ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Разрушение полимеров в высокоэластическом состоянии из "Прочность полимеров" Как уже было показано выше, одной из характерных особенностей высокоэластического состояния является способность макромолекул изменять форму под действием внешних сил (кон-формационные превращения). Благодаря этому деформации образцов, развивающиеся под действием внешних сил, достигают сотен, а в некоторых случаях свыше тысячи процентов. Эти деформации обратимы. Растяжение полимеров, находящихся в высокоэластическом состоянии, сопровождается выделением тепла. Равновесное соотношение между деформирующим напряжением и деформацией устанавливается не сразу, а с течением времени. [c.96] Все приводимые в дальнейшем экспериментальные данные получены при температуре 40 °С. Как показал опыт, температура весьма существенно влияет на кинетику разрастания разрыва. [c.99] Скорость распространения разрыва при данном режи.ме деформации остается неизмеримо малой почти в течение всего времени испытания непосредственно перед разрывом она начинает быстро и скачкообразно увеличиваться. [c.99] Величина надреза существенным образом изменяет скорость распространения разрыва. С увеличением относительной длины надреза 1 Ь (где — ширина образца) уменьшается время Тр от начала деформации образца до момента его разрыва (рис.74). [c.100] Величины и и у в пределах исследованных скоростей связаны соотношением v =Av , где А и п—постоянные. [c.101] Однако, как следует из полученных данных , второе слагаемое не оказывает заметного влияния на значение и в условиях описанного эксперимента. [c.101] Сравнение результатов, полученных прн испытаниях вулканизатов, отличающихся только полярностью исходных каучуков, позволяет сделать вывод, что повышение полярности каучуков прн прочих равных условиях сопровождается уменьшением средней скорости разрыва. [c.102] Влияние температуры, скорости деформации и полярности каучука на кинетику разрастания разрыва заставляет предположить, что условия, облегчающие ориентацию материала в месте распространения разрыва, благоприятствуют упрочнению образца. [c.102] В той области изменения таких параметров, как температура, скорость деформации, полярность полимера, в которой эти параметры существенно влияют на дополнительную ориентацию материала в месте распространения разрыва, их влияние на закономерности прочности оказывается решаю-щим . [c.104] Таким образом, структура высокоэластического материала сильно изменяется при разрыве. Способность эластомеров проявлять дополнительную ориентацию в области распространения разрыва благоприятствует рассасыванию перенапряжения. Поэтому разрыв происходит за счет разрастания наиболее опасного дефекта, но одновременно в образце развиваются процессы разрушения, начинающиеся на других многочисленных дефектах. На рис. 80 изображен разорванный образец резины, поверхность которого покрыта многочисленными надрывами, не явившимися, однако, непосредственной причиной разделения образца на части. [c.104] Место разрыва фиксировали нанесением надреза длиной 1 мм и проводили краской белую линию, перпендикулярную направлению растяжения образца. Вдоль этой линии распространялся разрыв, и расширение линии в вершине разрыва позволяло судить о дополнительной ориентации материала. Киносъемка производилась скоростной кинокамерой СКС-1 через застекленную дверцу термостата. При проектировании полученного кинофильма с нормальной скоростью 16 или 24 кадров в секунду достигалось замедление от 5 до 500 раз в зависимости от скорости киносъемки. [c.105] Образец мягкой резины после разрыва . [c.105] Рис 82-. Зависимость средней скорости распространения разрыва от температуры для образца каркасной резины (каучук СКБ-50) при разной скорости дефор1мации1 1. [c.106] Для установления связи кинетики разрыва с механическими характеристиками исследованных вулканизатов были изучены кривые их растяжения (рис. 84). Оказалось, что понижение температуры испытания, как правило, сопровождается уменьшением относительного удлинения в момент разрыва. [c.107] Зависимость макси.мальиого относительного удлинения от температуры прн различных скоростях растяжения (смесь каучуков СКБ-50 и НК в отношении 1 1 кольцеобразные образцы) . [c.108] Анализируя температурные зависимости относительного удлинения и разрушающего напряжения (см. рис. 85 и 86), нетрудно прийти к заключению, что работа деформации до разрыва с понижением температуры должна изменяться немонотонно. Сравнение значений работы деформации до разрыва (Л), найденных из кривых растяжения при различных температурах, показало, что при понижении температуры от 18 °С до О °С, как правило, наблюдается увеличение работы до разрыва. При дальнейшем понижении температуры значения А уменьшаются (рис.87). Аналогичные закономерности были получены при различных скоростях растяжения. [c.109] Сравнивая рис. 86 и 87 с рис. 82 (см. стр. 106), можно заметить, что в температурной области, характеризующейся уменьшением скорости распространения разрыва, значения работы деформации до разрыва увеличиваются. [c.109] Немонотонное изменение характеристик прочности органических и неорганических полимеров с изменением температуры впоследствии наблюдалось неоднократно . [c.110] Таким образом, переход из высокоэластического состояния в стеклообразное сопровождается уменьшением скорости распространения разрыва, относительного удлинения в момент разрыва, разрушающего напряжения и работы деформации до разрыва. Учет этих закономерностей имеет существенное значение при решении некоторых практических вопросов, связанных с механическим разрушением вулканизатов эластомеров. [c.110] Следует иметь в виду, что способность цепных молекул полимера изменять свою форму под действием механическух сил обусловливает упрочнение материала в процессе его разрушения. Эта способность реализуется только в определенной области температур, скоростей деформации и т. п., в которой проявляются специфические закономерности прочности полимеров, отличающиеся от общих законов прочности, характерных для низкомолекулярных тел. Даже если при обычных условиях полимер находится в стеклообразном состоянии, развитие вынужденной эластичности может обусловить отклонение от общих законов прочности. Такие отклонения были обнаружены, например, при исследовании дoлгoвeчнo ти полиметилметакрилата (мол. вес 2 -10 , темп, размягчения 95 °С), пластифицированного 6% дибутилфталата. Заготовки подвергались предварительной ориентации при 110°С, а затем охлаждались в растянутом состоянии до комнатной температуры. Из охлажденных заготовок выпиливали образцы, которые в дальнейшем испытывались на ползучесть и долговечность при постоянных растягивающем напряжении и температуре. [c.110] Вернуться к основной статье