ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Растрескивание под действием напряжения из "Конструкционные свойства пластмасс" Хотя термин растрескивание при одновременном действии напряжения и окружающей среды широко употребляется уже более десяти лет, попытки определить его более точно были предприняты совсем недавно В официальных источниках (ASTM D 675 и D 1693 ) упоминается о растрескивании под напряжением , которое может ускоряться в присутствии некоторых сред. Автор ранее предложил следующее определение этого процесса Растрескивание при одновременном действии напряжения и окружающей среды представляет собой хрупкое разрушение, начинающееся с поверхности напряженного полиэтиленового образца, контактирующего со средой, в отсутствие которой при том же напряжении разрушение не происходит. Разрушение может быть вызвано как внутренним, так и приложенным извне напряжением, а среда, увеличивающая чувствительность к действию напряжения, может быть газообразной, жидкой, полутвердой или твердой . Эго определение более четко вскрывает особенности данного явления. [c.331] Иногда силы, реально действующие на изделие, слишком сложны, чтобы можно было установить вид напряженного состояния, например прн де Ьормацин гибкой бутыли, при работе трубопровода, по которому подается жидкость под давлением, при изгибании кабеля и т. д. в обивочных материалах, сотканных из моноволокна, вес сидящего человека вызывает сложные напряжения из-за трения в местах переплетений волокон ткани, не говоря уже о других причинах. Поэтому, хотя ради точности и следует сказать, что для растрескивания под влиянием окружающей среды необходимо сложное напряженное состояние, практически приходится ограничиваться указанием для каждого полимера определенной величины напряжения (без его характеристики). [c.334] Напряженное состояние, ответственное за разрушение, часто является результирующим внешних и внутренних напряжений (внутренние напряжения могут возникать при формовании или шприцевании изделий из-за различия скоростей охлаждения смежных участков материала, присутствия включений и по другим причинам ). В одном случае замороженные внутренние напряжения могут увеличивать напряжения, вызываемые внешней нагрузкой, в другом — они могут взаимно ослабляться. В некоторых случаях, особенно у полимеров с резко выраженной кристаллической структурой, могут возникать внутренние напряжения такой величины, что материал будет разрушаться- даже в отсутствие внешних сил 12о 3 полиолефинах, однако, это обычно связано с растрескиванием при изменении температуры или с разрушением при окислении , а не с растрескиванием под действием поверхностно-активных веществ ( окружающей среды , как сказано в определении). [c.334] литературу 19, 23, 23, 23, 23, 2Э, 33, 50 — 52, 60, 61, 81, 84, 91,98, 104 Различные способы расчета. молекулярных весов — см. А. А. Т а г е р, Фи-. ико-химия полимеров, Госхимиздат, 1963, — Прим. ред. [c.337] Данные рис. 3 подтверждают суш,ествование очень важной тачки, впервые отмеченной Ричардсом . Стойкость к растрескиванию под действием окружающей среды уменьшается не постепенно, по мере уменьшения молекулярных весов полиэтилеиов, как можно было ожидать, а очень резко. Величины молекулярных весов или индексов расплава, при которых происходит это уменьшение стойкости, не одинаковы для полиэтиленов различных типов. Они могут быть выше или ниже в зависимости от ряда факторов, о которых сказано ниже. С практической точки зрения, нужно знать это значение молекулярного веса и соответствующий ему индекс расплава, чтобы выбирать полиэтилен с индексом расплава ниже критического для изделий, у которых важна стойкость к растрескиванию. [c.338] Как уже указывалось, полиэтилены являются полидисперсными системами. Природа и степень полидисперсности являются факторами, определяющими их сопротивляемость растрескиванию. Характер полидисперсности виден из кривой распределения молекулярных весов. Для типичных полиэтиленов эти кривые обычно отклоняются от гауссовской кривой, причем степень отклонения зависит от физических свойств полимера. Для некоторых образцов можно даже получить