ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Усталостные свойства из "Реакции полимеров под действием напряжений" Термин усталость обычно подразумевает приложение повторных деформаций. Он также иногда используется для каучуков в отношении долговременного разрушения под действием статических напряжений и химических агентов (особенно кислорода и озона). Хорошо известно, что сопротивление материала разрушению снижается, если он подвергается циклическим механическим напряжениям. Максимальное напряжение, ниже которого усталостное разрушение не происходит, много ниже, чем прочность при растяжении. Это явление имеет первостепенное практическое значение особенно для деталей из резин и пластмасс, которые в процессе эксплуатации подвергаются действию циклических нагрузок. [c.335] Приложение переменного растягивающего напряжения дает меньшее количество разорванных связей до разрушения, чем при экспериментах с монотонно возрастающей нагрузкой [187]. Например, для ПА-6, когда переменное напряжение 24 МПа накладывалось на среднее напряжение 492 МПа, число радикалов при разрушении снижалось вследствие этого примерно в 10 раз [187]. Дефриз с сотр. [183, 187] получили хорошее согласие между результатами таких экспериментов и теорией при использовании их модели разрушения полимеров. [c.336] Циклическое нагружение включает следующие процессы ориентация макромолекул механическая активация разрыва связей разрыв связей главной цепи с образованием макрорадикалов образование микрораздиров и микротрещин вследствие разрушения образца [712, 916, 1210, 1211, 1231]. Хотя образование трещин инициируется действием механического напряжения, распространение трещины может происходить, главным образом, вследствие окисления. Скорость и относительный вклад каждого из этих процессов зависят от состава полимера и от среды, в которой проводятся испытания [916, 1129, 1205, 1210, 12111. Радикалы могут реагировать с другими радикалами, акцепторами или с другими полимерными цепями, как описано в разделе 2.1. [c.336] Следует подчеркнуть, что напряжения, действующие на полимер, изменяются в ходе испытаний на циклическую усталость, так как обычно эксперимент проводят при постоянной максимальной деформации. [c.336] Подобные процессы протекают также при статических усталостных испытаниях. Эти вопросы подробно рассмотрены в обзорах [448]. Более широкое обсуждение этого вопроса выходит за пределы этой книги и изложено в специальных монографиях. [c.336] В противоположность статическим опытам, при динамическом усталостном нагружении ориентация в большей степени происходит в случае жестких молекулярных цепей (таких, как целлюлоза), чем в гибких полимерах. Сравнительные опыты были выполнены с использованием моноволокон вискозы и ПА-6 [1210, 1211]. В последнем случае ориентация возрастает со временем, так как дезориентация не успевает протекать при коротких циклах нагружения. [c.336] Испытания на усталость приводят к заметному снижению прочности корда из ПА-6. Наблюдаемое понижение прочности является только следствием снижения молекулярной массы полимера. Непрерывно изменяющаяся ориентация, образование и разрушение кристаллов превалируют над возникновением микродефектов, приводящих к образованию трещин. Развитие трещин зависит от нагрузки, температуры и природы газовой среды [1211 ]. [c.337] Испытания на усталость сшитых каучуков приводят к разрыву поперечных связей, вследствие чего наблюдается изменение способности каучука к набуханию [712, 1231 ]. Кроме того, состав полимера играет значительную роль в относительном вкладе параллельно протекающих реакций. Вследствие сопутствующих реакций окисления и изменения плотности поперечных связей способность бутилкаучука к набуханию в полярном растворителе снижается, в то время как способность к набуханию НК возрастает [1231]. Плотность поперечных связей и их способность к восстановлению после разрушения влияет на поведение каучука при испытании на усталость. Чем длиннее поперечная связь, тем выше способность молекулярной цепи к перемещению под действием приложенного напряжения. [c.337] Способность поперечных связей к восстановлению после разрушения способствует релаксации внутренних напряжений в полимере. Протекание механохимических процессов зависит от природы поперечных связей. Наиболее подвижные полисульфидные связи способствуют перераспределению поперечных связей и приложенных напряжений при динамическом деформировании полимера [556, 1129]. [c.337] Окислительные процессы могут привести к большей или меньшей степени сшивания, в зависимости от типа полимера. [c.338] В случае двухфазных систем область максимальной неоднородности механических свойств находится на границе раздела фаз. В соответствии с этим приложение циклических деформаций вызывает неравномерное распределение напряжений. При этом высокие локальные напряжения, приводящие к разрыву цепей, образованию радикалов и изменению химической структуры полимера, вызывают его разрушение [1230]. Это явление имеет большое значение для шинной промышленности. [c.338] Как уже упоминалось ранее (раздел 2.1), приложенное напряжение может механически активировать реакцию термоокисления, вызывая деформацию связей. Кроме того, установлено, что приложенное напряжение влияет на реакцию окисления, способствуя развитию трещин и увеличивая площадь соприкосновения между окисляющим агентом и полимером [448]. Действие механической активации продемонстрировано на примере процесса испытаний полимеров на усталость [322, 448, 1123, 1211 ]. Некоторые результаты, полученные Барамбоймом, представлены на рис. 7.29. [c.338] Вернуться к основной статье