Механічні властивості полімерів

Особливістю кристалічних полімерів є те, що під час охолодження полімеру, що кристалізується, можливе утворення дуже різних остаточних станів: а) поряд із кристалічною фазою завжди зберігається та чи інша кількість полімеру в аморфному (некристалічному) стані; б) у результаті кристалізації можуть утворитися дуже різні надмолекулярні упорядковані структури, що мають різні фізичні характеристики. Остання обставина призводить до «розмиття» температури плавлення полімеру в деяку температурну область, до великої розмаїтості властивостей міцності полімеру, залежно від умов його кристалізації.

Наявність аморфної фази в кристалічному полімері (на 100% кристалічним полімер не буває) призводить до часткового утворення в полімері склоподібного

стану, що призводить до підвищення крихкості полімерного матеріалу.

Розглянемо поводження кристалічного полімерного зразка під навантаженням. Для них залежність напруги від деформації виражається лінією з чіткими переходами (рисунок 8.2).

На першій стадії (ділянка І) подовження пропорційне деформуючій силі. Потім раптово на зразку виникає «шийка» (зразок зменшується в діаметрі), після чого подовження зростає за постійного значення сили до значної величини, коли деформація досягає сотень відсотків.

На цій стадії (ділянка П) шийка зразка не робиться тонкою, а подовжується, тобто розтягується за рахунок більш товстої частини зразка. Після того як весь зразок перетворився в шийку, процес переходить у третю стадію (ділянка III), що закінчується розривом.

За структурою та властивостями матеріал шийки відрізняється від структури і властивостей вихідного зразка, тобто утворення шийки супроводжується структурними перетвореннями в раніше існуючому ізотропному кристалічному

стані; елементи кристалічної структури орієнтовані в одному напрямку (відбувається рекристалізація). Напруга, за якої відбувається перебудова кристалічної структури, залежить від вихідної надмолекулярної структури, режиму деформації (насамперед від швидкості росту навантаження). Ця напруга називається напругою рекристалізації σ_рек і є важливою механічною характеристикою кристалічного полімерного матеріалу.

Деформація матеріалу на ділянці III здійснюється в рекристалізованому матеріалі і нічим, у принципі, не відрізняється від деформації вихідного анізотропного кристалічного полімеру. Раніше гадали, що процес розвитку шийки (участок II на рисунку 8.2) є необоротним, але тепер доведено, що деформація на ділянці II є механічно оборотною і повністю зникає, якщо нагріти розтягнутий зразок до температур, близьких до температури

плавлення. Крива деформації далеко не завжди реалізується для всіх кристалічних полімерів у повному обсязі. Вона значною мірою залежить від температури деформації (рисунок 8.3).

За дуже низьких температур (Т₇ на рисунку 8.3.) зразок руйнується на першій стадії розтягання. За температур близьких до температури плавлення Т_пл (Т₁ на рисунку 8.3), коли роль аморфної фази починає домінувати, крива деформації кристалічного полімеру наближається до кривої розтягання аморфного полімеру.

На рисунку 8.3 наведено криві розтягання для кристалічних полімерів. За низьких температур (Т₃ на рисунку 8.3 ), коли t< t_х полімери знаходяться в склоподібному стані, має місце їхнє крихке руйнування. За t< t_х (Т₂ на рисунку 8.3) заскловані полімери до руйнування схильні до значних деформацій ( до 300%). Це пов'язано з сипкістю взаємного розташування макромолекул і відсутністю зв'язку чи поперечної «зшивки» між усіма ділянками (ланками) сусідніх молекул між собою.

Подібна деформація називається змушеною високоеластичною деформацією. Вимушеноеластичні деформації виявляються в інтервалі температур t_x - t_c» ^апід час нагрівання вище t_с вони оборотні. Крива на діаграмі розтягання, що відповідає температурі t₁(рисунок 8.3,6) відповідає випадку, коли має місце в'язко текучий стан полімеру.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Особливості властивостей полімерних матеріалів	\|	Перспективні полімери. Сучасні технології виробництва полімерів

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.005 сек.