ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Пластический разрыв полимеров из "Прочность и разрушение высокоэластических материалов" Текучесть полимеров характеризуется следующими отличительными свойствами 1) высокой вязкостью в связи с большой молекулярной массой полимеров 2) особой ролью напряжения, обеспечивающего снижение вязкости в процессах переработки 3) независимостью температурного коэффициента вязкости от многих факторов, в том числе от молекулярной массы и напряжения и 4) особой ролью высокоэластической деформации, развивающейся в вязком потоке полимера. [c.117] Таким образом, течение полимера представляется как перегруппировка микропачек пространственной сетки (разрущение их в одних местах и образование в других). Микропачки могут при этом рассматриваться как временные узлы молекулярной сетки линейного полимера. [c.118] Механизм течения реальных линейных полимеров в значительной мере находится еще в стадии уточняющихся гипотез. Один из вероятных механизмов течения, учитывающий роль временных узлов, рассмотрен в работе , исходя из независимости энергии активации вязкого течения от напряжения сдвига. Он заключается в следующем. [c.119] Перемещение сегментов из одного равновесного положения в соседнее зависит главным образом от частоты разрыва временных узлов под действием теплового движения. Напряжение способствует перемещению сегментов преимущественно в направлении действия внешней силы. В то же время напряжение уменьшает вероятность восстановления разрушенных узлов, так как способствует удалению друг от друга образующих временные узлы активных групп и участков. Отсюда следует, что с увеличением напряжения вероятность восстановления временных узлов уменьшается, а среднее число разрушенных узлов возрастает. В результате вязкость, зависящая от структуры, в данном случае от числа временных узлов, уменьшается. В то же время энергия активации остается постоянной, так как определяется не числом временных узлов, а их природой. [c.119] Рассмотренный процесс физического течения является основой для понимания пластического разрыва линейных полимеров. [c.120] Резины текут либо в результате химических реакций, включающих разрыв и восстановление химических поперечных свя-зей под влиянием относительно высоких температур или химических реагентов, либо в результате разрыва самих цепей под действием достаточно больших напряжений на макрорадикалы и их рекомбинации . [c.120] Эти механизмы химического течения обычно реализуются у резин либо при высоких температурах, либо при больших напряжениях (см. подробнее 2 и 3 главы X). [c.120] Для понимания природы пластического разрыва резин необходимо учитывать процессы химического течения. [c.120] Как известно, пластический разрыв полимеров связан со способностью этих материалов при определенных условиях течь под действием напряжений, превышающих предел текучести, или пластичности Чем выше температура, тем меньше предел текучести, пока при температуре текучести Тт он не обращается в нуль. Выше этой температуры течение полимера происходит при любых малых напряжениях. Пределы текучести линейного и пространственно-структурированного полимера сильно различаются из-за большого различия в прочности химических поперечных связей и межмолекулярных связей, ответственных за образование временных узлов сетки. Поэтому у пространственно-структурированных полимеров температура пластичности Т смещена в область высоких температур. [c.120] Существование предела текучести объясняется наличием у линейных полимеров временных узлов различной природы. Под пределом текучести следует понимать то напряжение, выше которого число разрушенных узлов достаточно велико, чтобы течение было заметным. Течение наблюдается и ниже предела текучести, но практически с ничтожной скоростью. [c.120] Пластический разрыв полимеров внешне сходен с разрывом вязких металлов. Как и у металлов, плa тичe кий разрыв полимеров наблюдается в ограниченной области скоростей деформации или времени действия нагрузок. При малой нагрузке или малой скорости растяжения происходит переход к высокоэластическому разрыву, характерному для резин. Это объясняется тем, что при напряжениях ниже предела текучести сужений не образуется и пластический разрыв переходит в высокоэластичеокий, что как раз и объясняется наличием в каучуках пространственной сетки, образованной временными узлами. Переход через предел текучести связан с преодолением и разрушением этих узлов. [c.121] По аналогии с термином вынужденная эластичность переход от высокоэластического к вязкотекучему состоянию с увеличением напряжения можно было бы назвать вынужденной текучестью . Понятно, что с повышением температуры и с уменьшением скорости деформации предел текучести уменьшается, так как разрушение временных узлов облегчается. [c.122] При длительном действии малых растягивающих напряжений перед разрывом в образце появляется много надрывов (см. рис. 72, б), причем разделение образца происходит ио наиболее опасному из них. Это связано с тем, что при нагрузках, меньших предела текучести, материал ведет себя как высокоэластический, практически не обнаруживая текучести, и разрывается без образования сужений. При пластическом же разрыве надрывы вследствие относительно быстрого растяжения не успевают прорасти прежде, чем образуется сужение. Возникающая при этом сильная ориентация молекул упрочняет материал п задерживает рост надрывов. [c.122] Такое явление аналогично разрущению пластмасс в интервале вынужденной эластичности, где при больших растяжениях образуется шейка , а при длительных разрущениях под действием малых напряжений преимущественно растут трещины серебра . [c.122] Исследование поверхностей разрыва позволяет уточнить характерные особенности пластического разрыва и перехода с уменьшением напряжения от одного вида разрыва к другому. У каучука СКС-30 при уменьшении растягивающего статического напряжения (рассчитанного на начальное сечение) от 5 до 0,2 кгс см долговечность возрастает от 1 сек до 50 ч. При этом пластический разрыв переходит в медленный высокоэластический разрыв, характерный для низкомодульной резины. [c.122] Это видно из того, что ири быстром разрыве у образца каучука СКС-30 образуется сильное сужение (рис. 73,а), где и происходит разделение образца иа две части поверхность разрыва в сужении состоит только из зеркальной зоны. При переходе к медленному разрыву под действием малых нагрузок наблюдается смешанный тип разрушения—обнаруживается лишь тенденция к сужению, а поверхность разрыва сотоит из нескольких зеркальных и шероховатых зон (рис. 73,6). При очень медленном разрыве сужение отсутствует совсем и поверхность разрыва состоит почти целиком из шероховатой зоны. Если, с другой стороны, неограниченно увеличивать скорость растяжения, то материал при очень больщих скоростях будет вести себя, как твердое тело, и пластический разрыв перейдет в хрупкий. [c.122] Предел текучести, являющийся прочностной характеристикой пластических материалов, определяется из диаграммы растяжения (рис. 74) и соответствует максимальному напряжению на диаграмме нагрузка—деформация Предел текучести может быть выражен через условное напряжение /п или через истинное напряжение ири этом = )./ , где X—кратность растяжения в момент достижения максимума напряжения. [c.123] Вернуться к основной статье