|
|
|
Главная --> Справочник терминов Разрывной деформации Волокно Плотность, кг/м3 Разрывная прочность, МПа Разрывное удлинение, % Модуль упругости, ГПа Комплексный показатель Разрывная прочность волокон типа ПРД-49 приближается к 3-109Па, а модуль упругости превосходит 15-1010Па и это далеко не предел. При температурах выше температуры стеклования Тс развитие высокоэластической деформации начинается с момента нагруже-ния и, таким образом, разрыву полимера предшествует высокоэластическая деформация. Из диаграммы прочностных состояний (см. рис. 11.4) следует, что выше Тс наблюдается разрывная прочность, падающая с температурой по экспоненциальному закону вида Заметим, что несмотря на необычайно высокую термостойкость фенольных волокон, они все же несколько уступают волокнам на основе ароматических полиамидов. При 150°С фенольные волокна сохраняют первоначальную массу, но при этой температуре их разрывная прочность и удлинение заметно снижаются [17]. Ориентация оказывает значительное влияние на механические свойства кристаллических полимеров 6-т, На рис. 103 представлены деформационные кривые для предварительно ориентированного полиамида, испытанного в направлении ориентации. Из рисунка видно, что ориентированные кристаллические полимеры обладают более высоким разрывным напряжением и значительно меньшим относительным удлинением в направлении ориентации по сравнению с деформацией в направлении, перпендикулярном ориентации {см. стр, 219), С понижением температуры величина деформации уменьшается, а разрывная прочность закономерно увеличивается. Предварительно ориентированный образен полиамида хрупко разрушается толъко кри —170° С ь Разрывная прочность, ГПа 1,8(5 2.-15 2.45 1 .52 Для изготовления бортовых колец велошип применяется стальная омедненная проволока или однопроволочный металлокорд с цинковым, медным или латунным покрытием. Обычно диаметр бортовой проволоки составляет 1,6 мм, разрывная прочность 1,4 -1,9 кН/мм . Применение проволоки диаметром 2,0 мм позволяет исключить операцию изоляции бортовых колец. Ориентация высокополимеров приводит к существенному изменению их физико-механических и структурных свойств. Так, например, при ориентации волокнообразующих полимеров повышается разрывная прочность и термостойкость, понижается температура хрупкости и т. п. С физической точки зрения, ориентация волокнообразующих полимеров представляет собой процесс, при котором изотропная полимерная система, состоящая из беспорядочно расположенных структур, переходит в анизотропную (ориентированную), т. е. приобретает анизотропию физических свойств. Сама по себе анизотропия молекул или структурных элементов не приводит к анизотропии полимерной системы в целом, так как она сглаживается в среднем беспорядочным расположением молекул друг относительно друга, и материал остается изотропным. Для возникновения макроскопической анизотропии свойств необходимо какое-то внешнее воздействие, которое создает преимущественное направление в расположении структурных элементов [50]. Внешние силы могут вызвать в полимере такое перемещение отдельных структурных элементов, что он не сможет вернуться в прежнее по- Из этих данных видно, что в результате ориентации существенно возрастает разрывная прочность и уменьшается величина относительного удлинения волокна. При вытяжке происходит ориентация полимерных цепей (макромолекул) вдоль оси волокон, в результате чего повышается их разрывная прочность и уменьшается величина относительного удлинения при растяжении. При фиксации волокон в напряженном состоянии они могут давать частичную усадку или не усаживаться вообще, вследствие чего их разрывная прочность несколько повышается. Внутренние напряжения при этом снимаются в меньшей степени, чем при фиксации волокна в свободном состоянии. На деформацию кристаллических полимеров оказывает существенное влияние величина молекулярной массы. При этом кривые растяжения для различных линейных полимергомологов накладываются друг на друга, отличаясь только величиной разрывной деформации, которая тем ниже, чем короче полимерные цепи. Низкомолекулярные образцы разрушаются при малых деформациях без образования «шейки». На деформацию кристаллических полимеров оказывает существенное влияние величина молекулярной массы. При этом кривые растяжения для различных линейных полимергомологов накладываются друг на друга, отличаясь только величиной разрывной деформации, которая тем ниже, чем короче полимерные цепи. Низкомолекулярные образцы разрушаются при малых деформациях без образования «шейки». тация. С дальнейшим понижением температуры прочность понижается до тех пор, пока при температуре