кривые распределения с несколькими максимумами. Сужение кривой распределения молекулярных весов повышает стойкость к растрескиванию, расширение понижает ее. [c.338] По-видимому, улучшение сопротивляемости растрескиванию при сужении кривой молекулярно-весового распределения обусловлено уменьшением содержания в полимере низкомолекулярных фракций. Это может быть достигнуто в результате экстрагирования подходящим растворителем низкомолекулярных фракций из полиэтилена. Неопубликованные данные для полиэтилена, осажденного из горячего раствора хлороформа с целью удаления низкомолекулярной части материала, составляющей 9%, показывают, что стойкость его к растрескиванию при изгибе в присутствии 1 ера1 СО-630 при 50 °С увеличивается с 4 до 1000 ч и более. [c.338] Изаксен, Ньюман и Кларк в серии экспериментов добавляли линейные низкомолекулярные углеводороды с мол. весом от 500 до 2000 к полиэтилену плотностью 0,96 г см и среднечисловым мол. весом 24 ООО (индекс расплава 40) в количествах от 1 до 10% и нашли, что при этом стойкость к растрескиванию уменьшалась приблизительно пропорционально падению предела прочности при растяжении. [c.339] Авторы этой работы пришли к заключению, что добавленный углеводород существует в виде отдельной фазы, что, конечно, влияет яа экстрагирующую способность растворителя. Одной из возможных причин малых различий в количествах хлороформенного экстракта образцов, показанных в табл. 1, может быть включение некоторых из низко.молекулярных полимеров в кристаллы полиэтилена с более высоким молекулярным весом, вследствие чего отдельные типы низкомолекулярных полимерных добавок не полностью удаляются при экстр акции . [c.339] как будто противоречивые, данные подчеркивают важность правильного выбора метода испытания материала для оценки его пригодности в конкретных условиях. Если материал при эксплуатации будет подвергаться воздействию постоянной нагрузки или давления (например, водопроводная труба), то он должен быть испытан при постоянной нагрузке, а не при изгибе полосы. Если же материал будет использован для изготовления электрокабеля, рабо-таюш,его в условиях постоянной деформации, то испытания образцов в виде полос на изгиб дадут более правильные результаты. [c.341] Трудно переоценить вал иость термической предыстории образцов полиэтилена для их стойкости к растрескиванию. Это было показано во многих работах, и д ы кратко остановимся на этом б связи с плотностью. [c.343] При таком виде испытаний выявляются различия в стойкости к растрескиванию между отдельными образцами. При соответствен-40 выбранной скорости охлаждения сокращается время испытания полимеров в gepal СО-630 с двух недель (что являлось большим недостатком метода) до немногим болег двух часов. [c.344] Гаким образом, с учетом важности термической предыстории образцов возможно (после нескольких неудачных попыток принятие испытания по типу D 1693. Те же самые соображения привели к стандартизации при помощи ASTM режима плавления и последующей выдержки образцов, основывающейся на методике Биркса и Рудина в рекомендациях D 1928-62Т . [c.344] например, некоторые полиэтилены типа I могут содержать фракции, плавящиеся при температуре около 50 °С, поэтому регулируемое охлаждение этих материалов в целях предосторожности следует продолл ать несколько ниже этой температуры. У полимеров более высокой плотности и некоторых полиэтиленов типа I с узким распределением молекулярных весов можно ослабить контроль и при более высокой температуре. [c.345] Вследствие сложной природы полиэтилена неизбежны различия между результатами лабораторных испытаний и данными, полученными при его эксплуатации. С одной стороны, воспроизводимость результатов испытаний в различных лабораториях и в течение долгого периода времени так же, как и быстрота определения, является необходимым требованием к методу испытаний. С другой стороны, 3 инженерной практике требуется информация о поведении материалов в конкретных условиях работы изделий. К сожалению, испытания в одних определенных условиях не могут полностью удовлетворить обе группы требований. [c.346] Вернуться к основной статье