|
|
|
Главная --> Справочник терминов Разрывное удлинение где ар — разрывное напряжение, у — структурный параметр [41]. Разрушение полимеров в области высоких температур ф Механика разрушения эластомеров ф Механизм прочности и разрушения эластомеров ф Уравнение долговечности эластомеров ф Разрывное напряжение эластомеров Закономерности релаксации напряжения и вязкого течения эластомеров ф Долговечность и разрывное напряжение эластомеров ф Инвариантность энергии активации различных процессов Важнейшей характеристикой прочностных свойств является долговечность тл (время, в течение которого нагруженный образец не разрушается), отражающая кинетический характер процесса разрушения. В инженерной практике используются понятия кратковременной и длительной прочности. Кратковременная прочность 0Р (или разрывное напряжение) обычно определяется на разрывных машинах при заданных режимах скорости нагруже-ния и скорости деформации. Характерное время до разрушения —• порядка 102 с. Длительная прочность обычно определяется при нагружении статическими или переменными нагрузками, малыми по сравнению с пределом прочности <Тр. Кратковременная и длительная прочность полимеров относятся к технической прочности, которая обычно значительно ниже так называемой теоретической прочности материала с идеальной структурой. В качестве примера для иллюстрации предельных состояний полимера рассмотрим диаграмму (рис. 11.1) нагрузка—деформация для полимера при различных температурах (либо при различных скоростях деформации). Кривая / соответствует хрупкому разрушению образца, при котором наблюдаются лишь упругие деформации. В этом случае разрывное напряжение 0Р равно пределу прочности полим-ера. Кривая 2 соответствует разрушению полимера выше температуры хрупкости Гхр в нехрупком (стеклообразном) состоянии, при котором разрушению предшествует вы-нужденноэластическая деформация. Последняя развивается в полимере при достижении предела вынужденной эластичности ав [11.6; 11.7]. При переходе напряжения через значение сг=ав об- разец теряет устойчивость: малому приращению напряжения соответствует большое приращение деформации. В этом случае под прочностью полимера понимается предел вынужденной эластичности. Разрывное напряжение ар несколько больше -ав, так как в процессе вытяжки полимер упрочняется. Материал в этом случае характеризуется двумя предельными состояниями: <ав и ар. При относительно высоких температурах в высокоэластическом состоянии наблюдается диаграмма растяжения (кривая 3), напоминающая кривую растяжения пластичного металла. В качестве предельного напряжения здесь вводится предел пластичности ап> Деформационные свойства, в том числе механические потери, являются проявлением релаксационных свойств полимеров. Влияние механических потерь на процесс разрушения поставило более широкую проблему о взаимосвязи релаксационных свойств (деформационных) и процессов разрушения в полимерах. Эта важная проблема находится в стадии развития как в теоретическом [10; 11.20], так и в экспериментальном плане [11.21; 11.22]. Так, замечено, что прочность испытывает на температурной зависимости скачкообразные изменения при температурах у- и (3-релаксационных переходов, когда изменяется молекулярная подвижность в цепях полимера. В стеклообразном состоянии существует ряд характерных температур (релаксационных переходов), в которых долговечность претерпевает изменение. Для исследования природы деформации и разрушения полимера в стеклообразном состоянии изучались ползучесть, долговечность, разрывное напряжение и ширина линии ЯМР в широком температурном интервале. Установлены следующие принципиальные положения. Разрушение полимеров в области высоких температур Q Механика разрушения эластомеров ф Механизм прочности и разрушения эластомеров ф Уравнение долговечности эластомеров ф Разрывное напряжение эластомеров Начиная от точки А с увеличением времени воздействия на материал разрывное напряжение будет проходить обратный путь ABCD. До точки D из-за малой скорости процесс химической коррозии не успевает существенно изменить кинетику разрушения, но при увеличении тд процесс разрыва ускоряется и кривая долговеч- ности идет ниже прямой DE. Имеются и другие причины отклонений от прямой СЕ в области малых напряжений. 