ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Технические характеристики прочностных свойств полистиролов из "Полистирол физико-химические основы получения и переработки" При оценке прочностных свойств полимерных материалов широко используется комплекс показателей, происхождение которых связано с развитием методов испытаний металлов. Измерение этих показателей основано на определении критических точек на деформационной кривой, получаемой при одноосном растяжении стандартных образцов в условиях задания постоянной скорости растяжения V == onst или (гораздо реже) постоянной скорости относительной деформации е = onst. [c.251] В качестве критических точек обычно рассматривают предел текучести (характеризуемый напряжением Оу и отвечаюш,ей ему деформации у) и разрушаюш ее напряжение (при o , и деформации Bft). Значения OyVi Zy, а также o , и Ej в обш,ем случае зависят.от условий деформирования, т. е. от вида напряженного состояния, скорости и температуры. Поэтому характеристики предельных состояний материалов, получаемые при некоторых нормализованных условиях испытаний, имеют прежде всего относительное значение они позволяют дать оценку свойств данного материала по сравнению с другими и указать основной характер влияния режима деформирования на условия разрушения полимера. Более обш ий физический смысл носят результаты измерений прочностных свойств, связанные с оценкой кинематических закономерностей разрушения материала. [c.251] Тем не менее широкая распространенность различных методов технических оценок прочностных свойств полимерных материалов, обусловленная их простотой и хорошей воспроизводимостью, позволяет установить некоторые характерные значения критических параметров, которые должны, однако, рассматриваться для технических приложений только как ориентировочные, относяш,иеся к средней области временной шкалы. При эксплуатации изделий вблизи разумных границ временной шкалы, т. е. при ударных и высокоскоростных нагрузках, или, напротив, при чрезвычайно длительном деформировании, длящемся годами, критические значения параметров, определяющих пределы работоспособности материала, могут в очень сильной степени отличаться от его технических характеристик, приводимых ниже. [c.251] Эта формула применима, например, если С — значение температуры стеклования. Она качественно справедлива и в отношении ряда показателей прочностных свойств полистиролов, где под А имеется в виду предельное значение показателя С при - оо, а коэффициент В учитывает влияние длины цепи на измеряемый параметр. [c.252] Из этой формулы также видно, что для образцов достаточно большого молекулярного веса (Шп В А) длина цепи перестает сказываться на значениях показателей свойств полимера. [c.252] Аналогичный характер отмечался также для зависимости ударной вязкости от молекулярного веса (см. рис. VI.28, по [39]). Здесь также существует з асток, на котором по мере увеличения молекулярного веса значения измеряемого показателя растут, и обширная область высокомолекулярных образцов, в которой ударная вязкость перестает зависеть от молекулярного веса. При этом достижение асимптотического значения рассматриваемого параметра происходит при достижении молекулярных весов, близких к 1,5-10 . [c.253] Введение длинных боковых разветвлений в цепь полистирола не сказывается на общих закономерностях зависимости прочностных показателей от среднего молекулярного веса, хотя критическое значение М , зведообразных полистиролов, начиная с которого достигается асимптотическое значение предела прочности, у разветвленных полистиролов, конечно, выше, чем у линейных. [c.254] Обсуждавшиеся выше экспериментальные результаты, согласно которым постоянные значения различных технических характеристик прочностных свойств линейных полистиролов достигаются в области М 1,5-10 , по-видимому, все же не имеют универсального значения. В частности, согласно данным работы [37] увеличение предела прочности может продолжаться до достижения значений Ма,, близких к 3,5-10 . Кроме того, следует иметь в виду неполную тождественность условий сравнения свойств образцов, исследуемых в различных работах. В частности, на показатели прочностных свойств в сильной степени влияют условия подготовки материала к испытаниям. Так, при приготовлении стандартных о, азцов для испытаний методом литья под давлением в них возникает анизотропия, которая заметно сказывается на прочностных свойствах полимера, причем