хрупкости не достигнет прочности, характерной для полимера в хрупком состоянии. Такой характер температурной зависимости прочности объясняется тем, что при растяжении одновременно идут два процесса: молекулярная ориентация и рост трещин или надрывов. Первый процесс приводит к упрочнению, а второй—к ослаблению мате_ риала. С понижением температуры скорость роста трещин и над_ рывов уменьшается и процесс разрушения замедляется. Это приводит к возрастанию разрывной деформации, а следовательно, к увеличению молекулярной ориентации, которая в свою очередь еще больше замедляет рост трещин. Все это приводит к резкой температурной зависимости прочности материала в высокоэластическом состоянии. для обоих режимов при 30 °С. Для первого режима начальная максимальная деформация е является в то же время и разрывной; для второго режима максимальная разрывная деформация больше начальной вследствие увеличения е из-за вытяжки образца под действием периодически действующей нагрузки. Соответственно этому на рис. 123 для режима /=const приведены две характеристики: для начальной и для разрывной деформации. Сравнивая два режима испытания при одинаковых начальных максимальных деформациях, видим, что второй режим оказывается более «жестким»; при одинаковых разрывных деформациях, наоборот, более «жестким» оказывается первый режим испытания Увеличение степени вулканизации (увеличение ?\0 приводит. по данным Резниковского и др.23, к монотонному возрастанию прочности и изменению по кривой с максимумом разрывной деформации при режиме s=const (прочность и деформация характеризовались амплитудами напряжения и деформации знакопеременного изгиба при заданной «ходимости» образца 10° циклов). в значительной степени определяется именно релаксационным процессом, т. е. ростом усилия f. В этих формулах v — частота флуктуации сегментов: v = —voexp(af0/kT); t — время; ю — частота флуктуации скелетной связи; б—примерно половина разрывной деформации связи; U — энергия разрыва связи. Допускается, что в момент разрыва t=t и v?>l, т. е. f = = fo ('I,5n2v01/a- Это позволяет путем ряда упрощений [47] вычислить долговечность после подстановки (5.43) в (5.44). Рис. 5.13. Температурная зависимость разрывного напряжения ггр, рассчитанного на поперечное сечение в момент разрыва (а) и разрывной деформации fip (б) ПЭТФ (Л /Л /// — области хрупкого, квазихрупкого и пластического состояний). Для полимеров в низкопрочном состоянии из схемы прочностных состояний (см. рис. 3.4) следует существование трех температурных областей: хрупкого (/), квазихрупкого (//) и пластического (///) состояний и температур хрупкости Гхр и квазихрупкости Ткхр, разделяющих эти области. На рис. 5.13 приведены температурные зависимости прочности и разрывной деформации полиэтилентерефталата, полученные на разрывной машине. В области /, лежащей ниже Гхр = —20°С (точка Л), материал находится в хрупком состоянии (разрывная деформация составляет несколько %). В области II (между точками А и В) материал находится в квазихрупком состоянии; прочность в этом состоянии (61 МПа) выше хрупкой прочности (50 МПа). В области ///, располагающейся выше температуры квазихрупкости ГКхр=45°С, образец сильно деформируется и упрочняется с возрастанием степени ориентации вплоть до точки разрыва D. Кроме того, в этих работах в хрупком состоянии на температурных зависимостях ширины линии ЯМР, скорости ползучести разрывной деформации наблюдаются слабые скачки, что указывает на проявление мелкомасштабных релаксационных процессов типа у, р и других. Из данных по температурной зависимости разрывного напряжения и разрывной деформации следует, что температура хрупкости исследуемого ПЭТВ Гхр=—20 °С, а температура квазихрупкости 7KXp»500C. Таким образом, температурная область исследования 20—50 °С относится к квазихрупкому разрушению, как и в случае большинства других полимеров, исследованных на долговечность [5.4]. При деформировании текучих полимеров в различных режимах нагружения предельное состояние характеризуется значениями полной разрывной деформации е*, ее упругой составляющей е^ и предельными значениями напряжения а*. Пластическая составляющая полной деформации, отвечающая моменту разрыва е/, находится как разность ej? = е* — ej. Если в ходе растяжения а = const, то интерес представляет рассмотрение зависимостей Е* (сг), е* (0) и е/ (а). Сопоставление этих функций между собой (рис. 6.16) отчетливо  Разнообразными органическими Разнообразной структуры Разогретая резиновая Разрывным напряжением Расщепление фуранового Разрывного удлинения Разработаны различные Разработано несколько Разработан промышленный |
- |
Навигация