|
|
|
Главная --> Справочник терминов Прочности происходит Поскольку компоненты тензора напряжений о,; симметричны, то параметры прочности также обладают следующей симметрией: стпие чего межмолекулярное взаимодействие ориентированного образца больше, чем неориентированного. Это приводит к уменьшению коэффициента у в ^равнении (5) (стр 223) и к повышению прочности. Поскольку с ориентированном полимере все химические связи цепей главных валентностей расположены преимущественно в одпснт направлении, для разрушения образца требуется одновременно порвать большое число химических связей, если при разрыве пет скольжения. Следовательно, разрывное напряжение более низкую прочность из-за уменьшения площади поперечного сечения. На практике часто наблюдается некоторое уменьшение и разрывного напряжения из-за неравномерного действия щелочи, в результате которого образуются участки более глубокого проникновения. Это прежде всего относится к штапельному волокну, так как в местах сгибов извитого волокна наблюдается более сильное воздействие щелочи. Пряжа, выработанная из штапельного волокна, имеет дополнительную потерю прочности после воздействия щелочью вследствие уменьшения сцепления элементарных нитей при их утонении. Комплексная нить имеет меньшую потерю прочности, поскольку трение между элементарными нитями не имеет такого значения, как в пряже. стоне чего межмолекулярное взаимодействие ориентированного образца больше, чем неориентированного. Это приводит к уменьшению коэффициента у в ^равнении (5) (стр 223) и к повышению прочности. Поскольку в ориентированном полимере все химические связи цепей главных валентностей расположены преимущественно в одном направлении, для разрушения образца требуется одновременно порвать большое число химических связей, если при разрыве пет скольжения. Следовательно, разрывное напряжение Действительно, с ростом длины нахлестки средние напряжения снижаются до тех пор, пока не достигнуто некоторое значение, после которого соединение «исчерпало» свою несущую способность. Дальнейшее увеличение длины нахлестки не приводит к повышению прочности, поскольку расширяется средняя часть клеевого соединения с невысоким уровнем напряжений. Следовательно, нет необходимости в слишком большой длине нахлестки, так как при этом прочность соединений может практически не повышаться, а масса конструкции и ее стоимость увеличиваются. Действительно, с ростом длины нахлестки средние напряжения снижаются до тех пор, пока не достигнуто некоторое значение, после которого соединение «исчерпало» свою несущую спо-юбность. Дальнейшее увеличение длины нахлестки не приводит к повышению прочности, поскольку расширяется средняя часть клеевого соединения с невысоким уровнем напряжений. Следовательно, нет необходимости в слишком большой длине нахлестки, так как при этом прочность соединений может практически не повышаться, а масса конструкции и ее стоимость увеличиваются. стоне чего межмолекулярное взаимодействие ориентированного образца больше, чем неориентированного. Это приводит к уменьшению коэффициента у в ^равнении (5) (стр 223) и к повышению прочности. Поскольку в ориентированном полимере все химические связи цепей главных валентностей расположены преимущественно в одном направлении, для разрушения образца требуется одновременно порвать большое число химических связей, если при разрыве пет скольжения. Следовательно, разрывное напряжение Очевидно, что все исследования, направленные на сближение теории с экспериментальными данными по кривым удлинений — напряжений в не зависимости от того, какой области этих кривых они касаются, имеют непосредственное отношение к вопросу о природе прочности, поскольку они описывают процесс деформации, в котором происходят перестройки в структуре материала вплоть до его разрушения. Существует оптимальное соотношение между содержанием армирующих волокон в материале и их характеристиками [6]. При увеличении относительного содержания полимерного связующего в композиции наступает снижение прочности, поскольку уменьшается содержание стеклянных волокон, в основном воспринимающих нагрузку при приложении напряжения. При снижении же содержания полимерного связующего ниже определенного предела прочность материала также уменьшается вследствие недостаточной прочности связи волокон и нарушения условий, обеспечивающих совместную работу обоих компонентов. Прочность армирующих волокон наиболее полно реализуется в пластике при условии некоторой оптимальной, но не максимальной прочности их сцепления с полимерным связующим. При максимальной прочности сцепления разрушение происходит в области упругих деформаций при низком напряжении [563, 388]. Отметим, что несоответствие истинного и теоретического значений прочности — общая проблема, возникающая при изучении монолитных материалов и адгезионных соединений. Как известно, теоретическая прочность твердого тела также значительно превосходит его реальную прочность [1; 50; 52, с. 26; 53, с. 29; 54, с. 10; 55, с. 153]. И это обстоятельство рассматривается не столько как доказательство несовершенства теоретических расчетов, сколько как прямое свидетельство огромных неиспользованных резервов прочности, заключенных в самом материале. Значительные успехи, достигнутые в повышении прочности