способность материала ориентироваться при течении в идентичных условиях зависит от МВР, показателем чего может служить очень сильное влияние МВР на высокоэластичность расплава (см. гл. V). Этим, например, может объясняться наблюдавшееся в работе [40] значительное различие значений предела прочности и относительного удлинения при разрыве моно-и полидисперсных полистиролов с одинаковым средним молекулярным весом (1,9-10 ), превышающим критическое значение. [c.254] Влияние ориентации на прочностные свойства полимеров, и в частности полистирола, хорошо известно. Примером могут служить данные, представленные на рис. VI.29 (по [41]), которые показывают, на сколько можно повысить прочность материала, осуществляя его вытяжку в режиме, обеспечивающем достижение максимально возможных для данного образца значений разрушающего напряжения. Эффективность ориентационной вытяжки, приводящей к созданию неравновесного, но вполне устойчивого при данной температуре состояния макромолекул, зависит как от режима ориентации (скорости деформации, степени вытяжки и температуры), так и от присущей макромолекулам способности принимать относительно выпрямленные конформации. Поэтому роль анизотропии оказывается различной в зависимости от молекулярного веса полистирола, что также хорошо видно из рис. VI.29. [c.254] В настоящее время нет достаточных оснований для того, чтобы связать оба фактора а и Ап с каким-либо одним структурным параметром полистирола. [c.256] Изменение прочностных свойств при ориентации происходит во всех направлениях,.а не только вдоль оси вытяжки. Количественные оценки этого эффекта связаны с теми или иными допущениями о закономерностях свойств анизотропного материала и основаны на прямых измерениях ряда постоянных полимера. Наиболее простые соотношения были получены для линейного анизотропно-упругого материала (см., например, [44]). [c.256] Создание анизотропии при ориентационной вытяжке представляет собой наиболее широко известный и часто используемый эффект, приводящий к зависимости деформационных и прочностных свойств полимеров от их предыстории. Этим, однако, не ограничиваются возможности регулирования микроскопической структуры аморфного полистирола как способа воздействия на его свойства. На его деформационные свойства и теплостойкость влияет, например, режим охлаждения образцов [39]. Важным способом варьирования структуры и свойств полистирола является его предварительное растворение в растворителях различного качества с последующим их полным или почти полным удалением из материала. Примеры эффектов такого рода хорошо известны. Все они являются следствием существования различных форм надмолекулярной организации полимеров в пределах сохранения аморфного состояния. Безусловно, многие из таких эффектов могут найти прямое практическое приложение, однако широкому их внедрению в практику препятствует отсутствие достаточно четких оценок структуры аморфного материала и, следовательно, однозначных корреляций между структурными характеристиками и измеряемыми свойствами полимера. [c.256] Пример, подтверждающий это положение, показан на рис. 1.31 [45, с. 117], из которого видно влияние гидростатического давления на всю форму деформационной кривой, значения модуля упругости при малых деформациях и предела текучести и прочности полистирола. [c.257] Изменение разрушающего напряжения при сжатии полистирола в зависимости от гидростатического давления показано на рис. 1.32 (по [46]). Предельное удлинение полистирола в отличие от предельного удлинения многих других полимеров практически не зависит от гидростатического давления вплоть до значений Р порядка 200 МПа [46. Изменение характера напряженного состояния, т. е. определение разрушающего напряжения в условиях наложенного гидростатического давления не при сжатии, а при растяжении, в принципе пе изменяет общей картины явления, хотя количественные результаты измерения зависимостей (Р) и (Р) оказываются несколько иными ([45], с. 119). [c.257] Все эти результаты, указывающие на важную роль гидростатического давления, имеют несомненное принципиальное значение и практическую ценность. Однако в общей картине механического поведения полимерных материалов они должны рассматриваться как частные случаи сложно-напряженного состояния, когда предельные параметры материала определяются теми или иными инвариантными характеристиками условий нагружения образца. [c.257] Вернуться к основной статье