175]

На третьем участке (в) происходит уменьшение поперечных размеров шейки. Достигнув определенных поперечных размеров, шейка перестает суживаться с этого момента начинается четвертый участок диаграммы напряжений (отмечен на рис. 4.94, в буквой г). Однако шейка захватывает все больший участок по длине образца. На образце создаются области, в которых резко отличаются поперечные размеры шейки и крайних участков. К тому моменту, когда шейка распространится на всю длину образца (конец участка г), деформации достигают сотен процентов. В процессе развития шейки материал ориентируется — молекулярные цепи расправляются и располагаются вдоль образца (вдоль направления растя-нсения). Материал приобретает свойство анизотропности—большую прочность вдоль направления растяжения. Этим (ориентационным) упрочнением и объясняется тот факт, что, пока шейка не охватила по длине весь образец, утонения (сужения) ее не происходит — шейка легче распространиться на еще не охваченные ею участки, чем сужаться. Так обстоит дело до полного распространения шейки на весь образец. Скорость стабилизации поперечного сечения шейки зависит от ориентационного упрочнения материала. Если для приобретения ориентационного упрочнения, препятствующего сужению шейки, не требуется большой вытяжки, то четвертый участок диаграммы (отмечен буквой а на рис. 4.94, в) сокращается и может совсем отсутствовать, т. е. диаграмма растяжения получается без максимума (например, у целлулоида). Вообще картина растяжения различных полимеров зависит от их склонности к ориентационному упрочнению. Явление значительного удлинения образца на участке г диаграммы (рис. 4.94, в) носит название вынужденной эластичности, происхождение термина будет пояснено ниже. При разгрузках и повторных нaгpyнieнияx, в частности при колебаниях в процессе распространения шейки на всю длину образца, вследствие наличия последействия возникают петли гистерезиса (рис. 4.94, а, кривая, соответствующая температуре Т ). Наиболее широкие петли наблюдаются в области Tg. Вынужденно-эластическая деформация термодинамически необратима, при больших деформациях большая часть работы деформации переходит в тепло. Одиако от пластической деформации она отличается тем, что после разгрузки и нагрева до температуры Tg эта деформация исчезает. Отсюда название еластическая. Однако для возникновения обсуждаемой деформации необходимо довести напряжения до — предела вынужденной эластичности. Этим отличается вынуяаденно-эластическая деформация от высокоэластической, которая возникает при Т > Tg, т. е. в другом диапазоне температур, в процесса нагружения от нулевых напряжений. Отсюда становится понятным и слово вынужденная в названии деформации. Другим отличием вынужденно-эластической деформации от высокоэластической является то, что высокоэластическая деформация по устранении нагрузки исчезает без нагрева. [c.343]

Молекулы термопластичных полимеров (они имеют линейную или разветвленную структуру) не претерпевают при нагреве химических превращений, для придания пластичности их можно многократно нагревать, не опасаясь, что они потеряют свои свойства. Полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид (винипласт), полистирол, политетрафторэтилен (фторопласт), полиамиды, например, капрон — все это пластмассы, полученные на основе термопластичных полимеров. К ним же относятся эфироцеллюлозные материалы, например — целлулоид, и пластмассы на основе полиуретановых смол. Эти пластмассы обычно не содержат наполнителя, отличаются пониженной прочностью, сравнительно большой ударной вязкостью, хорошими диэлектрическими свойствами, низкой теплостойкостью. Для придания им эластичности при низких температурах и для облегчения деформации при переработке в них вводятся пластификаторы, например, камфара, олеиновая кислота, стеарат алюминия, дибу-тилфталат и пр. [c.41]