12.1.5. Разрывное напряжение эластомеров Во многих работах исследовалось влияние скорости растяжения v = de,/d.t на разрывное напряжение ор. Результаты могут быть сведены в виде схематической зависимости (12.4). При обычных скоростях деформации зависимость прочности эластомера от скорости находится на линейном участке кривой (DC) и выражается следующим уравнением: Волокно Плотность, кг/м3 Разрывная прочность, МПа Разрывное удлинение, % Модуль упругости, ГПа Комплексный показатель больше, чем выше степень молекулярной ориентации. В-третьих, деформация вдоль оси ориентации характеризуется большим внутренним трением и вязкостью. Строение ориентированных линейных аморфных полимеров достаточно полно характеризуется двумя - параметрами: средней степенью ориентации макромолекул, оцениваемой, например, по коэффициенту двойного лучепреломления An и числом цепей молекулярной сетки в единице объема Nc '(или молекулярной массой цепи сетки М0). Зная эти параметры, можно довольно точно предсказывать форму диаграммы растяжения, прочность и разрывное удлинение для образцов любой молекулярной массы. С ростом величины An и NZ прочность полимера повышается независимо от его молекулярной массы. Однако оптимальная ориентационная вытяжка сильно зависит от молекулярной массы полимера; следовательно, для заданных условий вытяжки правильный выбор молекулярной массы полимера может иметь решающее значение для достижения высоких значений прочности. По существу, выбор М и соответствующих условий вытяжки (температура, кратность, скорость и т. д.) могут проводиться при использовании правила логарифмической аддитивности (см. гл. V) применительно к продольной вязкости. Степень вытяжки не определяет однозначно значение прочности и разрывного удлинения полимера. Одной и той же степени вытяжки могут соответствовать различные значения прочности, и, наоборот, одна и та же прочность может быть получена при различных степенях вытяжки. Средняя степень ориентации, определяемая двойным лучепреломлением, является более точной характеристикой ориентированного полимера. С другой стороны, прочность и разрывное удлинение не определяются одним двулучепреломлением. Образцы с одинаковым двулучепреломлением, ориентированные в различных условиях, могут разорваться на разных стадиях растяжения, хотя до момента разрыва одного из образцов диаграммы растяжения их полностью совпадают. Таким образом, по степени ориентации невозможно однозначно определить прочностные характеристики ориентированных полимеров. Однозначную связь прочности и разрывных удлинений со строением ориентированного полимера удается установить лишь в том случае, если можно учесть два параметра — среднюю степень ориентации звеньев макромолекул и число цепей молекулярной сетки в единичном объеме, так как что в результате ориентации в этом случае увеличилось как разрывное удлинение, так и прочность и модуль упругости, а также возросла работа разрушения. Температура и скорость деформации. С ростом скорости деформации или при понижении температуры прочность увеличивается, а разрывное удлинение проходит через максимум. При средних скоростях деформации lgap примерно пропорционален логарифму скорости деформации. Так, с увеличением скорости деформации полистирола с 5 до 15 мм/с прочность увеличивается с 52 до 67 МПа. Разрывное удлинение определяется в процентах от первоначальной длины образца пряжи (0,5 м). Разрывное удлинение, так же как и прочность пряжи, определяется на разрывных машинах. хлоропреновых 111 Разрывное удлинение 210 Раскатка тканей 598 Раскрой заготовок 432 ел., 598, 600 ел. На описанном выше штапельном агрегате производят стандартное волокно, имеющее разрывное удлинение 45—55%. Для производства высокопрочного волокна с низким значением разрывного удлинения проводят двухступенчатое вытягивание с нагревом цилиндров вторых станов выше 190 °С. Другим вариантом является нагрев ленты на второй ступени вытяжки на длинном плоском нагревателе (утюге) с температурой 190—210 °С. Полученное таким способом волокно отличается большой жесткостью и трудно перерабатывается. Вследствие этого в последние годы спрос на него почти прекратился. Разрывное удлинение, % ... 35—40 Разрывное удлинение, % .. 38—44 Полиэфирные мононити имеют прочность от 370—450 мН/мм2 (3 45 кгс/мм2) при диаметре 2 мм до 530—600 мН/мм2 (53—70 кгс/мм2) i диаметре 0,15 мм. Разрывное удлинение находится в пределах от 11,j для нетерморелаксированных мононитей с усадкой до 13,5% в кипяп воде, до 16,5—19% у мононитей с усадкой в кипящей воде 2—5,5% и 37,0% у мононитей с усадкой при 200 °С 2,5—6,5%.  Разнообразной биологической Разностью потенциалов Разрыхление структуры Разрывной деформации Разрывное удлинение Разработаны многочисленные Разработана технология Расщепление некоторых Разработке технологии |
- |
Навигация