твердых тел, основаны прежде всего на реализации этих скрытых резервов [56, 57]. В адгезионных соединениях также имеется значительный резерв прочности, поскольку одних молекулярных сил на границе раздела фаз вполне достаточно для того, чтобы обеспечить высокую адгезионную прочность. Известны, однако, отклонения от указанной зависимости. Прежде всего это относится к испытаниям эластомеров при больших скоростях деформации: прочность с увеличением скорости деформации изменяется немонотонно [63, с. 207]. Некоторые эластомрры в процессе деформации кристаллизуются, и именно это обстоятельство объясняет причину аномальной скоростной зависимости прочности, поскольку кристаллизация изменяет степень ориентации и упрочнения материала в зоне разрыва. Снижение разрывного напряжения в области высоких скоростей деформации вызвано, как правило, тем, что материал теряет способность к вытяжке и ориентации [63]. На рис. 57 представлена в общем виде предлагаемая схема непрерывного хроматографического разделения смесей на неподвижном адсорбенте. В качестве адсорбента в этом случае могут быть использованы не только угли, но и любые другие сорбенты независимо от их механической прочности, поскольку адсорбент неподвижен и не происходит его истирания и разрушения. В этом случае можно использовать не только обычные твердые адсорбенты, но и различные носители, частицы которых покрыты пленкой растворителя, т. е. разделительные агенты газо-жидкостной хроматографии. Физико-механические показатели солевых вулканизатов зависят от ряда факторов, из которых доминирующими являются концентрация карбоксильных групп и природа катиона солевой сшивки. С увеличением содержания метакриловой кислоты в сополимере возрастают напряжение при удлинении 300% и сопротивление разрыву вулканизатов. Особенно сильное увеличение прочности происходит в бутадиен-стирольном карбоксилсодержащем полимере при повышении содержания метакриловой кислоты до 2—3% (рис. 2) [1]. С увеличением радиуса катиона наблюдается линейное возрастание напряжения при удлинении 300% и сопротивления разрыву резин из СКС-30-1. Максимальными сопротивлением, разрыву и эластичностью в широком температурном интервале характеризуются резины с Ва2+ [7]. эрозии. Снижение механической прочности происходит и при обра- Варьирование продолжительности и температуры выдержки образцов позволяет изменять модуль упругости пленок клеев в широких пределах. Например, значение Е пленки, сформированной в течение 3 сут при комнатной температуре, при 80 °С равно да 10 МПа (точка 3 на рис. 5.10, а), а в результате дополнительного прогрева при этой температуре в течение 15 мин возрастает до 30 МПа (точка 4). Аналогично изменяется и прочность соединений (см. рис. 5.10,6). Прочность соединений, сформированных при комнатной температуре, при 60 °С снижается втрое, а для соединений, сформированных при 120°С, такое же снижение прочности происходит при 110°С. Это обусловлено различием в физическом состоянии пленок при 60 °С. к уменьшению его прочности, снижению адгезии на границ^ раздела и изменению поля внутренних напряжений. Уменьшение адгезии в клеевых соединениях может происходить по несколь, ким причинам. Наиболее очевидной из них является конкурентная адсорбция воды на поверхности раздела, в результате чего как полагали [108—110], разрушаются физические адгезионные связи. Однако в дальнейшем было показано [111 —113], что всм можен также и иной механизм разрушающего действия влаг; При исследовании влияния влажности и степени отвержд ния на прочность соединений, склеенных композицией, состояид из смолы Эпикот 828 и ДАДФМ и отвержденной при 100°С-3 ч -f- при 180°С—1 ч показано, что с повышением влажной прочность этих соединений снижается и стабилизация свойп наступает после выдержки в течение 5—10 сут (табл. 5.1S; Если предположить, что снижение прочности происходит в результате разрыва водородных связей, то при устранении пр; чин, вызвавших разрушение, возможно их восстановление. Тогда прочность соединений после вакуумирования при 90 °С должна быть равна или близка к первоначальному уровню. Однако такая зависимость не наблюдается. Оказалось, что соединения с частично отвержденным клеем (130°С в течение 1 ч) межу чувствительны к действию воды, несмотря на то, что их исхо:; ная прочность (17 МПа) ниже прочности соединений, склееннн" полностью отвержденным клеем. После выдержки в течен<[ 35 сут при 100%-ной влажности и 90 °С она снижается на 10 -12%. Если же проводить отверждение по указанному выше двухступенчатому режиму, то при этих же условиях испытания про"! ность снижается примерно на 50%. В то же время значение-конечной прочности как в первом, так и во втором случае, примерно одинаковы. Можно предположить, что значительное снч жение прочности соединений с полностью отвержденным клее-обусловлено более интенсивным гидролизом ковалентных связей [112]. Температурные изменения модуля упругости клея ВК-9, от-ержденного только при комнатной температуре, имеют более ложный характер. Как и в первом случае, с повышением тем-ературы наблюдается резкое уменьшение модуля, но после до-тижения минимального значения он начинает расти при даль-:ейшем повышении температуры. При этом значение модуля симптотически приближается к значению