Выделение поли>1еров в отдельную группу веществ обусловлено наличием у них ряда характерных свойств. Отличие полимеров от низкомолекулярных соединений особенно резко обнаруживается в механических свойствах как их самих, так и их растворов. Действительно, для твердых тел характерны большие прочности при очень малых величинах обратимых деформаций. Для жидкостей, наоборот, свойственна способность к неограниченной деформации при отсутствии ощутимой прочности. Наряду с этим мы знаем ряд материалов, механические свойства которых являются сочетанием свойств твердых тел и жидкостей. Они прочны и способны к значительным обратимым (высокоэластичным) деформациям. Это очень многочисленная группа веществ, к которой относятся и полимеры. [c.44]

Система образования защитной полимерной пленки, В связи с тем, что граничная смазка минеральными маслами не обеспечивает необходимую защиту от износа, эксплуатационные свойства смазочных масел улучшают введением специальных противоиз-носных, антиокислительных и других присадок, что экономит расход масел и повышает долговечность машин. К этим присадкам относятся присадки на основе металлорганических соединений, что имеет некоторую аналогию с ИП. В 50-х годах была предложена смазка, содержащая компоненты полимеризующихся на контакте веществ [61]. Основой действия такой пленки являлось ее значительно большее сопротивление деформации и внедрению, чем таковое оказывает несущая жидкость. Предполагалось, что из-за нагрева участков контакта образование и схватывание пленки с металлом должно происходить на наиболее нагруженных участках, т. е. при огромных удельных давлениях, и на окисной пленке путем адсорбции или при каталитическом влиянии металла при износе окисной пленки на предельно высоких нагрузках. Как только полимерная пленка износится, увеличение трения и температуры приведет к наращиванию. новой пленки. В работе [61 ] предложен ряд маслорастворимых добавок, например смесь метилового эфира многоосновной кислоты и полиаминов, дающая полиамидный полимер трения, который эффективно снижает заедание на шестеренчатой испытательной машине Ридер . [c.15]

Основные технические характеристики ГПМ определяются химическим строением и свойствами полимеров, из которых они изготовлены, а также (в меньшей степени, в основном для пенопластов) составом газообразной фазы (табл. 84). Так, например, ГПМ, в основе которых лежат полимеры с цепным строением макромолекул, вбольшинстве случаев имеют более низкую теплостойкость и формоустойчивость, повышенную газопроницаемость и сравнительно высокие показатели прочностных свойств (табл. 84—89) по сравнению со вспененными и отвержденными полимерами трехмерной структуры. Последние (например, пеносиликон К-40, пенокарбамид мипора и пено-фенопласт ФФ), отличающиеся повышенной жесткостью и хрупкостью (в исходном состоянии), являются относительно теплостойкими их частичная деформация наблюдается при температурах, соответствующих прохождению деструктивных процессов (рис. 23). [c.142]

Для стекол характерны не длинные цепочки, как в случае полимеров, а упорядоченность на малых расстояниях и неупорядоченность— на больших (рис. 2.15). Неорганические оксиды,, из которых состоит стекло, образуют различного вида пластинчатые структуры в зависимости от добавляемых в стекло элементов. Демпфирование здесь также обусловлено процессами релаксации, протекающими после формирования стекла, причем восстановление происходит не из-за первоначального распределения мелкоячеистых сеток, а связано с условиями термодинамического равновесия [2.32—2.38]. Поскольку в стекле нет перекрестных связей, как это бывает в полимере, в нем может возникать ползучесть (т. е. непрерывное, обычно медленное увеличение деформации при действии постоянной нагрузки). Однако для полимеров с перекрестными связями статическая жесткость порой оказывается довольно большой и ползучесть может не проявиться. Путем соответствующей обработки можно придать полимерным материалам обширный набор свойств демпфирующих, прочностных, повышенной выносливости, пониженной ползучести и термоустойчивости, а также и других необходимых качеств в выбранных диапазонах температуры и частоты колебаний. Аналогичная обработка при высоких температурах применяется и для стекол. В каждом отдельном случае, разумеется, существуют те или иные естественные ограничения, которых естественно было бы ожидать, например наличие максимальной температуры, при повышении которой в данном материале могут возникать необратимые повреждения. [c.87]

