Разрушение кристаллических полимеров

При многократном повторении ударов происходит очень сильное снижение ударной работы, необходимой для разрушения испытуемых образцов при кратковременном испытании, что особенно относится к слоистым стеклопластикам и кристаллическим полимерам, отличающимся большой вязкостью (полиэтилен). У пресс-масс на базе фенолформальдегидных смол можно наблюдать [c.63]

На кривой зависимости напряжения от деформации для кристаллических полимеров переходы выражены более резко (рис. 9.7). После возникновения шейки (конец участка А) удлинение образца происходит при постоянном напряжении (участок С). На участке С шейка распространяется на всю длину образца, и только после этого дальнейшая деформация образца происходит при возрастающем напряжении (участок О) и заканчивается его разрушением. [c.223]

Значительное увеличение температуры может двояко влиять на разрушение полимеров. С одной стороны, повышенная температура может облегчить перемещение дефектов внутри кристаллических образований, способствуя более быстрому распространению трещин с другой стороны, возросшая молекулярная подвижность может облегчить и ускорить релаксацию напряжения или пластическое течение, не сопровождающееся разрушением. На суммарный эффект может сильно влиять метод испытания. Стойкость к растрескиванию различна в случае, если напряжения в образце создаются постоянной внешней нагрузкой или в результате приложения постоянной деформации. При повышении температуры стойкость к растрескиванию уменьшается до тех пор, пока не будет достигнута температура плавления наиболее низкоплавкой фракции. Выше этой точки влияние температуры неопределенно, так как скорость релаксационных процессов резко возрастает и приводит к снижению эффекта действия напряжений. Поэтому считают нецелесообразным при сравнении сопротивляемости разрушению разных полимеров ускорять испытание путем чрезмерного повышения температуры. [c.144]

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]

Исследования прочности и механизма разрушения различных полимеров (кристаллических, аморфных твердых полимеров, линейных и пространственно-структурированных) позволили выявить временные зависимости понижения прочности полимеров (статическая усталость). [c.428]

В предыдущих главах было показано, что механические свойства полимеров сильно зависят от температуры и времени воздействия нагрузки. Характер зависимости деформации от нагрузки при постоянной скорости растяжения и различных температурах для аморфных и кристаллических полимеров показан на рис. 2.1. При низких температурах нагрузка растет практически линейно с увеличением деформации вплоть до момента разрушения, которое происходит хрупко. При более высоких температурах достигается предел текучести, и нагрузка снижается перед тем, как произойдет разрыв, иногда при этом образуется шейка. Это пластическое разрушение, происходящее, однако, при малых деформациях (обычно 10—20%). При более высоких температурах происходит упрочнение при деформации и шейка стабилизируется, что обусловливает холодное течение полимера. Удлинения в этом случае обычно велики. Наконец, при температурах выше наблюдается зависимость деформации от нагрузки, характерная для каучуков. [c.258]

В условиях длительной ползучести, когда идет процесс постепенного накопления повреждений (разрушений), механизм разрушения существенно усложняется. Рассмотрим подробнее механизм разрушения в условиях статической усталости на примере кристаллических полимеров. [c.261]

Разрушение при растяжении кристаллических полимеров II и III групп в интервале температур ниже Т . их аморфной фазы подчиняется тем же закономерностям, что и разрушение полимеров I группы в стеклообразном состоянии (рис. 1.11, кривые 1—3). В области температур Гс Т < Гпл разрушение полимеров II и III групп [c.32]

В кристаллических структурах наблюдается упорядоченность в расположении макромолекул дальнего порядка— упорядоченность взаимного расположения макромолекул наблюдается в любых частях полимера, удаленных друг от друга. Основными типами структурных образований в кристаллических полимерах являются кристаллы и сферолиты (когда условия процесса кристаллизации не способствуют образованию микрокристаллов). Из данных структур низкими механическими свойствами характеризуются крупнокристаллические структуры вследствие своей неоднородности, в результате чего в них возникают трещины, приводящие к разрушению полимера. [c.83]

