ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Исследования долговечности полимеров из "Кинетическая природа прочности твердых тел" Зависимость прочности от времени действия нагрузки, как это ясно из предыдущего, — явление, общее для всех твердых тел. Однако в некоторых материалах эта зависимость проявляется особенно сильно в условиях, близких к условиям их эксплуатации. Естественно, что именно такие материалы удобны для изучения общих закономерностей временной зависимости прочности, а их исследование важно и с практической точки зрения. Полимеры относятся как раз к такой группе материалов. Температурно-временная зависимость прочности полимеров проявляется отчетливо уже в области температур, близких к комнатной. Этим и объясняется тот факт, что влияние времени действия нагрузки на прочность было обнаружено сравнительно давно рядом исследователей как при испытаниях полимерных пленок, волокон и нитей [30, 31, 35—38], так и при испытаниях блочных образцов из пластмасс [43]. [c.76] Таким обра зом, именно в результате отдельных исследований на полимерах были сравнительно давно обнаружены эмпирические зависимости, связывающие т, о и Г, и даже высказаны предположения о термофлуктуационной природе разрушения (без конкретного анализа и выяснения физического смысла параметров уравнения). [c.76] Серьезное обоснование таким предположениям было дано лишь в результате последующих систематических исследований, выполненных в ФТИ им. А. Ф. Иоффе АН СССР [68, 91, 196—200]. Особое внимание в этих исследованиях вначале было уделено изучению ориентированных высокопрочных волокон и пленок, изготовленных из полимерных материалов вискозы (гидратцеллюлозы), ацетилцеллюлозы, капрона (поликапроами-да), полипропилена, полиакрилонитрила, полихлорвинила, лавсана (полиэтилентерефталата), тефлона (политетрафторэтилена), полиэтилена и др. [c.77] Приведены экспериментальные данные зависимости 1дт от о для триацетатных волокон при различных температурах испытания. На рис. 34, б [552] и 34, в [202] такие же зависимости приведены для волокон из полипропилена и полиэтилена. На основании данных рис. 34 на рис. 35 построены зависимости энергии активации процесса разрушения от напряжения и = (7(о). [c.77] и V согласно [196, 202, 203, 409, 559, 625]. терм согласно [390, 409, 410, 625]. [c.78] Последующие опыты в работах [196—200] были направлены на выяснение влияния ориентации и пластификации полимерных волокон, а также изменения молекулярного веса полимера, на параметры общего уравнения для долговечности. Эти исследования, как и в случае металлов, ставились с целью получения информации о молекулярно-кинетической природе процесса разрушения полимеров и для выяснения роли разрывов химических и межмолекулярных связей в процессе разрушения. [c.79] Влияние пластификации на параметры уравнения для долговечности. Изучение влияния пластификации на долговечность полимеров под нагрузкой производилось в [197, 200] путем сравнения долговечности пластифицированных и непластифициро-ванных вискозных и капроновых волокон. Испытания в этой серии опытов производились при комнатной температуре. [c.79] Влияние пластификации на. силовые зависимости эпергии активации разрушения полимеров [197]. [c.79] Результаты этих экспериментов показаны на рис. 36. Можно видеть, что пластификация полимеров (по аналогии с отжигом или легированием металлов) не затронула величины Но, а сказалась лишь на значении коэффициента у. [c.80] Таким образом, можно сделать вывод, что существенное изменение прочностных свойств полимеров при введении в них умеренного количества пластификаторов (до 20 /о) связано в основном с изменением коэффициента у в уравнении для долговечности. Коэффициенты же то и [/о в этих случаях от пластификации практически не зависят. [c.80] Влияние степени ориентации на температурно-силовые зависимости долговечности полимеров. [c.81] Капрон 1 — вытяжка в 4 раза, 2 —вытяжка в б раз. [c.81] Вискоза / — вытяжка в 3,5 раза, 2 — вытяжка в 5 раз. [c.81] Вывод о том, что при изменении ориентации и технологии изготовления полимерных волокон (что также в основном сводится к изменению их ориентации) меняется только коэффициент у, а коэффициенты то и Уо остаются неизменными, был подтвержден впоследствии результатами ряда экспериментов. Здесь можно сослаться, в частности, на работы [206, 208, 209, 213, 214]. [c.82] Зависимость параметров уравнения для долговечности от молекулярного веса полимера. При постановке исследований влияния молекулярного веса полимера на параметры уравнения для долговечности в работе [198] было обращено внимание на то обстоятельство, что при приготовлении ориентированных волокон из полимеров с разным молекулярным весом одинаковая вытяжка не обеспечивает одинаковую степень ориентации. Это затрудняет разделение влияния ориентации и молекулярного веса на прочность полимера. Поэтому в [198] был избран иной способ получения полимерных образцов одинаковой ориентации и вместе с тем разного молекулярного веса способ облучения. Применение этого метода позволило надежно разделить влияние молекулярного веса и ориентации на долговечность полимера под нагрузкой. [c.82] Влияние длины макромолекул на прочность полимеров в [198] изучалось на ориентированных и неориентированных волокнах капрона. Неориентированные волокна приготовлялись из расплава выдавливанием через фильеру. Такие волокна обладали низкой прочностью и, судя по двойному лучепреломлению, они обнаруживали лишь очень слабую анизотропию. После 4—5-кратной вытяжки при комнатной температуре волокна становились сильно ориентированными и прочными. [c.82] Молекулярный вес полимера до и после фотодеструкции измерялся вискозиметрическим методом в разбавленных растворах трикрезола или муравьиной кислоты. [c.83] Для неориентированных волокон исследование температурно-временной зависимости прочности затруднено, так как в процессе испытаний они вытягиваются и упрочняются, т. е. у оказывается переменным. Чтобы отделить эффект изменения прочности, связанный с изменением молекулярного веса, от эффекта ориентационного упрочнения, прочность неориентированных волокон в [198] измерялась при температуре жидкого азота (77 °К). Это исключало дополнительную ориентацию при определении прочности. [c.83] В табл. 7 подытожены результаты измерений молекулярного веса, прочности и приведены значения у для ориентированных и неориентированных волокон капрона после облучения. [c.84] Данные таблицы показывают, что уменьшение молекулярного веса ведет к увеличению коэффициента y как для ориентированных, так и для неориентированных волокон ). Вместе с тем значения то и Uo, судя по опытам на ориентированных волокнах (см. рис. 39), остаются при изменении молекулярного веса одними и теми же. [c.84] Вернуться к основной статье