Прочностные свойства полимеров

ТЗ. ПРОЧНОСТНЫЕ СВОЙСТВА ПОЛИМЕРОВ [c.56]

Повышение температуры растворителей также значительно влияет на свойства полимеров. В большинстве случаев при нагревании значительно возрастает, скорость набухания, что, естественно, приводит к изменению прочностных свойств полимера. При повышенных температурах сокращается индукционный период появления трещин и увеличивается скорость их роста [25, 26, 66]. Однако при температурах выше 80—85 °С у некоторых полимеров, например ПММА, полистирола, растрескивание не происходит [26]. Это явление объясняется тем, что указанные полимеры переходят в этой области в высокоэластичное состояние. [c.144]

Рис. 1.4. Определение показателей деформационно-прочностных свойств полимеров при растяжении по диаграмме напряжение—деформация.

Температурная зависимость модуля упругости имеет важнейшее значение для понимания механического поведения полимеров. По этой зависимости можно предсказывать ползучесть, релаксацию напряжения и деформационно-прочностные свойства полимеров. [c.42]

В ранних работах по определению влияния молекулярной массы на прочностные свойства полимеров было показано, что эти свойства определяются величиной среднечисловой молекулярной массы Л4 [39, 41, 42, 45—47]. В более поздних работах обращено внимание также на роль среднемассовой молекулярной массы УИц, [43]. Прочность стеклообразного полистирола при растяжении является функцией молекулярной массы, промежуточной между и Ми, [43]. [c.161]

Реологические и прочностные свойства полимеров существенно зависят от гидростатического давления ро, поэтому их характеристики даже при простом растяжении отличаются от характеристик при простом сжатии. [c.66]

В металлополимерных передачах улучшается теплоотвод, полнее используются прочностные свойства полимеров, снижаются потери на трение, уменьшается износ зубьев. [c.177]

Эксплуатационные нагрузки, действующие на элементы конструкций из полимерных материалов, нередко претерпевают изменения. Отсюда возникает необходимость в разработке методов расчета деформационных и прочностных свойств полимеров при переменных напряжениях. В настоящее время достаточно полно рассмотрены возможности описания механического поведения полимеров в условиях изменяющихся нагрузок при одноосном напряженном состоянии с помощью линейной теории вязкоупругости и различных вариантов нелинейной теории вязкоупругости [71, 138]. Наибольший практический интерес представляют случаи нагружения при сложном напряженном состоянии. Однако сведений о ползучести полимеров при сложном напряженном состоянии и переменных напряжениях, а также о методах теоретического описания опытных данных в научно-технической литературе крайне мало. [c.146]

Общая характеристика деформационных и прочностных свойств полимеров [c.23]

В наш век с усложнением форм строительных конструкций, появлением авиастроения, разнообразными запросами машиностроения роль методов теории упругости резко изменилась. Теперь они составляют основу для построения практических методов расчета деформируемых тел и систем тел разнообразной формы. При этом в современных расчетах учитываются не только сложность формы тела и разнообразие воздействий (силовое, температурное и т. п.), но и специфика физических свойств материалов, из которых изготовлены тела. Дело в том, что в современных конструкциях наряду с традиционными материалами (сталь, дерево, бетон и т. д.) широкое применение получают новые материалы, в частности композиты, обладающие рядом специфических свойств. Так, армирование полимеров волокнами из высокопрочных материалов позволяет получить новый легкий конструкционный материал, имеющий высокие прочностные свойства, превосходящие даже прочность современных сталей. Но наличие полимерной основы наделяет такой композитный материал помимо упругих вязкими свойствами, что обязательно должно учитываться в расчетах. Даже в традиционных материалах в связи с высоким уровнем нагружения, повышенными температурами возникает необходимость в учете пластических свойств. Все эти вопросы теперь составляют предмет механики деформируемого твердого тела. [c.7]

Влияние структуры и реакционной способности эпоксидных смол на прочность адгезионного соединения на поверхности раздела в композитах не исследовалось. Имеются данные, согласно которым потеря прочности углепластиков в результате старения может быть связана с изменением полимерной матрицы. И наконец, было показано, что вследствие разницы коэффициентов термического расширения волокна и смолы возникают остаточные напряжения в полимере и на поверхности раздела волокно — смола, что сказывается на прочностных свойствах углепластиков. [c.270]