условно-равновесного юдуля пленки, сформированной при повышенной температуре. Варьирование продолжительности и температуры выдержки >бразцов позволяет изменять модуль упругости пленок клеев : широких пределах. Например, значение Е пленки, сформиро-,энной в течение 3 сут при комнатной температуре, при 80 °С >авно ?»10 МПа (точка 3 на рис. 5.10, а), а в результате допол-штельного прогрева при этой температуре в течение 15 мин воз->астает до 30 МПа (точка 4). Аналогично изменяется и проч-юсть соединений (см. рис. 5.10,6). Прочность соединений, сформированных при комнатной температуре, при 60 °С снижается ггрое, а для соединений, сформированных при 120°С, такое же :нижение прочности происходит при 110°С. Это обусловлено >азличием в физическом состоянии пленок при 60 °С. к уменьшению его прочности, снижению адгезии на границе раздела и изменению поля внутренних напряжений. Уменьшение адгезии в клеевых соединениях может происходить по несколь, ким причинам. Наиболее очевидной из них является конкурентная адсорбция воды на поверхности раздела, в результате чего как полагали [108—ПО], разрушаются физические адгезионны? связи. Однако в дальнейшем было показано [111 —113], что всм можен также и иной механизм разрушающего действия влаг: При исследовании влияния влажности и степени отвержд ния на прочность соединений, склеенных композицией, состояик из смолы Эпикот 828 и ДАДФМ и отвержденной при 100°С-3 ч -f- при 180°С—1 ч показано, что с повышением влажной прочность этих соединений снижается и стабилизация свойс! наступает после выдержки в течение 5—10 сут (табл. 5.IS; Если предположить, что снижение прочности происходит в результате разрыва водородных связей, то при устранении пр; чин, вызвавших разрушение, возможно их восстановление. Тогда прочность соединений после вакуумирования при 90 °С должна быть равна или близка к первоначальному уровню. Однако такая зависимость не наблюдается. Оказалось, что соединения с частично отвержденным клеем (130°С в течение 1 ч) мету чувствительны к действию воды, несмотря на то, что их исхо:; ная прочность (17 МПа) ниже прочности соединений, склееннн • полностью отвержденным клеем. После выдержки в течен<[ 35 сут при 100%-ной влажности и 90 °С она снижается на 10 -12%. Если же проводить отверждение по указанному выше двухступенчатому режиму, то при этих же условиях испытания npo'i ность снижается примерно на 50%. В то же время значени!'. конечной прочности как в первом, так и во втором случае, примерно одинаковы. Можно предположить, что значительное снч жение прочности соединений с полностью отвержденным клее-обусловлено более интенсивным гидролизом ковалентных связей [112]. Однако, как было показано В. Г. Эпштейном с сотрудниками, при смешении полистирола с бутадиен-стирольным каучуком на стадии латекса эффект усиления не зависит от температуры совмещения, причем такие смеси не удается полностью разделить фракционированием5'33. В случае наполненных резин34-35 увеличение прочности происходит до содержания полистирола 100 вес. ч. на 100 вес. ч. каучука, в то время как при отсутствии наполнителей прочность повышается лишь до содержания его в смеси 30 вес. ч. Однако, как было показано В. Г. Эпштейном с сотрудниками, при смешении полистирола с бутадиен-стирольным каучуком на стадии латекса эффект усиления не зависит от температуры совмещения, причем такие смеси не удается полностью разделить фракционированием5-33. В случае наполненных резин34-35 увеличение прочности происходит до содержания полистирола 100 вес. ч. на 100 вес. ч. каучука, в то время как при отсутствии наполнителей прочность повышается лишь до содержания его в смеси 30 вес. ч. На рис. III.8 приведены кривые изменения прочности при растяжении эпоксидных стеклопластиков после выдерживания в течение различного времени (до 1 года) в агрессивных средах [111]. Наиболее значительное уменьшение прочности происходит за первые 2 мес. В последующем эти изменения невелики. В толуоле эпоксидные смолы обладают высокой стойкостью и изменения прочности практически не происходит. Наобо- Следует различать деструкцию клея и деструкцию адгезионных связей. В первом случае при снижении прочности происходит когезионное разрушение по клею, а во-втором разрушение имеет адгезионный характер. В зависимости от действия того или иного фактора различают термическую, термоокислительную, гидролитическую деструкцию. Реже клеи в соединениях подвергаются фотолизу или радиолизу.. "s*- Силы капиллярной контракции не в меньшей степени оказывают влияние и на второй физико-механический показатель — излом, но только до Fа=175 кГ/см2. Для этого показателя особенно существенное значение имеет гибкость структуры бумаги. Дальнейший рост сил капиллярной контракции вызывает появление многочисленных дополнительных вторичных сил связи, которые придают системе хрупкость. Падение этого вида прочности происходит также за счет снижения средней длины волокна (деструкция). Кривые б (рис. 4) и в (рис. 3) хорошо это иллюстрируют. При весовом показателе 228 дцг  Первоначальной конденсации Преимущественное направление Присутствии определенных Присутствии относительно Первоначальной структуры Присутствии перекисных Присутствии персульфата Присутствии платиновых Первоначальное образование |
- |
Навигация