ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Прочностные свойства из "Применение полимерных материалов в конструкциях, работающих под нагрузкой" Прежде чем приводить цифровые справочные данные о некоторых свойствах полимерных материалов (механические, теплофизические, демпфирующие, фрикционные, антифрикциопные), необходимо рассмотреть главнейшие факторы, влияющие на эти свойства. Технологические факторы оказывают наиболее сильное влияние на большинство свойств полимерных материалов. Поскольку для подробного рассмотрения этого вопроса нужно было бы создать отдельный солидный труд, ограничимся разбором ряда примеров, которые позволят читателю составить представление относительно значения этих факторов и способов управления ими. [c.41] Ц1Ш не будет стабильна ни по размерам, нп по свойствам. Поэтому раньше, чем такие детали будут поставлены в условия эксплуатации, они должны быть подвергнуты тепловой обработке (нормализации) для полного отверждения полимера. Ясно, что и образцы-свидетели перед испытаниями должны пройти кондиционирование по тому я е режиму тепловой нормализации, что и детали, которые они представляют. [c.43] IV будет рассмотрен один из прогрессивных технологических процессов прессования изделий из термореактивных материалов на поточной линии. Этот процесс, разработанный А. И. Зиминым и Л. С. Езжевым, обеспечивает (без снижения производительности оборудования) полное отверждение используемых в машиностроении деталей из реактопластов. [c.43] Имея в виду суш,ествуюш,ие в настояш,ее время методы производства, нужно указать на необходимость тепловой обработки (нормализации) деталей из реактопластов, работающих под нагрузкой, если отсутствуют заводские паспорта или другие сопроводительные документы, гарантирующие полное отверждение реактопластов в поставляемых деталях. [c.43] Возвращаясь к проблеме полного отверждения, ради объективности следует отметить, что данные табл. 3 получены на пластомере Канавца без учета предварительного подогрева таблеток токами высокой частоты. Этот подогрев позволяет сократить время отверждения, но полностью не устраняет неполноту отверждения прессованных деталей в массовом их производстве, поскольку в ТУ на детали из реактопластов не предусмотрен показатель полноты отверждения. [c.43] Хотя этому обстоятельству, как правило, не придается значения, тем не менее тип примененного фенола (фенол, крезол, ксиленол), соотношение компонентов при конденсации (новолак, резол) и температура отверждения могут в значительной степени влиять на механические и диффузионные свойства реактопластов. [c.43] Покажем сначала, в какой степени природа фенола, использованного при синтезе полимера, и тип феполо-альдегидной смолы (поволак, резол) оказывают влияние на технологические параметры (табл. 4) и на механические свойства (табл. 5) реактопласта после его отверждения. [c.43] Рассмотрим еще два примера влияния технологических факторов на свойства термопластичных полимерных материалов в изделиях пз линейных аморфных полимеров и из кристаллических полимеров. [c.45] В качестве примера линейного аморфного полимера удобнее всего рассмотреть полистирол , который перерабатывается в изделия почти исключительно литьем под давлением. Здесь мы впервые встречаемся с проявлением анизотропии геометрической формы молекулы линейного полимера, в которой размеры по длине превышают любой линейный размер по поперечному ее сечению в десятки и сотни тысяч раз. Если наибольший линейный размер молекулы воды увеличить до 1 см, то длина молекулы блочного полистирола при том же масштабе увеличения была бы равна примерно 150 м. [c.45] Ориентационные напряжения вызывают анизотропию прочностных характеристик материала изделия. Предел прочности при растяжении вдоль оси ориентации образца и величина удельной ударной вязкости при ударе перпендикулярно этой оси будут существенно больше, чем у неориентированного образца. Некоторые данные по удельной ударной вязкости ориентированных материалов приведены в гл. III (стр. 222). [c.47] Следует учитывать, что ориентированная структура литого изделия из линейного полимера является термодинамически неустойчивой, и ее относительная устойчивость при температурах, близких к комнатной, связана с высокой вязкостью полимера. При всяком повышении температуры изделия, в особенности выше Гс полимера, будут нарастать скорости дезориентации молекул, сокращаться расстояния между их концами (процесс, обратный распрямлению) и изменяться размеры и прочностные характеристики изделия. [c.47] Зафиксированные при охлаждении высокоэластические деформации не вызывают существенных изменений прочностных характеристик материала (за исключением прочности при ударе), но существенным образом влияют на изменение