Существуют различные классы композитных материалов, отличающиеся как областью применения, так и своими свойствами. Хотя прочностные свойства отдельных классов могут совпадать друг с другом, в этой главе будут рассмотрены только композиты с дисперсными частицами в хрупкой матрице. Понятие хрупкого поведения означает упругое состояние вплоть до разрушения и малую вязкость разрушения. Кроме керамики и перекрестно сшитых высокополимеров никакие материалы матрицы не подходят под это определение. Керамики являются наиболее хрупкими материалами и не обнаруживают текучести перед разрушением вплоть до температур, обычно превышающих половину их температуры плавления. Хрупким полимерам свойственна некоторая текучесть, но она пренебрежимо мала по сравнению с менее хрупкими полимерами (т. е. термопластами) и металлами. [c.12]

Хотя прочностные свойства композитов с дисперсными частицами как в полимерной, так и в керамической матрице подобны, цели их изготовления весьма различны. Композиты с дисперсными частицами в полимерной матрице изготавливаются и наиболее широко используются в технике, когда одновременно необходимы формуемость полимерной фазы и такие свойства, которые не присущи полимеру, но которые могут быть обеспечены наличием дисперсной фазы, обычно называемой наполнителем. Наполнитель выполняет две функции. Во-первых, это уменьшение объема более дорогого полимера. Стоимость сырья для различных фаз может различаться в 25 раз. Во-вторых, это получение улучшенных физических и термических свойств при изготовлении реального изделия, как видно из следующих примеров. [c.13]

Прочностные свойства и теплостойкость могут быть повышены, если применять в качестве связующего материала эпоксидные, полиэфирные или кремнийорганические полимеры. [c.248]

Энергетическая концепция Гриффитса рассматривает разрушение твердого тела как атермический критический процесс, поэтому она физически может быть оправдана только при очень низких температурах вблизи абсолютного нуля. Для полимеров, которые представляют собой достаточно лабильные системы с резко неоднородным характером связей, энергетическая концепция Гриффитса, основанная на статистическом описании прочностных свойств, не всегда может быть положена в основу истолкования многих наблюдаемых экспериментальных фактов [8, с. 7]. [c.112]

В нашей работе не ставится задача подробного рассмотрения процессов пластического вязкого течения, поскольку эксплуатация конструкционных полимерных материалов осуществляется, как правило, вне пределов температурной области вязкого течения, хотя в отдельных случаях при эксплуатации может иметь место наложение упругой, высокоэластической деформаций и вязкого течения, характеризуемого значительными остаточными деформациями. В зависимости от температуры и скорости приложения нагрузки механизм разрушения у одного и того же полимера может быть различным. Это в значительной степени усложняет количественную интерпретацию экспериментальных результатов по долговременной прочности, а также затрудняет прогнозирование прочностных свойств полимерных материалов. [c.120]

Деформационно-прочностные свойства кристаллических полимеров, таких, как полиэтилен и полипропилен, зависят от моле- [c.162]

Поперечное сшивание оказывает очень малое влияние на деформационно-прочностные свойства стеклообразных полимеров с высокой молекулярной массой. При этом роль зацеплений макромолекул оказывается такой же, как и роль поперечных связей. Однако многие термореактивные смолы на начальной стадии имеют [c.165]

Влияние пластификации и введения в состав сополимеров гибких звеньев на деформационно-прочностные свойства аморфных полимеров обусловлено главным образом изменением их температуры стеклования. Разность между температурой испытания и температурой стеклования Т — Т ) является важнейшим фактором, определяющим свойства этих полимеров, так как только приведение исходных кривых к-одинаковым значениям Т — Т<, дает возможность наложить имеющиеся экспериментальные данные на одну кривую [6, 25]. Помимо снижения введение пластификаторов приводит и к некоторым другим эффектам, связанным с изменением конформаций макромолекул и зависящим от того, является ли пластификатор хорошим или плохим растворителем для полимера [97—99]. [c.168]

При растяжении пенопласты обладают значительно меньшей прочностью, чем исходные полимеры. Удлинение при разрыве пенопластов, в том числе эластичных, также значительно меньше, чем исходных полимеров [1181. Деформационно-прочностные свойства пенопластов зависят от однородности ячеек пены по размерам. Более крупные ячейки служат концентраторами напряжения и их разрушение начинается раньше, чем более мелких ячеек. [c.243]