Разрушение линейных полимеров в стеклообразном и кристаллическом состояниях осуществляется в результате разрывов химических связей. Все изложенное [c.77]

При анализе экспериментальных результатов и объяснении физических причин небольшого износа и силы трения при фрикционном взаимодействии некоторых металлов, в частности политетрафторэтилена с металлами, часто не учитывается такой важный момент, как способность полимеров к образованию жидкокристаллических структур. Сущность жидкокристаллического состояния (ЖКС) заключается в том, что некоторые вещества благодаря своему особому молекулярному строению при достижении температуры, соответствующей разрушению трехмерной кристаллической решетки, не переходят непосредственно в изотропную жидкость, а сохраняют упорядоченность во взаимном расположении молекул. [c.97]

Если в высокоэластичных полимерах изнашивание по своей природе является фрикционным (повреждение обусловлено силами трения), то изнашивание более жестких и хрупких полимеров происходит в основном в результате микрорезания. На интенсивность изнашивания сильно влияет структура материала. При трении с граничной смазкой преобладание кристаллических областей в полимере над аморфными обеспечивает более высокую его твердость и износостойкость. Между тем увеличение степени кристаллизации ухудшает стойкость при абразивном изнашивании. Дело в том, что даже при повышении твердости за счет увеличения кристаллических областей она остается в несколько раз ниже твердости абразива, поэтому фактор повышения твердости оказывается неэффективным. Уменьшение эластичности полимера, по мнению А. М. Когана и Д. Я. Соболева, создает более благоприятные условия для начала срезания абразивными частицами микрообъемов материала, при срезе отделяются большие объемы, чем при фрикционной природе разрушения поверхности. [c.159]

Примерок структурно-избирательной коррозии может служить преимущественное разрушение аморфных участков полиэтилена, полипропилена в N02 конц. ныо и т. д. [З]. В результате этого процесса происходит обогащение полимера кристаллической фазой. [c.69]

Показатели прочности конкретной пластмассы определяются механическими испытаниями образцов в прессах. Они проводятся так же, как испытания стали, чугуна, бетона, дерева и других материалов. Прочность пластмасс характеризуется нагрузкой в момент разрушения образца, отнесенной к единице первоначальной площади поперечного сечения. Пластмассы, основу которых составляют кристаллические и упорядоченные полимеры, имеют подобно стали предел текучести, который для них является характеристикой несущей способности вместо предела прочности у аморфных пластмасс (см. рис. 4, г). [c.24]

Под действием ионизирующих излучений (ИИ) могут происходить необратимые изменения структуры диэлектрика, которые называют радиолизом. В полимерах радиолиз приводит к структурированию-образованию связей между молекулами, а также к деструкции — разрушению молекул. В результате изменяются физико-химиче-ские свойства полимеров (температура п тавления кристаллических полимеров, термопластичность, химическая стойкость, растворимость), механические свойства (разрушающее напряжение, модуль упругости, хрупкость) электрические свойства (электрическая прочность, удельное объемное и поверхностное сопротивление). Радиолиз керамических диэлектриков происходит в результате поглощения значительно больших доз ИИ. В процессе действия ИИ контролируются изменения прежде всего механических свойств диэлектрика. Во многих случаях необратимые изменения механических свойств определяют изменения электрических свойств—электрической прочности и электрического сопротивления диэлектрика. [c.192]

При длительном статическом нагружении появляется вынуж-денно-эластич еская деформация и прочность понижается. С увеличением скорости деформирования не успевает развиваться высо-козластическая деформация и появляется жесткость, иногда даже хрупкое разрушение. Более прочными и жесткими являются кристаллические полимеры. Предел прочности термопластов составляет 10—ЮО.АШа. Модуль упругости (1.8—3,5)10 МПа. Они хорошо сопротивляются усталости, их долговечность выше, чем у металлов. Предел выносливости составляет 0,2—0,3 предела прочности, При частотах нагружения свыше 20 Гц происходят разогрев материала и уменьшение прочности. [c.451]

