ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Стойкость полимеров к ударным нагрузкам из "Механические свойства твёрдых полимеров" Чаще всего ударную вязкость определяют при испытаниях по Изоду или Шарпи (рис. 12.15). Принцип обоих методов состоит в том, что тяжелый маятник в копре падает на маленький брусок полимера. При испытании по Изоду брусок помещают вертикально, один конец зажимают в тиски, и маятник ударяет по другому, свободному концу. В испытании по Шарпи брусок закрепляется в горизонтальном положении, и маятник ударяет его посредине. [c.330] Практически сопротивление ударной нагрузке зависит в сильной степени от остроты вершины надреза (рис. 12.16). [c.331] Наличие надреза на образце способствует снижению разброса результатов испытания, так как уменьшает влияние случайных дефектов на условия разрушения. [c.331] Другой вид испытаний на ударную нагрузку, находящий иногда применение,— метод падающего груза. По этому методу образец в виде гантели закрепляется вертикально на конце большого вертикального стержня. Кольцеобразные грузы, падая, разрушают образцы. При этом по результатам испытаний 20 образцов оценивается минимальное значение энергии, необходимой для разрушения. [c.331] При варьировании температуры и скорости деформации полимера вид кривых нагрузка — удлинение может значительно изменяться. Естественно поэтому попытаться найти корреляцию между площадью под графиком зависимости нагрузки от удлинения и сопротивлением удару. Очевидная трудность установления такой корреляции состоит в том, что испытания на удар производятся при очень высокой скорости деформации. Особенно высокие скорости деформации, которые трудно оценить количественно, могут-быть достигнуты в вершине острого надреза. [c.331] О — полистирол, модифицированный каучуком -)--полистирол. [c.331] Проведя испытания о помощью высокоскоростных разрывных мапшн, Эванс, Нара и Бобалек [38] показали, что корреляция между энергией разрушения, найденной по методу падающего груза (образец без надреза), и площадью под кривой Нагрузка — удлинение при низких скоростях деформации оказывается довольно плохой, но при использовании средних скоростей деформации эта корреляция значительно улучшается (рис. 12.17). Корреляция, однако, вновь ухудшается при переходе к очень высоким скоростям деформации. Эти факты показывают, что такое сравнение не может быть удовлетворительным без понимания механизма разрушения, происходящего под действием удара. [c.332] Было предложено несколько теорий для объяснения влияния каучуков на улучшение сопротивления термопластов ударным нагрузкам. Одна из них основана на предположении о том, что каучук растягивается в процессе разрушения и поглощает значительное количество энергии. Другая теория представляет частицы каучука как концентраторы напряжения. При этом возникает множество микротрещин, разрастающихся в процессе разрушения, в противоположность одной трещине, которая возникала бы в обычном термопласте. Предполагается, что вследствие большей площади новой поверхности на это требуется большая энергия (эта идея основана на представлении о связи энергии разрушения с площадью вновь образованной поверхности в соответствии с теорией прочности Гриффита). [c.333] При низких температурах каучук не способен релаксировать ни на одной стадии разрушения. Микротрещины не образуются и происходит хрупкий разрыв. [c.333] При промежуточных температурах каучук способен релаксировать во время относительно медленного нарастания напряжения у основания надреза, но не на стадии быстрого роста трещины. Помутнение под действием напряжения происходит только на первой стадии разрушения (до образования растущей трещины) и ограничивается, следовательно, областью, примыкающей к надрезу. [c.333] Бакнелл и Смит [40] приводят аналогичные результаты наблюдения для различных ударопрочных полимеров. [c.335] Бакнелл и Смит сделали вывод, что разница между помутнением под напряжением в ударопрочном материале и образованием микротрещин в гомополимере заключается главным образом в размере и концентрации микротрещин, которые в случае помутнения имеют меньший размер и более многочисленны. Таким образом, более значительный объем полимера, который переходит в области, захваченные микротрещинами, ответствен за повышенные разрывные удлинения ударопрочного полистирола, которому тем самым придается большая пластичность. Предполагается, что механизм влияния частиц каучука на стойкость материала к ударной нагрузке сводится к снижению напряжений, инициирующих возникновение микротрещин по сравнению с разрушающими напряжениями, что способствует удлинению стадии деформации, в течение которой возникают микротрещины. Образование микротрещин, по-видимому, обусловливает релаксацию напряжений в каучуке. Роль каучуковых частиц не сводится, однако, главным образом к созданию областей повышенной концентрации напряжений. Необходимо образование прочной связи между каучуком и полистиролом, что достигается, например, химической прививкой. Каучук должен воспринимать часть нагрузки на той стадии, когда в полимере возникают микротрещины, но при этом он не должен разрушаться. [c.335] Вернуться к основной статье