Методы теории фракталов, как правило, применяются в самых сложных разделах теоретической физики — квантовой теории поля, статистической физике, теории фазовых переходов и критических явлений. Цель монографии — показать, что идеи н методы теории фракталов могут быть эффективно использованы в традиционном, классическом разделе механики — механике материалов. Круг рассмотренных материалов достаточно широк дисперсные материалы от металлических порошков до оксидной керамики, полимеры, композиционные материалы с различными матрицами и наполнителями, полиграфические материалы. Построена статистическая теория структуры и упруго—прочностных свойств фрактальных дисперсных систем. Разработан фрактальный подход к описанию процессов консолидации дисперсных систем. Развита самосогласованная теория эффективного модуля упругости дисперсно—армированных композитов стохастической структуры в полном диапазоне изменения объемной доли наполнителя. Теория обобщена на композиты с бимодальной упаковкой наполнителей, а также на композиционные материалы с арми — рованием по сложным комбинированным схемам. Рассматривается применение теории фракталов для исследования микроструктуры и физико— механических свойств полиграфических материалов и технологии печатных процессов. [c.2]

Общие принципы характеристики деформационно-прочностных свойств полимеров и типичные диаграммы напряжение — деформация были обсуждены в гл. 1. Оценка деформационнопрочностных свойств материала с помощью диаграмм напряжение — деформация является наиболее распространенным видом механических испытаний материалов. Этот метод очень важен с практической точки зрения и получаемые результаты привычны для инженеров. Однако связь результатов таких испытаний с реальным поведением материала в изделии не так проста, как иногда кажется. Так как вязкоупругость полимеров обусловливает высокую чувствительность их механических свойств к различным факторам, диаграммы напряжение — деформация только приближенно предсказывают поведение полимера в изделии. Обычно диаграммы напряжение — деформация или даже только их характерные точки получают для одной температуры и одной скорости деформации. Для набора информации, необходимой для инженера-конструктора, требуется проведение испытаний при нескольких температурах и скоростях деформации, что занимает много времени и связано со значительным расходом материалов. Обычно имеются данные о деформационно-прочностных свойствах при растяжении или изгибе, хотя часто необходимо знать результаты испытаний при сжатии и сдвиге, в том числе не только при одноосном, но и при двухосном нагружении. Поэтому очевидно, что, используя обычно имеющиеся данные о деформационнопрочностных свойствах полимерных материалов, инженер-конструктор должен в значительной мере полагаться на интуицию и опыт, что часто приводит к перестраховке или к ошибкам при конструировании изделий. [c.152]

В некоторых случаях пластичность полимера, а не молекулярная масса, фактически определяет его прочность. Важность образования зацеплений макромолекул и выбора среднего значения молекулярной массы в определении прочностных свойств полимеров отмечены также в работах [49, 50]. Было установлено, что разрушающее напряжение при растяжении полипропилена возрастает пропорционально характеристической вязкости, что свидетельствует о большей роли среднемассовой, чем среднечисловой молекулярной массы [511. Боейр установил, что прочность полистирола возрастает пропорционально вязкости его расплава [50]. Разрывная прочность линейных и разветвленных сополимеров стирола не коррелирует четко с изменением молекулярной массы сополимеров из-за наличия-разветвлений [49]. Однако при этом для всех полимеров — и линейных, и разветвленных — экспериментальные данные укладываются на одну прямую в координатах Оь — lg т), где г — вязкость расплава. Аналогичные результаты получены для линейного и разветвленного полистирола [52]. Следовательно, зацепления макромолекул определяют не только вязкость расплавов полимеров, но и их прочность. Так как разветвленные полимеры обычно имеют меньше зацеплений, чем линейные при одинаковой молекулярной массе, прочность и относительное удлинение при разрыве разветвленных полимеров ниже. Это значит, что простые соотношения между прочностными показателями полимеров и их молекулярной массой [формула (5.4)] не точны, в действительности эта закономерность носит более сложный характер. [c.162]