При нагружении твердого тела иооцесс разрушения включает обычно три стадии — инициирование трещины, ее стабильный рост при возрастающей или постоянной нагрузке и нестабильное распространение трещины. Однако не во всех материалах реализуются все три стадии разрушения. В хрупких материалах, всегда имеющих внутренние дефекты, такие как слабые границы зерен в некоторых керамических материалах или поверхностные царапины в минеральном стекле или хрупких полимерных стеклах, представляющие собой зародышевые (начальные) трещины, две первые стадии могут отсутствовать. В менее хрупких материалах, таких как аморфно-кристаллические полимеры или пластичные металлы, нестабильному распространению трещин предшествует их инициирование и стабильный рост по механизму образования микротрещин в полимерах или скопления дислокаций в металлах. Однако, если инициирование и стабильный рост трещин протекают ке всегда, то их нестабильное прорастание всегда является конечной стадией разрушения. [c.52]

Порошковые наполнители полимеров используют в промышленных масштабах главным образом для снижения стоимости и улучшения технологических свойств материалов. За исключением отдел -.ных случаев такие наполнители практически не влияют на механические свойства композиций. Применяемые в промышленности наполнители состоят из частиц различной формы с большим разбросом по размерам — от искусственных стеклянных микросфер до окаменелых моллюсков (мела). Прочность и вязкость разрушения полимерных композиционных материалов с порошковыми наполинтслями зависят от формы и размеров частиц наполнителя, их содержания, прочности сцепления с полимерной матрицей, вязкости разрушения матрицы и (в отдельных случаях) частиц наполнителя. При анализе этих свойств необходимо разделить полимерные композиционные материалы с дисперсными наполнителями на хрупкие (на основе стеклообразных полимеров типа отвержденных эпоксидных и полиэфирных смол) и нехрупкие (на основе частично кристаллических полимеров с высо- [c.69]

При холодной вытяжке растяжение полимеров сопровождается образованием шейки, которое начинается в локализованной области образца. Оно выражается в резком уменьшении площади поперечного сечения образца в этой области по сравнению с остальной частью образца при сохранении общей нагрузки на образец. Холодная вытяжка после предела текучести проявляется в деформационном упрочнении полимера, иначе материал разрушился бы по уменьшенному сечению. Деформационное упрочнение возникает в результате молекулярной ориентации, сопровождаю-щейея возрастанием модуля упругости и разрывной прочности. Деформационное упрочнение кристаллических полимеров может быть обусловлено также перекристаллизацией в процессе деформирования [192]. При дальнейшем растяжении шейка удлиняется до тех пор, пока весь образец не подвергнется холодной вытяжке. Холодная вытяжка любой части образца наступает при критической деформации, предетавляющей собой естественную степень вытяжки данного материала, которая зависит от температуры, степени ориентации и других факторов. При дальнейшем растяжении образца после прекращения холодной вытяжки напряжение резко возрастает, и быстро наступает разрушение. В процессе холодной вытяжки полимерные цепи ориентируются в направлении растяжения. [c.177]

Охвачен широкий круг вопросов механики разрушения, начиная с микромеханизмов деформации и разрушения кристаллической решетки, инженерных подходов к задачам механики разрушения и заканчивая математическим анализом образования, слияния и развития дефектов материала. Рассмотрены физика и механика микроразрушения, включая образование и рост микротреш ин разных видов. Даны основные положения и методы линейной и нелинейной механики разрушения вместе с соответствуюш и-ми критериями разрушения. Уделено внимание избранным специальным проблемам механики разрушения, включая механизмы деформирования и разрушения полимеров. Подробно представлены математические методы решения плоских задач теории упругости при конечных деформациях в условиях физической и геометрической нелинейности. Даны многочисленные примеры расчета перераспределения полей напряжений и деформаций при разных вариантах поэтапного многоступенчатого нагружения многосвязных областей. [c.2]

