ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы ДЕЙСТВИЕ АГРЕССИВНЫХ СРЕД НА НЕНАПРЯЖЕННЫЕ ПОЛИМЕРЫ Физически агрессивные среды из "Разрушение полимеров под действием агрессивных сред Издание 2" Книга является расширенным и существенно переработанным изданием второй части монографии Г. М. Бартенева и Ю. С. Зуева Прочность и разрушение высокоэластических материалов . В ней использованы литература и работы автора до 1971 г. включительно. [c.6] Изделия из полимерных материалов при хранении и эксплуатации взаимодействуют с внешней средой (воздухом, водой и т. п.), вследствие чего ухудшаются их рабочие свойства. Наиболее распространенным процессом такого рода является окисление кислородом воздуха. Окисление, активируемое действием теплоты и радиации, относится к процессу старения оно достаточно подробно описано и рассматриваться нами не будет. [c.7] Воздействие агрессивной среды на полимер может проявляться в изменении его структуры и свойств без нарушения целостности материала, т. е. без его разрушения, либо сопровождаться разрушением (растворение, растрескивание и т. д.). [c.8] Разрушение тела является результатом преодоления сил взаимодействия между его атомами или молекулами, которое может происходить под влиянием растворителей, химически активных сред, теплоты, механических воздействий и других энергетических факторов (излучение, электрический разряд и т. п.). [c.8] Вопрос о том, изменяется ли химическая структура материала при разрушении, существенно важен, так как ее изменение усложняет закономерности разрушения. Химическая природа вещества может не изменяться только при разрыве межмолекулярных связей, который происходит при образовании молекулярных растворов, под действием теплоты (до температуры разложения), а иногда и при механическом воздействии (например, при разрушении молекулярных кристаллов — парафинов, нафталина и т. п.). [c.8] Химически агрессивные среды сильно изменяют химическую структуру материала. При одновременном воздействии на материал механических напряжений и химически активной среды результат зависит от сравнительной их интенсивности и связан с характером действия каждого из этих факторов. [c.8] Особенностью разрушения тел под влиянием механических сил является отсутствие избирательности их действия и его локальный характер по месту дефектов в структуре материала, вызывающих концентрацию напряжений. В результате тело разделяется на две или ограниченное количество частей. Особенностью воздействия химически активной среды, с одной стороны, является сплошность характера ее действия, с другой — избирательность. [c.8] Тип разрушения напряженного материала в агрессивной среде и степень изменения его химической структуры при этом зависят от величины и скорости приложения напряжения и от активности среды. Независимо от характера среды и типа полимера можно выделить три области напряжений. [c.8] При больших напряжениях, которых достаточно для разрыва, среда обычно не успевает оказать влияния на процесс, и ее роль сводится к тому, что она вступает во взаимодействие с активными участками материала, образовавшимися по месту разрыва химических связей. При этом на вновь образовавшейся поверхности разрушения химический состав материала изменяется, однако эти изменения пренебрежимо малы, если мала удельная поверхность тела. [c.8] При средних напряжениях, когда сравнимы скорость разрушения от механического напряжения и скорость диффузии, процесс наиболее сложен, так как здесь можно ожидать и проявления активирующего влияния напряжения, и диффузионных задержек процесса (особенно в жидких средах). [c.9] Наконец, в области малых напряжений, которые сами по себе способны вызвать разрушение только в течение очень длительного времени воздействия, роль среды проявляется в более чистом виде, а напряжение, по-видимому, способствует уменьшению стери-ческого фактора, препятствуя восстановлению исходной структуры после разрыва и смыканию трещин. В этих областях напряжений при таких видах разрушения, как растрескивание и химическая релаксация, изменением химической структуры материала можно пренебречь, если объемная диффузия химически активных сред несущественна. [c.9] Интенсивность воздействия активных сред на механические свойства материалов определяется в первую очередь не типом самих сред (адсорбирующиеся, вызывающие набухание, химически активные), а видом разрушения, наиболее опасным из которых является растрескивание. Растрескивание может явиться результатом действия каждой из этих сред. [c.9] Действие физически активных сред на прочностные свойства, определяющие сопротивляемость разрушению, может быть поверхностным (адсорбция, поверхностная диффузия) и объемным (набухание). [c.9] Сущность адсорбционного действия среды при разрушении сводится к двум факторам — энергетическому и механическому. Уменьшение в результате адсорбции поверхностной энергии на границе тело — среда облегчает процесс зарождения и развития трещин разрушения , что приводит к уменьшению прочности. Эту функцию особенно успешно выполняют поверхностно-активные вещества. Вторая, чисто механическая сторона их действия — затруднение смыкания трещин, проявляется при приложении циклических нагрузок, что также облегчает рост трещин. [c.9] В связи с этим различаются также методы определения и характеристики работоспособности ненапряженных и напряженных полимеров. В свою очередь, для напряженных полимеров характерны отличия в поведении статически и динамически деформируемых резин в присутствии агрессивных сред. [c.11] Агрессивные среды в зависимости от характера взаимодействия с полимерами целесообразно разделить на две группы — физически и химически активные. Хотя результаты воздействия сред обеих групп на полимеры могут быть одинаковы (изменение жесткости, растрескивание или полное разрушение), закономерности, определяющие такие практически важные характеристики, как скорость диффузии и проницаемость, изменение прочности и долговечности, массы и объема, сопротивляемость многократным деформациям и истиранию, зависят от характера среды. [c.11] Физически агрессивные среды вызывают обратимые изменения полимера, не сопровождающиеся разрушением химических связей (например, набухание, растворение). К таким средам относятся обычно химически инертные углеводороды и некоторые их производные, используемые в качестве растворителей, масел, топлив, гидротормозных жидкостей и т. д. В реальных условиях воздействие таких жидкостей часто сопровождается и необратимыми процессами, нанример вымыванием составных частей полимерного материала. Помимо того что это осложняет оценку интенсивности воздействия среды на материал, вымывание стабилизаторов приводит к более интенсивному протеканию химических процессов в полимере. [c.11] Интенсивность физического воздействия среды на полимер зависит от сходства структуры растворителя и полимера. Особенно опасно воздействие физически активннх сред на линейные полимеры, что может сопровождаться их растворением, и на эластомеры — из-за сильного набухания. Сшивание полимеров уменьшает склонность их к набуханию и к растрескиванию. [c.11] Классификация сред на физически и химически активные зависит от реакционной способности полимера. Так, вода, будучи физически активной для полиэтилена, химически активна для полиамида азотная кислота, химически активная для полиэтилена, физически активна для тефлона. Некоторые среды (например, ряд органических кислот) являются одновременно и физически, и химически агрессивными. [c.12] При классификации полимеров по отношению к химически агрессивным средам в отличие от классификации по стойкости к физически агрессивным средам следует, очевидно, исходить из реакционной способности полимеров, аналогичной реакционной способности низкомолекулярных соединений. С этой точки зрения можно выделить две группы полимеров гетероцепные и карбоцепные. [c.12] Вернуться к основной статье