Пластификаторы могут увеличивать хрупкость полимера, если полимер имеет вторичный переход в стеклообразном состоянии, интенсивность которого уменьшается при введении пластификаторов [100—104]. Типичными примерами являются поликарбонат и поливинилхлорид, введение в которые небольших количеств пластификатора превращает их из пластичных материалов в хрупкие. Влияние пластификации и введения в полимерные цепи гибких звеньев (структурная пластификация) в кристаллизующихся пдлимерах носит более сложный характер, чем в аморфных, причем эффект структурной пластификации может оказаться противоположным эффекту обычной пластификации. Пластификаторы понижают и плотность аморфной фазы и незначительно понижают степень кристалличности. В результате этого модуль упругости пластифицированного полимера, предел текучести или разрушающее напряжение уменьшаются, а удлинение при разрыве обычно повышается. Структурная пластификация резко уменьшает степень кристалличности, сокращает размер сферолитов и повышает или понижает Т .. Влияние каждого из этих факторов на деформационно-прочностные свойства полимеров уже обсуждалось. Обобщенный эффект влияния этих факторов иллюстрируется данными табл. 5.1 для сополимеров этилена с винилацетатом [105]. [c.168]

В качестве примера влияния анизотропии на деформационные п прочностные свойства полимеров приведем, полученные нами зависимости предела прочности (рассчитанного на начальное сечение) и удлинения при разрыве е от температуры для одиоосно ориентированной пленки из фторопла1рта-4. [c.136]

Момент трения, а следовательно, и сила трения возрастают при повышении давления герметизируемой среды и уменьшаются при увеличении скорости скольжения. Характер зависимости момента трения от давления герметизируемой жидкости определяется одновременным влиянием следующих факторов увеличением относительной фактической площади контакта и площади номинальной поверхности контакта при повышении давления согласно формуле (15) изменением де( юрмационных и прочностных свойств полимера с возрастанием температуры при повышении давления [c.57]

Согласно кинетической концепции разрушение и длительную прочность следует характеризовать некоторой скоростью накопления повреждений и такой интегральной величиной, как долговечность. Феноменологические исследования прочностных свойств полимеров сводятся в основном к рассмотрению температурносиловых зависимостей долговечности или скорости роста повреждений. [c.244]

Рассмотренный механизм упрочнения эпоксидно-фенольно-фурфу-рольно-формальдегидной композиции подтверждает литературные данные о возмояшости образования на поверхности полимера плотного йлоя из продуктов его взаимодействия со средой, приводящего к изменению прочностных свойств полимеров и к снижению скорости диффузии [з]. [c.55]

Прогнозирование механических свойств материалов и покрытий основывается на корреляции между механическими свойствами твердых тел и природой и энергией химической связи в веществах (кристаллах веществ), образующих твердое тело. Так, высокой прочностью обладают магнийфосфатные цементы, поскольку Mg имеет как высокие электростатические характеристики (ионный потенциал равен 5.12), так и заметную способность образовывать ковалентные связи. Для систем типа цементных прочность камня тем выше, чем выше доля ковалентности связи, при этом, однако, необходимо, чтобы координационные числа (к. ч.) катиона в цементирующих фазах не были ниже 4. Для материалов, полученных на основе связок, прочностные свойства тем выше, чем большая степень полимерности достигается при отвердевании связки — чем более сшитым получается полимерное тело. Это, видимо, имеет место в том случае, когда степень ионности связи в полимере существенна, а к. ч. катиона равно 4. При к. ч.=2- -3 образуются линейные или слоистые полимеры, макромолекулы которых в полимерном теле связаны молекулярными или водородными силами, что делает такие тела менее прочными по сравнению со сшитыми полимерами, например кварцем. С этой точки зрения высокие механические характеристики будут получаться при использовании связок на основе многозарядных элементов (А1) и особенно многозарядных -элементов (2г, Сг). [c.10]

В разделах, посвященных физико-механическим свойствам твердых тел и пленок, дано целостное изложение теории деформационных и прочностных свойств не только кристаллических и поли-кристаллических тел, но и стекол, полимеров и композиционных материалов, получивших широкое применение в РЭА и ЭВА. В них освещена также физика процессов образования тонких пленок, природа адгезии, физика процессов, контролирующих механическую стабильность и надежность пленок и адгезионных соединений. Вообще все разделы книги построены по схеме физическая природа тех или иных свойств твердых тел — физические принципы работы яриборов, использующих эти свойства, — области применения и [c.3]

Поливинилиденфторид обладает высокими прочностными свойствами, что обусловливается его высокой степенью кристалличности. Так, разрушающее напряжение при растяжении полимера составляет 492 кГ см , относительное удлинение при разрыве — 300%, предел прочности при сжатии—703 кГ1см . Химическая стойкость поливинилиденфторида также высока. Он устойчив к действию минеральных кислот, щелочей, галоидов, углеводородов. Полимер частично растворяется в ацетоне, растворим в толуоле, хлороформе, диметилацетамиде. [c.29]