Хорошим модельным материалом для изучения разрушения на атомномолекулярном уровне являются ориентированные аморфно-кристаллические полимеры. Исследования, проведенные на таких объектах, обнаружили следующие закономерности [46] [c.60]

При сварке на установках, не оснащенных микропроцессорной аппаратурой, оптимальный режим определяют экспериментально, изменяя амплитуду А колебаний рабочего конца инструмента на холостом ходу (инструмент не контактирует с деталями), продолжительность t включения УЗ и давление р прижима инструмента к детали. Комбинация пар параметров во всех случаях влияет на качество соединения в большей мере, чем отдельный параметр. Оптимальная их комбинация обеспечивает передачу от инструмента к соединяемым участкам деталей необходимой для осуществления сварки энергии в течение экономически оправданного времени. Сложность расчетного определения потребной энергии связана с влиянием на ход процесса большого числа факторов типа термопласта, формы и размера деталей, объема размягчаемого материала, указанных параметров режима. Амплитуда является основным параметром, определяющим мощность колебаний. Она должна быть такой, чтобы не соответствовать П1астку резкого подъема кривой t =/(А) (рис. 6.39), так как иначе процесс сварки будет протекать очень медленно. В результате теплоотвода из зоны шва в случае сварки при малых значениях А качественного соединения может вообще не произойти. При высоких же А нужно строго следить за t, так как слишком длительное включение УЗ приводит к разрушению ПМ. При УЗ-свар-ке кристаллизующихся термопластов требуются более высокие значения Лиг, чем при УЗ-варке аморфных термопластов (рис. 6.39). Установки с повышенной мощностью необходимы и при сварке ПКМ на основе тугоплавких частично кристаллических полимеров типа ПЭЭК. Коэффициент усиления амплитуды в таких установках доходит до 1 2,5. Наиболее значимой для качества соединения является комбинацияр-А. Чтобы минимизировать расслоение ПКМ при их УЗ-сварке применяют дополнительный прижим материала в околошовной зоне. Современной [c.399]

Высокоэластичное и вязкотекучее состояния наблюдаются и у кристаллических полимеров. У сетчатых полимеров вязкотекучего состояния не отмечается, В высокоэластичном состоянии полимеры способны претерпевать чрезвычайно большие обратимые деформации без разрушения. Температуры переходов полимеров из одного состояния в другое температура стеклования и температура текучести являются основными характеристиками аморфных полимеров (табл, 121). Температура стеклования характеризует теплостойкость материала детали, если по условиям эксплуатации она должна оставаться твердым телом (например, зубчатое колесо) она характеризует морозостойкость материала, если деталь должна находиться все время в высокоэлас тич ном состоянии (автомобильные шины, кабельная изоляция, уплотнительные детали). Введение в полимер пластификаторов снижает температуру стеклования полимеров. [c.140]

Широкие исследования влияния времени на прочность кристаллических полимеров и аморфных твердых полимеров проведены А. П. Александровым, Г. М. Бартеневым, В. А, Каргиным, А. И. Китайгородским, Ю. С. Лазуркиным, А. К. Малмейстером, Г. Л. Слонимским и др. При малых напряжениях кристаллические полимеры, пластмассы при обычных, а каучуки и резины при низких температурах ведут себя как обычные твердые тела. Однако после достижения некоторого значения напряжения в наиболее слабом месте образуется шейка , в которую переходит с течением времени весь образец, после чего вновь происходит растяжение до полного разрыва. Отметим, что, несмотря на сходство, механизм образования шейки кристаллического полимера и аморфного твердого полимера различен. Механизм разрушения аморфных полимеров, находящихся в стеклообразном состоянии, исследован Г. М. Бартеневым (1960, 1964, 1966). [c.429]

