Главная --> Справочник терминов Прочности полиэтилена Анализ отдельных партий катализатора показывает большой разброс в физико-химических свойствах. Например, среднее квадратичное отклонение механической прочности (в процентах от ее среднего значения) составляет 40% и более, а прочности отдельных гранул отличаются в пять и более раз. Наблюдается также большое различие в физико-механических свойствах между отдельными партиями катализатора. Например, встречаются партии, средняя прочность гранул которых превышает 450 и более Н/гран., в то же время вырабатываются партии с прочностью менее 180 Н/гран. В то же время данные табл. 1.1 не подтверждают простой связи между значениями прочности отдельных цепей и состоящих из них твердых тел. Модули Юнга блочных образцов на Для получения волокон высокой прочности необходимо выбирать полимеры: с большой энергией когезии, что достигается при очень плотной упаковке макромолекул, так как энергия межмолекулярного взаимодействия резко уменьшается с увеличением расстояния между молекулами. Поэтому сырьем для получения особо прочных волокон служат не жесткоиешше полимеры, имеющие, как правило, полярные заместители (например, целлюлоза или ее эфиры), а полимеры о очень гибкими ц-епялш /лолгшролллегт и др.), при ориентации которых гораздо легче осуществляется плотная упаковка. При ориентации таких полимеров получают так называемые «сталепидобяьге волокна», прочность которых (~120 кГ/А1мг) достигает прочности отдельных марок сталей. Если учесть, что плотность полимера примерно'в 8 раз меньше, чем стали, то прочность полимера, рассспгшгпая гга единнпу дгассы, уже в па-стоящее время больше прочности стали в четыре раза. Дальнейшие исследования структур полимеров дадут возможность создавать еще более прочные полимеряые материалы. Для индивидуального соединения энергию все* сил межмолекулярного взаимодействия называют энергией когезии. Когезия - сцепление частиц вещества (ионов, атомов, молекул), составляющих одну фазу, обусловленное межмолекулярным взаимодействием. Количественной характеристикой когезии служит плотность энергии когезии (ПЭК); она эквивалентна работе удаления находящихся в единице объема молекул на бесконечно большое расстояние друг от друга. У низкомолекулярных соединений эта энергия равноценна энергии отделения молекул от конденсированной фазы с их переходом в газообразную фазу, и поэтому ПЭК можно определить по теплоте испарения (или сублимации). У полимеров в отличие от низкомолекулярных соединений из-за большой длины цепей суммарный эффект всех сил межмолекулярного взаимодействия оказывается очень высоким, и энергия когезии будет больше энергии прочности отдельных ковалентных связей в макромолекуле. При нагревании легче разорвать макромолекулы, чем оторвать их друг от друга. Для получения волокон высокой прочности необходимо выбирать полимеры с большой энергией когезии, что достигается при очень плотной упаковке макромолекул, так как энергия межмолекулярного взаимодействия резко уменьшается с увеличением расстояния между молекулами. Поэтому сырьем для получения особо прочных волокон служат не жесткоиепные полимеры, имеющие, как правило, полярные заместители (например, целлюлоза ил» ее эфиры), а полимеры с очень гкбкими цепяцн {полипропилен и др.), при ориентации которых гораздо легче осуществляется плотная упаковка. При ориентации таких полимеров получают так называемые «сталеподобньге волокна», прочность которых (~- 120 КГ/Л1М2) достигает прочности отдельных марок сталей. Если учесть, что плотность полимера примерно'в 8 раз меньше, -чем стали, то прочность полимера, расстетаЕгггая па единицу массы, уже в настоящее время больше прочности стали в четыре раза. Дальнейшие исследования структур полимеров дадут возможность создавать еще более прочные полимерные материалы. Шорыгин и Скоблинская86, изучив эту реакцию в растворе жидкого аммиака с многочисленными эфирами жирного и ароматического рядов, показали степень прочности отдельных соединений по отношению к металлическому натрию. Кроме того, авторы обнаружили, что при расщеплении происходят перегруппировки. Например, при расщеплении О-толил-трифеннл-метилового эфира образовались О-крезол и трифенилметан, при расщеплении дифеннлово-го эфира — фенол. Для получения волокон высокой прочности необходимо выбирать полимеры с большой энергией когезии, что достигается при очень плотной упаковке макромолекул, так как энергия межмолекулярного взаимодействия резко уменьшается с увеличением расстояния между молекулами. Поэтому сырьем для получения особо прочных волокон служат не жесткоиепные полимеры, имеющие, как правило, полярные заместители (например, целлюлоза ил» ее эфиры), а полимеры с очень гкбкими цепяцн {полипропилен и др.), при ориентации которых гораздо легче осуществляется плотная упаковка. При ориентации таких полимеров получают так называемые «сталеподобньге волокна», прочность