ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Теории прочности ориентированных твердых полимеров из "Прочность и разрушение высокоэластических материалов" Влияние ориентации на прочность твердого полимера легко понять из флуктуационной теории прочности. [c.142] В неориентированном материале из каждых трех сегментов цепей, находящихся в данном иоперечном сечении образца, в среднем один расположен вдоль оси растяжения, а два—поперек. Последние при растяжении только перемещаются в результате преодоления межмолекулярных сил, а первый—испытывает разрыв по химической связи. В предельно ориентированном состоянии все сегменты расположены параллельно направлению растяжения и все они рвутся по химическим связям. [c.142] Теоретическая прочность полимера равна числу рвущихся химических связей в единице поперечного сечения образца, умноженному на максимальное значение квазиупругой силы химической связи . Для предельно ориентированного состояния это определение теоретической прочности вполне точно, так как межмолекулярные связи в разрыве практически не участвуют. [c.142] Если / = Го, то максимально возможное упрочнение при ориентации /г=3. Обычно I превышает в несколько раз. Например, для натурального каучука / = 12 А, Гд=4 А. Следовательно, его прочность (ниже в аморфном неориентированном и ориентированном состоянии различается в 7 раз. Для жесткоцепных рыхло упакованных твердых полимеров I больше и соответственно больще упрочнение ири ориентации (10—15-кратное), но в процессе вытяжки возникают новые опасные дефекты—микротрещины, снижающие эффект упрочнения. [c.143] Из уравнений (IV. 3) и (IV. 4) следует, что со/со = п. [c.144] Таким образом, изменение у связано главным образом с изменением числа разорванных химических связей на 1 см пути трещины и лишь во вторую очередь с изменением мел молекулярно-го взаимодействия. [c.144] Прочность ориентированного кристаллического полиамида примерно в 3 раза больше прочности неориентированного. Для аморфных полимеров отношение этих прочностей должно быть больше, так как прочность изотропного аморфного полимера ниже, чем изотропного кристаллического, а прочности предельно ориентированного полимера в аморфном и кристаллическом состояниях практически одинаковы . [c.145] Что касается энергии активации процесса разрыва, то учет межмолекулярных связей в механизме разрыва должен приводить к небольшому различию этих величин для ориентированного и неориентированного полимера для неориентированного С/ должна быть больше из-за добавочного влияния межмолекулярных сил. [c.145] Действительно, внимательный анализ данных Журкова и Абасова подтверждает указанное различие для некоторых полимеров, которое невелико и составляет примерно 10%. [c.145] По данным Шибера рассчитапа зависимость прочности вискозных волокон от ориентации (рис. 84), которая хорошо согласуется с уравнением (IV. 6). [c.146] Сяо основываясь на предложенной им молекулярной модели полимера, разработал ряд вариантов статистической теории прочности ориентированных полимеров. Согласно его расчетам, максимальная прочность (при одноосной ориентации) превышает прочность неориентированного образца в 6 раз, тогда как по Алфрею прочность может увеличиваться так сильно только при ориентации и одновременной кристаллизации полимера (прочность за счет одной ориентации увеличивается только в 3—4 раза). Сяо вычислил также прочность ориентированного образца в поперечном направлении к ориентации и показал, что ее уменьшение, найденное путем расчета, находится в соответствии с экспериментальными данными. [c.146] Кружки—экспериментальные данные. [c.147] На рис. 85 приведены построенные по Сяо теоретические кривые влияния одноосной и двухосной ориентации на прочность при растяжении вдоль и поперек направления ориентации, теоретические зависимости сопоставлены с данными для полистирола и полиэтилена. [c.147] Расчетные методы Сяо представляют большой практический интерес и являются более точными, чем другие. [c.148] Вернуться к основной статье