На рис. 7.3 показана интегральная кривая распределения для полиэтилена, полученная Кауш-Блекеном при испытании на длительную прочность в идентичных условиях 500 образцов. Видно, что справедлив логарифмический нормальный закон распределения долговечностей. Полученные нами интегральные кривые распределения длительной прочности для полиэтиленов высокой и низкой плотности на 50 образцах при температуре 60, 70° С и напряжениях 30, 70 кгс/см подтверждают справедливость логарифмически нормального закона распределения долговечностей для этих материалов. Особенности диаграмм длительной прочности ПЭВП можно объяснить, если проанализировать механизм разрушения частично кристаллических полимеров. [c.258]

Наличие двух типов хрупкого разрушения ПЭВП можно объяснить, используя представления о двух конкурирующих термоактивационных кинетических процессах разрушения, развивающихся в частично кристаллических полимерах с момента приложения растягивающего напряжения обратимого процесса рекристаллизации (разрушения на надмолекулярном уровне) и необратимого процесса статической усталости (разрушения на молекулярном уровне) и завершающихся в зависимости от преобладания одного из них либо появлением шейки, либо хрупким разрывом соответственно. [c.262]

Процесс рекристаллизации можно рассматривать как трехстадийный процесс плавления (разрушения) изотропной сферолитной структуры и собственно рекристаллизации. На первой стадии вследствие разрыва межмолекулярных связей изотропная сферо-литная структура разрушается (плавится) до составляющих меньшей степени упорядоченности, но более подвижных. При этом кристаллический полимер аморфизуется. На второй стадии подвижные элементы разрушения сферолитов ориентируются в направлении силового поля, создавая предпосылки для начала третьей заключительной стадии—формирования кристаллических образований фибриллярного типа. После завершения этой стадии в каком-либо поперечном сечении образца скачкообразно появляется локальное сужение —шейка, которая затем распространяется по всей длине рабочей части образца. Предполагается, что все три стадии имеют термоактнвационно-кннетическую природу, протекая под действием силового поля и флуктуаций энергии тепловых колебаний макромолекул, а возможно и структурных составляющих более высокой организации. [c.262]

В свою очередь, процесс статической усталости, который приводит к хрупкому разрыву, согласно современным представлениям, есть термоактивационный результирующий процесс разрыва и восстановления (рекомбинации) валентных связей в макромолекулах, обусловленный флуктуациями энергии тепловых колебаний атомов. Специфика хрупкого разрушения частично кристаллических полимеров состоит в том, что при сравнительно умеренных напряжениях, когда разрыв носит квазихрупкий или хрупкий характер, побочный процесс рекристаллизации оказывает сильное противодействие на доминирующий процесс статической усталости. Процесс статической усталости развивается в объеме образца неравномерно вследствие концентрации напряжений в заостренных вершинах микротрещин, образующихся из различного рода дефектов, и локализуется в окрестностях их вершин. Вместе с тем, концентрация напряжений создает благоприятные условия и для развития процесса рекристаллизации, который также усиливается с ростом напряжений. При определенных условиях это может привести к формированию микро-тяжей (рис. 7.5) Б окрестностях вершин микротрещин, т. е. микрошеек, ориентированных вдоль силового поля растяжения. Сформи-262 [c.262]

Объектом исследования служил кристаллический полимер — полиэтилен высокой плотности (ПЭВП). Для исследований взяты образцы ПЭВП, разрушенные на воздухе в условиях ползучести 276 [c.276]

В полимерах в основном изучается релаксация при деформациях сдвига. Во всех случаях обнаруживается весь.ма широкий и практически непрерывный спектр времен релаксации. Сравнительно хороню изучены экспериментально и тео1)етически процессы, связанные с сегментной диффузией полимерных цепей в растворах и в области перехода каучук — стекло. В твердых (стеклообразных и кристаллических) полимерах на фоне широкого сплошного спектра обнаруживаются изолированные релаксационные области, связанные с движением отдельных групп. В каучуках наблюдается широкий спектр, связанный с разрушением и восстановлением межмолекулярных связей. [c.285]