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]

Газонаполненные или ячеистые пластмассы подразделяютсянаненопла-сты (замкнутые ячейки газа), поропласты или губчатые материалы (преимущественно открытые сообщающиеся поры) и сотопласты. По соотношению газовой и твердой фаз подразделяются па легкие с кажущейся плотностью 0,5 г/см облегченные (0,5—0,8 г/см ) и интегральные, в которых внешние слои изделий являются более плотными. По эластичности подразделяются на эластичные или мягкие полужесткие и жесткие. Газонаполненные пластмассы получают практически из всех известных полимеров, но они имеют пониженные прочностные свойства по сравнению с исходным полимером. Применяются в качестве тепло- и звукоизоляции, в качестве демпфирующих прослоек и в других целях без восприятия силовых нагрузок. [c.232]

Полиднсперсность, присущая полимерам, приводит к значительному разбросу показателей при определении физико-механических свойств полимерных материалов. ]Механические свойства полимеров (упругие, прочностные) зависят от их структуры, физического состояния, температуры и т. д. Полимеры могут находиться в трех физических состояниях стеклообразном, высокоэластическом и вязкотекучем. [c.439]

С (СНз)2 — (уменьшают жесткость). Это аморфный, трудно кристаллизующийся полимер. Материал термически стабилен, химически стоек, по прочностным свойствам близок к полифени-леноксиду. Полисульфон применяют в виде пленок, литых изделий и покрытий для эксплуатации при температуре от —100 до [c.459]

Наполнители могут образовывать с полимером механическую смесь или вступать с ним в химическое взаимодействие (белые сажи, органокремнеземы). Активность наполнителя по отношению к полимерному связующему веществу определяется его адсорбционной способностью и степенью полярности. При наличии химического взаимодействия повышается термостойкость полимерного материала, а также его прочностные свойства. [c.365]

Матрицами (связующими) при намотке волокном служат в основном композиции эпоксидных и полиэфирных смол и полимеров сложных виниловых эфиров. Фенопласты, кремнийорганические полимеры и полиимиды иногда применяются для изделий, работающих при высоких температурах, и электроизоляционных деталей. Эти три реактопласта трудно перерабатываются при обычных условиях намотки волокном и требуют создания внутреннего избыточного давления при отверждении для удаления продуктов реакции и остаточных растворителей. В настоящее время изучается возможность использования в качестве связующего термопластов. Наиболее перспективным является полисульфон, который имеет сравнительно высокие прочностные свойства и теплостойкость при повышенных температурах. Очевидные и весьма важные преимущества термопластов заключаются в том, что им не нужен цикл отверждения и нет проблем, связанных с жизнеспособностью и стабильностью при хранении. Эффективная технология переработки термопластов при намотке, однако, еще нигде не демонстрировалась. Прежде чем применение термопластов для этих целей станет реальностью, должна быть разработана технология покрытия волокна этими смолами и монолитизации компонента на оправке. [c.204]

Эксперименты С. В. Щербакова, М. Б. Канлина показывают, что контактная прочность образцов из пластмасс уменьшается, если они ранее находились в контакте со смазочным материалом. Дело в том, что полимеры при соприкосновении со смазочным материалом набухают. Набухание происходит постепенно, в течение длительного времени (до 60 сут.). Образцы испытывали в трех маслах приборном МВП, индустриальном и авиационном МС-20. Наибольшее набухание было в приборном масле, наименьшее — в авиационном. Наличие смазочных материалов приводит к ослаблению меж-молекулярных связей полимеров, что вызывает снижение их прочностных свойств. [c.253]

Для оценки механических свойств полимеров и полимерных материалов широко используют некоторые другие методы. Одним из наиболее важных является метод определения ударной прочности — оценка сопротивления материалов разрушению при высокоскоростном нагружении. При этом измеряют энергию разрушения образцов — показатель, имеющий важное практическое значение, но трудно поддающийся теоретическому анализу и интерпретации. Наиболее распространенными методами определения ударной прочности полимеров являютсд методы, в которых используется свободно падающий груз (шар или острый наконечник [4, 5, 11]), и маятниковые методы (по Изоду [12—14] по Шарпи [12]). Высокоскоростные методы определения деформационно-прочностных свойств при растяжении [15—16] также можно рассматривать как ударные методы. Другими типами [c.22]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...