которых (~- 120 КГ/Л1М2) достигает прочности отдельных марок сталей. Если учесть, что плотность полимера примерно'в 8 раз меньше, -чем стали, то прочность полимера, расстетаЕгггая па единицу массы, уже в настоящее время больше прочности стали в четыре раза. Дальнейшие исследования структур полимеров дадут возможность создавать еще более прочные полимерные материалы. поэтому при деформации в некоторых элементах сетки возникают значительные перенапряжения, приводящие к образованию очагов разрыва, в то время как большая часть материала находится при меньших напряжениях. В резине, с активным наполнителем значительная часть цепей пространственной сетки адсорбирована на поверхности частиц наполнителя, причем силы связи полимерных цепей с частицами сажи больше, чем между цепями, но меньше прочности отдельных цепей и пространственной сетки в целом. Вследствие этого перенапряжения в сетке не могут превышать сил взаимодействия частиц наполнителя с цепями каучука. Если перенапряжение на каком-либо участке станет больше сил сцепления каучука с наполнителем, произойдет отрыв (десорбция) напряженной цепи и она разгрузится, вместо того чтобы разорваться. В то же время слабонапряженные цепи не отрываются от частиц наполнителя и принимают на себя часть нагрузки. Таким образом, в наполненной резине напряженке распределяется между элементами ее пространственной сетки более равномерно. Разрыв наступает тогда, когда прекращается процесс выравнивания напряжений благодаря десорбции цепей. Современный уровень знаний в этой области позволяет полагать, что прочность волокнистого материала ,в целом зависит от прочности отдельных волокон, прочности межволоконных связей, которые определяются, по-видимому, общей площадью контактов и силой единичной связи, а также от механических свойств пространственной сетки. Нетрудно представить, что при равной средней прочности отдельных волокон весьма важным фактором прочности материала в целом будет являться длина волокон, от которой зависят число контактов, приходящихся на каждое волокно, а также механические свойства пространственной сетки. Однако наряду с этим фактором большое значение имеет жесткость волокон (сопротивление сплющиванию), от которой зависит плотность сетки, площадь соприкосновения перекрещивающихся волокон, схематически представленных на рис. 2. Данные, полученные для серии из 300 образцов, представлены в виде интегральной кривой распределения прочности отдельных образцов (рис. 8.4) и дифференциальной кривой распределения (рис. 8.5). Функция распределения прочности записывалась в виде: прочности материала, но при 80° прочность шва снижается до 20% от прочности полиэтилена при той же температуре. Рие. 7.24. Зависимость электрической прочности полиэтилена от плотности образца Рис. 51. Изменение прочности полиэтилена при многократной переработке в Рис. 87. Теоретическая кривая зависимости прочности полиэтилена от ориентации (по Сяо37) и экспериментальные данные. Было установлено [413, с. 192, 414, с. 120], что функция длительной прочности в переходной области (от хрупкого к пластическому разрушению) претерпевает разрыв, свидетельствующий о принципиальном различии механизмов пластического и хрупкого разрушения. Эксперименты подтверждают кинетическую концепцию рекристаллизации и ее обратимость. Д. Ф. Каган и Л. А. Кантор [413, с. 192; 414, с. 120] обнаружили аномалию длительной хрупкой прочности полиэтилена — эффект инверсии (переход от одного механизма разрушения к другому) как следствие конкурирующего взаимодействия обоих процессов разрушения. Изучение длительной прочности полиэтилена высокой плотности показало [475, с. 15], что время от хрупкого разрыва тр зависит от среднелогарифмической молекулярной массы М0 и дисперсии S2 в соответствии с уравнением Требование увеличить прочность полимерного 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- Рис. 71. Зависимость электрической прочности полиэтилена высокой плотности при давлении 0,69 МПа (/) и 1,38 МПа (2). Пробой при постоянном токе; образцы толщиной 2 X 0,076 мм с прижимными цилиндрическими электродами диаметром 6,5 мм. Рис. 72. Влияние облучения на зависимость электрической прочности полиэтилена от температуры: Рис. 74. Сравнение зависимостей электрической прочности полиэтилена от температуры в случае пробоя при постоянном напряжении за время 10— 30 с (/, 2) и на импульсах длительностью Ю-6 с (3), Пробой в однородном поле на образцах со сферической выемкой (/, 3) и со сферическими электродами, залитыми эпоксидной смолой (2). Рис. 76. Зависимость электрической прочности полиэтилена от толщины образцов в однородном электрическом поле (образцы со сферической выемкой): Присутствии некоторого Присутствии незначительных Присутствии однохлористой Присутствии органических Присутствии палладиевых Присутствии переходных Присутствии переносчиков Присутствии первичного Присутствии платинового |
- |
|