В большинстве случаев, однако, покрытия из органодисперсий полимеров получают при нагревании (табл. 3.1). Это особенно относится к дисперсиям, изготовленным на основе кристаллических полимеров. Коалесценция их частиц (образование однофазной системы) возможна только после разрушения кристаллических образований, т. е. выше Тпл. Между тем степень коалес-ценции частиц является фактором, определяющим все основные свойства покрытий. Наиболее трудно удовлетворяется это условие в случае лиофобных дисперсий. Например, для обеспечения гарантированной сплошности покрытий дисперсии фторопластов и пентапласта наносят большим числом слоев (3—12). [c.55]

Все конструкционные термопласты прн нормальных температурах находятся в твердом состоянии (кристаллическом нлн застеклованном). Выше температуры стеклования (Тст) аморфные пластмассы переходят в эластическое (резиноподобное) состояние. Прн дальнейшем нагреве выше температуры плавления (7 пл) кристаллические полимеры переходят в аморфное состояние. Выше температуры текучести Гт и кристаллические, и аморфные пластмассы переходят в вязкотекучее состояние Все эти изменения состояния обычно описываются термомеханическимн кривыми (рнс. 37.2), являющимися важнейшими технологическими характеристиками пластмасс. Образование сварного соединения происходит в интервале вязкотекучего состояния термопластов. Реактопласты при иагреве выше претерпевают радикальные процессы и в отличие от термопластов образуют пространственные полимерные сетки, не способные к взаимодействию без их разрушения, иа что требуется применение специальных химических присадок [c.484]

Фторопласт-4 является аморфно-кристаллическим полимером. Разрушение материала происходит при температуре выше 415°С. Он стоек к воздействию растворителей, кислот, ш,елочей, не смачивается водой. Применяют его для изготовления труб, вентилей, кранов, насосов, мембран, уплотнительных прокладок, манжет и др. [c.29]

Обычно физический процесс разрушения можно разделить на три основные стадии, а именно (1) образование трещины, (2) ква-зистатический рост трещины и (3) динамическое распространение трещины. Из всех этих трех стадий разрушения наиболее сложен процесс зарождения трещины обычно упоминаются такие параметры, как зернистая структура для кристаллических материалов, скопление дислокаций, локальная молекулярная конфигурация для полимеров и др. Механический смысл значения этих параметров находится вне поля нашего рассмотрения. [c.214]

Рис. 30. Диаграмма растяжения пластмасс а — вязкие аморфные и кристаллические термопласты А, В, С — точки разрушения полимеров с различными относительными молекулярными массами (М < Л/g < Мс) 6 — упкие термопласты и реактопласты вязкие термопласты с ориентированной структурой по направлению воздействия заштрихованная область — допустимые

Диффузия молекул в полимерах отличается от диффузии в кристаллических веществах. Отличия обусловлены большими размерами и массой молекул полимеров и их малой тепловой энергией. С процессом диффузш связаны структурные изменения в материалах, которые могут ухудшать их физические и механические свойства. Диффузия в значительной степени определяет кинетику физико-химических процессов, обусловливающих разрушение материалов, ползучесть, старение, коррозию и др. Адсорбция газов или жидкостей из внешней среды приводит к ухудшению диэлектрических свойств изоляционных материалов, понижает прочность металлов и изменяет другие свойства. [c.110]

При разрушении полимеров с большими высокоэластическими предразрывными деформациями (резины, кристаллические неориентированные полимеры, при деформации которых образуется шейка ) трудно оценить значение истинного напряжения, действующего на разрываемые связи. В этом случае большое значение приобретают релаксационные деформационные процессы в объеме [c.114]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...