Большая деформация - полимер
Cтраница 1
Большие деформации полимеров в стеклообразном состоянии обычно объясняют явлением вынужденной эластичности. Изучение этого вида деформации было начато в работах Александрова и Лазуркина [40, 41] и продолжается до последнего времени [42-57], причем расширяются представления об этом виде деформации. Процесс ВВЭД сближается с пластической деформацией благодаря термодинамической необратимости. При развитии ВВЭД помимо затрат работы на развитие эластической деформации упругого последействия и на увеличение упругой энергии часть работы переходит в тепло. Вынужденная высокоэластическая деформация похожа на пластическую ( например, металлов) таким чисто внешним признаком, как образование шейки. [1]
При больших деформациях полимеров в кристаллическом и стеклообразном состояниях возникают, как было указано ранее, ориентированные расположения как самих цепных молекул, так и элементов надмолекулярной структуры. При этом как аморфные, так и кристаллические полимеры приобретают много характерных общих черт, что делает необходимым рассмотрение особенностей их ориентированного состояния. [2]
При больших деформациях полимеров в кристаллическом и стеклообразном состояниях возникают, как было указано ранее, ориентированные расположения цепных молекул. При этом как аморфные, так и кристаллические полимеры приобретают много характерных общих черт, что делает необходимым рассмотрение особенностей их ориентированного состояния. [3]
Итак, большие деформации полимеров могут существенно различаться по своему механизму. [4]
Однако в последние годы появились данные о больших деформациях полимеров, которые не могут быть объяснены с позиций классической теории энтропийной упругости. Объяснение механизмов деформации в перечисленных случаях может быть дано с учетом надмолекулярной структуры полимера. Подобные перегруппировки сопровождаются значительными перенапряжениями проходных цепей и при снятии нагрузки вызывают низкотемпературное восстановление формы при температуре, значительно более низкой, чем температура стеклования. [5]
Повышение продольной вязкости при одноосном растяжении часто рассматривается как обязательное условие, необходимое для осуществления больших деформаций полимеров. Рост Я по мере растя-тяжения действительно стабилизирует процесс одноосной вытяжки, но большие удлинения могут создаваться при высоких градиентах продольной скорости также через развитие высокоэластических деформаций линейных полимеров с сохранением продольной вязкости практически постоянной вплоть до разрыва образца. [6]
Однако наряду с упрочнением полимеров при вытяжке под действием нагрузки могут развиваться и процессы разрушения. Такое поведение полимеров при вытяжке вполне закономерно и находит логичное объяснение в рамках современных представлений о кинетической природе прочности и деформируемости твердых тел. Большие деформации полимеров совместно с подложками также должны оказывать влияние на прочностные свойства пленок, что представляет не только научный, но и практический интерес. Уже первые опыты в этом направлении привели к неожиданным результатам: оказалось, что многие пленки покрытий, растянутые на подложках на 40 - 45 %, по своим деформационно-прочностным свойствам не только н-е уступают исходным образцам, испытанным до их совместного растяжения с подложкой, но и превосходят их. Этот эффект упрочнения пленок, наблюдаемый при растяжении системы подложка-покрытие, имеет обратимый характер. Если пленку нагреть до Т ТС, то ориентационный эффект исчезает. [7]
Различные факторы способствовали тому, что, начиная примерно с 1960 г. возник серьезный интерес к исследованию пластичности твердых полимеров. В первую очередь это связано с осознанием того факта, что классическая теория пластичности может оказаться очень полезной при рассмотрении процессов формования, вальцевания и вытяжки полимеров. Далее, при больших деформациях полимеров были обнаружены такие эффекты как образование полос скольжения ( slip bands) и линий изгиба, ( kink bands), которые заставили предположить, что развитие деформаций полимеров протекает во многом подобно тому, как это происходит в других кристаллических материалах, таких, как металлы и керамика. И, наконец, в настоящее время стало очевидным, что явление резко выраженного перехода через предел текучести тесно связано с другими механическими свойствами материала и важно для понимания всего комплекса представлений, развиваемых в науке о полимерах. [8]
Учитывая все изложенное, не следует, однако, забывать, что разрыв любого полимерного тела осуществляется через развитие трешин аналогично разрушению любого твердого тела. Существенным отличием полимерных материалов является то обстоятельство, что сама структура материала может изменяться под действием высоких механических напряжений, развивающихся в острие трещины. Эти структурные изменения при таких больших деформациях полимеров ведут, как было показано в этом очерке, к ориентации, а следовательно, к упрочнению полимера в зоне острия трещины. Поэтому если скорость ориентации превышает скорость роста трещины, то такое упрочение остановит рост трещины. Если же скорость ориентации слишком мала, то полимер разрушается. Таким образом, при достаточно быстром силовом воздействии полимер окажется недостаточно прочным ( хрупкое разрушение при ударе), хотя при медленных воздействиях он будет доста точно прочным. [9]
 |
Диаграммы растяжения полиэтилена при температуре выше комнатной. Напряжение рассчитано на первоначальное сечение. Числа у кривых - температура в С. [10] |
Речь идет о кристаллических полимерах, в которых аморфные области находятся в высокоэластическом состоянии. Будучи более эластичными и мягкими, они деформируются в первую очередь и на значительную величину. Не следует думать, однако, что они являются причиной развития больших деформаций полимера в целом. [11]
Страницы: 1