ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы О структурных превращениях при деформировании при напряжениях выше предела текучести из "Свойства полимеров при высоких давлениях" Изучались 205 структурные изменения, происходящие в полимерах под действием гидростатического давления при их растяжении выще предела текучести. Образцы из полиэтилена низкого и высокого давления, фторопласта-4, капрона, полипропилена и винипласта растягивались в камере высокого давления при атмосферном и гидростатическом давлениях. После растяжения проводились микроскопические, электронно-микроскопические и рентгеноструктурные исследования. [c.133] Микроскопическое изучение поверхности одноосно растянутых образцов винипласта (рис. 5.21) свидетельствует о наличии в нем трещин, причем большая часть обнаруженных трещин направлена вдоль оси образца. Наблюдаются и редкие дефекты структуры в поперечном направлении в виде полостей овальной формы. В винипласте, растянутом при давлении 500— 2000 кгс1см , не удалось обнаружить изменений структуры с помощью оптических микроскопов вследствие незначительного числа дефектов или из-за их весьма малых размеров. При помощи оптического микроскопа не удалось обнаружить структурных изменений под действием гидростатического давления также и в полиэтилене низкого давления и фторопласте-4 вследствие небольших размеров надмолекулярных структурных образований в исследуемых образцах. [c.135] На рис. 5.22 представлены злектронно-микроскопи-ческие фотографии поперечных срезов полиэтилена низкого давления, растянутого при атмосферном давлении и при давлении 500 кгс/см . Подобный характер имеют и структуры продольных срезов. Как следует из фотографий, в случае одноосного растяжения полиэтилена низкого давления образуется рыхлая дефектная структура с размерами зерен порядка 1000 А. Рассеивающие границы такого размера видимый свет чувствует , и поэтому рабочая-часть растянутых образцов белого цвета, непрозрачная (см. рис. 4.9). В образцах полиэтилена низкого давления, растянутых при гидростатическом давлении, структур такого вида не наблюдается, т. е. отсутствуют границы, рассеивающие свет и соответственно образцы прозрачны. [c.135] Электронно-микроскопическое изучение структур винипласта, одноосно растянутого и растянутого при давлении 1000 кгс/см (рис. 5.23), показало, что они весьма сходны с соответствующими структурами полиэтилена низкого давления, т. е. и в случае винипласта имеет место значительная дефектность структуры при одноосном растяжении. [c.135] По данным рис. 5.26 была произведена 215,217 оценка размеров и концентрации субмикротрещин в капроне и полипропилене, растянутых при атмосферном давлении и гидростатическом давлении 1500 кгс/см (табл. 5.5). Из таблицы видно, что для растянутого капрона размеры трещин, возникших при атмосферном и повышенном давлениях, одинаковы. При этом трещины имеют несколько уплощенную форму (большие размеры в направлении, перпендикулярном оси растяжения). Резко различаются концентрации трещин при атмосферном давлении их возникает примерно в 60 раз больше, чем при высоком давлении. Следовательно, величина давления влияет на концентрацию трещин в растягиваемом капроне. [c.138] Таким образом, эксперименты показали, что наложение гидростатического давления при деформировании полимерных образцов не только приводит к повышению их прочности, но и сопровождается резким уменьшением дефектности структур деформированных образцов и, как было показано выше, обусловливает значительно меньшее снижение плотности и меньшую набухаемость в растворителях по сравнению с образцами, деформированными при атмосферном давлении. [c.140] Описаны результаты исследования изменения механических свойств и структуры полиоксиметилена при его растяжении в условиях гидростатического давления. Полиоксиметилен является представителем полукристаллических полимеров. Авторы приводят электронные фрактограммы (поверхности разрушения) образцов, растянутых при 1 и 3000 кгс/см , из которых следует, что при 1 кгс/см изменения в сферолитной структуре полиоксиметилена незначительны. Однако с ростом давления возникает все более отчетливо выраженная ориентационная вытяжка полимера, предшествующая разрушению. [c.140] Ориентация и структурные изменения, происходящие при растяжении полиоксиметилена при 125 С (такая температура была выбрана во избежание преждевременного разрущения и для того, чтобы осуществить значительную холодную вытяжку), описаны в рабо-тах 7. Было обнаружено, что по мере роста деформации сферолиты постепенно удлиняются, приобретая эллипсовидную форму (рис. 5.27) с главной осью в направлении оси деформирования. Отдельные ламели приобретают различную ориентацию, зависящую от их расположения в сферолите относительно направления растяжения. Вначале ламели начинают наклоняться в сторону направления вытяжки, затем боковые ламели постепенно разрушаются, и цепи внутри их искривляются в направлении деформирования. С ростом деформации ускоряется разрушение ламелей на фрагменты. Начало образования волокна в полиоксиметилене происходит при деформации около 30%, далее ламелярная структура превращается в волокнистую в результате вытягивания блоков складчатых ламелей. [c.140] Таким образом, очевидно, что значительная часть наблюдаемого роста модулей упругости полиоксиметилена с повышением давления при комнатной температуре связана с ростом температуры р-перехода и, следовательно, с увеличением времени релаксации при данной температуре. В свою очередь, рост модулей упругости и времени релаксации с давлением ведет к повышению предела текучести при данной скорости деформации. [c.141] Кроме того, было обнаружено образование волосных трещин. Этот эффект более ярко выражен при низких давлениях, особенно при атмосферном. Некоторое количество волосных трещин видно на концах трещины образца, растянутого при давлении 2800 кгс/см , но, по-видимому, при более высоких давлениях образование волосных трещин затруднено. Такое же явление обнаружено авторами и на образцах политетрафторэтилена. [c.143] Таким образом, механические свойства и характер разрушения полипропилена сильно изменяются под влиянием гидростатического давления. Характер разрущения этого материала под давлением отличается от такового у металлов, а также у тефлона и полиэтилена. В полиэтилене под действием высокого давления (5600 кгс1см или выше) образуется шейка (как у металлов), далее с ростом напряжения уменьшается поперечное сечение шейки до разрыва. У образцов из политетрафторэтилена при любой величине гидростатического давления шейка не образуется, при увеличении давления имеет место только уменьшение деформации и более хрупкое разрушение. Рост предела текучести и модулей упругости с повышением давления является общим для всех трех полимеров (полиэтилена, полипропилена и политетрафторэтилена). Возрастание напряжения, модулей упругости и уменьшение предельной деформации полипропилена с увеличением гидростатического давления является, так же как и у других полимеров, результатом возрастающего торможения сегментального движения за счет уменьшения удельного объема. [c.143] Деформация и характеристики разрушения блочных полиэтилена и полипропилена под давлением, по-видимому, сходны с результатами, полученными при деформировании монокристаллов. Когда высокое давление прикладывается к блочным образцам, предполагается, что затормаживается разворачивание цепей. В этих условиях пластическое течение образцов может происходить благодаря процессу сдвига или двойникования. Фактически этот процесс наблюдается и в опытах с монокристаллами, но для полипропилена эти виды деформации не столь существенны, как разворачивание цепей и образование фибрилл , 219 Монокристаллы полиэтилена, как уже было показано, могут пластически деформироваться более чем на 150% без разворачивания цепей. Подобно этому, в блочных образцах полиэтилена под гидростатическим давлением происходит существенная деформация сдвига, шейка формируется легко, и материал течет под действием сдвиговых напряжений по плоскостям под углом 45° к оси нагрузки вплоть до разрушения. [c.144] Вернуться к основной статье