размеров изделия. Весьма важно более подробно разобраться в последствиях, к которым приводит восстановление высокоэластических деформаций. С этой целью рассмотрим хотя бы и в очень грубой форме механизм возникновения и исчезновения этих деформаций. [c.47] При переходах от одной температуры к другой вследствие только нагревания или охлаждения тепловая пружина либо сжимается, либо растягивается, но никакой механической работы не производит. В системе происходит либо увеличение энтропии, либо ее уменьшение. Однако существуют условия, при которых тепловая пружина способна совершать механическую работу. Если для фиксирования термодинамически неустойчивого состояния тепловой пружины приложена вынуждающая сила, т. е. затрачена механическая работа (расстояние Ь вынужденно изменено с затратой механической энергии), то при переходе в термодинамически устойчивое состояние тепловая пружина совершит эквивалентную механическую работу, преодолевая соответствующее сопротивление. [c.48] Теперь не трудно представить, что следует понимать под термином размерная анизотропия и к каким последствиям может привести снятие этой анизотропии. Возьмем две трубы из линейного полимера поливинилхлорида (винипласт) и соединим их следующим образом конец одной трубы нагреем до такой температуры, при которой тепловые пружины легко деформируются под действием вынуждающей внешней силы (предположим, до 140° С), и холодным концом одной трубы развальцуем нагретый конец второй трубы так, чтобы получилось соединение, схема которого приведена на рис. 9. Соединенные трубы охладим до комнатной температуры. [c.48] За счет чего достигнуто изменение размеров развальцованного конца трубы из винипласта Только за счет растягивания тепловых пружин внешней силой (т. е. в результате приложения механической нагрузки). Ясно, что такое состояние структуры полимера при комнатной температуре является вынужденным и термодинамически неустойчивым. Если теперь место соединения труб нагревать в течение 1—2 ч при температуре несколько выше Тс полимера (в нашем случае — выше 85° С), то получится результат, зафиксированный на рис. 10, б. Развальцованный конец трубы (как с надрезом, так и без надреза) разрушен вследствие того, что при сокращении диаметра внешней трубы до первоначального размера совершена механическая работа (развальцованный участок разрушен за счет механической энергии, потраченной на развальцовку) . Доказательством того, что работа снятия размерной анизотропии почти не связана с изменением межмоле-кулярных или межатомных расстояний в структуре полимера, является постоянство объема вещества до и после снятия размерной анизотропии . [c.48] Появление размерной анизотропии в изделиях из линейных полимеров вследствие особенностей технологического процесса создает опасность нежелательных деформаций (еслц нет препятствий к восстановлению размерной анизотропии ) или разрушения детали (нри наличии препятствий для восстановления размерно анизотропии ). Соображения относительно замороженных напряжений позволяют сделать вывод, что детали, изготовленные способом, при котором эти напряжения неизбежно возникают, нельзя ни испытывать, ни эксплуатировать при температуре, равной пли выше Тс данного полимера. [c.49] Внешняя сила будет разрушать крупные кристаллические образования и вызывать ориентированную рекристаллизацию в направлении силового ноля. В настояш ее время трудно сказать, какие точно образования возникают при механической ориентации. Под действием тепла кристаллические структуры обоих типов разрушаются, и при Т л. полимера происходит полное превращение кристаллической фазы в аморфную. [c.50] Из сказанного на стр. 18 можно уяснить, что температурные режимы переработки кристаллических полимеров могут влиять на стабильность свойств полимерного материала и линейных размеров изготовленного из него изделия. [c.50] Рассмотрим случай изготовления изделия из кристаллического полиамида (капрон) методом литья под давлением. Температура расплава капрона перед соплом машины может колебаться в пределах 250—280° С, температура же термостатированной пресс-формы при установившемся режиме работы машины редко превышает 55° С. При впрыскивании горячего расплава в холодную прессформу вблизи ее стенок полимер на некоторую глубину изделия закалится , и это сечение будет состоять на 100% из аморфной фазы. Глубинные слои, особенно в толстостенных изделиях, останутся еще горячими и будут остывать медленно, так что создаются условия для кристаллизации. Вследствие этого литая деталь из капрона, особенно толстостенная, в сечении будет неоднородна по структуре. Заметим, что твердость, прочностные характеристики и плотность закристаллизованного полимера выше, чем аморфного. [c.50] Вернуться к основной статье