Температура существенно влияет на процесс изнашивания, что обусловлено изменением упругопрочностных и фрикционных свойств полимеров и интенсификацией физико-химических процессов, происходящих в поверхностных слоях трущихся тел. Температурная зависимость изнашивания рассматривается как сложная совокупность температурных зависимостей основных свойств материала. Скорость скольжения при трении, влияя на изнашивание через температуру, имеет также самостоятельное значение, поскольку скорость деформаций в точке контакта прямо связана со скоростью скольжения. Известно, что скорость деформации полимеров влияет на их упругопрочностные и фрикционные свойства. С увеличением температуры [c.66]

ВЯЗКОУПРУГОСТЬ — свойство материалов твёрдых тел (полимеров, пластмасс и др.) сочетать свойства упругости и вязкости. В данном случае напряжения и деформации зависят от истории протекания процесса нагружения (деформации) во времени и характеризуются поглощениел энергии на замкнуто.м цикле деформации (нагружения) с постеленпым исчезновоннем деформации при полном снятии нагрузки. При этом чётко выражены явления ползучести материала и релаксации напряжений. [c.374]

Механизм высокоэластичной деформации [22]. Высокоэластичное состояние является промежуточным физическим состоянием между жидким (текучим) и стеклообразным, поэтому в комплексе механических свойств эластомера можно обнаружить элементы свойств жидкого и стеклообразного тела. В простой жидкости молекулы легко перемещаются тепловым движением. Внешнее силовое поле дает преимущество перемещению в направлении поля, что приводит к возникновению макроскопически наблюдаемого течения жидкости. Развитие высокоэластичной деформации можно рассматривать как течение звеньев или групп звеньев макромолекулы под влиянием внешних сил. С этой точки зрения полимеры (и, в частности, эластомеры) близки к жидкостям. Однако, поскольку все звенья в цепи связаны, а цепи сшиты в пространственную сетчатую структуру, то их течение ограничено связями и не является необратимым. Это соответствует твердому состоянию тела. Таким образом, при высокоэластичном состоянии возможность свободного перемещения имеют только участки цепных макромолекул при отсутствии заметных перемещений макромолекулы в целом. Тепловые движения п эиводят к многочисленным-конформациям этих участков, при которых расстояние между узлами цепей пространственной сетки намного меньше контурной длины участков цепи. Под действием внешней силы цепи изменяют свои конформации, причем проекции участков в направлении деформации удлиняются (или сокращаются). Деформация развивается путем последовательного перемещения сегментов этих участков из одного положения в другое, т. е. протекает во времени [4, 49]. Этим объясняется отставание высокоэластичной деформации от изменения внешней нагрузки. Процесс перегруппировки сегментов сопровождается преодолением внутреннего трения и, следовательно, рассеянием механической энергии. После прекращения действия внешней силы участки цепи под действием теплового движения вновь вернутся в наиболее вероятное состояние сильно свернутых конформаций. По терминологии термодинамики переход в более вероятное состояние системы связан с возрастанием энтропии. Поэтому эластомеры имеют энтропийный характер деформации деформация связана с уменьшением энтропии, а возвращение в начальное положение — с увеличением ее. На основе законов термодинамики разработана статистическая (кинетическая) теория деформации и прочности полимеров, устанавливающая связь механических характеристик с температу-4 51 [c.51]

Деструкции при нагреве свыше 150° С при отсутствии воздуХй, Работы по совершенствованию силиконовых резин и созданию новых полимеров позволяют ожидать появления в промышленности материалов, пригодных для уплотнений подвижных соединений и масляных сред. Решение этой проблемы имеет большое значение, так как силиконовые резины обладают очень хорошими релаксационными свойствами и высокой скоростью восстановления деформации. О значительно лучших динамических свойствах манжет из силиконовой резины говорится, например, в статье Хирано[38]. [c.57]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...