Properties of polymers

4.2. Кратковременная и длительная прочность полимеров 
При эксплуатации изделий из полимерных материалов предваритель-
но определяют кратковременную и длительную прочности. 
Кратковременная прочность определяется при нагрузке, приближа-
ющейся к разрушающей, а длительную – при нагрузках, намного меньше 
разрушающих. Для определения длительной прочности к образцу полиме-
ра прикладывают постоянную растягивающую нагрузку, которая сразу по-
сле приложения силы, начинает вызывать необратимые изменения в 
структуре материала. При этом фиксируется время, через которое про-
изойдет разрушение образца полимера. Это время принято называть дол-
говечностью материала при заданном уровне напряжения. В табл. 1 при-
ведены сравнительные данные кратковременной и длительной прочности. 

---

32 
Таблица 1 
Значения кратковременной и длительной прочности для ряда полимеров 
Полимер 
Значения прочности, МПа 
Кратковременная 
(1 минута) 
Длительная 
(19 месяцев нагрузки) 
Эластомеры 

мягкие 
3 ÷ 10 
0,3 ÷ 2,0 

жесткие 
30 ÷ 50 
3 ÷ 10 
Пластмассы 
110 ÷ 200 
3 ÷ 10 
Химические волокна 
500 ÷ 1000 
100 ÷ 300 
Приводя испытания образцов одного и того же материала при различ-
ных нагрузках, а следовательно, и напряжениях, получают различные зна-
чения долговечности. 
В исследовательской практике для определения долговечности поли-
мерных материалов используют уравнение вида 
exp
a
A








 

, 
где А и а – константы временной прочности, σ – приложенное напряжение. 
Между lnτ и σ имеется линейная зависимость, которая показана на 
рис. 7. 
σ, МПа
lnτ 
-4
0
4
Рис.7. Зависимость lnτ от σ 
 
Однако в практических целях нередко необходимо определить значе-
ние допускаемого напряжения, обеспечивающего долговечность изделия. 
В этом случае можно использовать уравнение вида 
m





 
   
 
 


, 
где [σ] – допускаемое напряжение для требуемой долговечности изделия; 
[σ] – табличное значение допускаемого напряжения, Па; τ – требуемая дол-
говечность, час; β и m – константы. Например: 

---

33 

для полиэтилена β = 1,0×10
–5
и m = 0,04; 

для полиметилметакрилата β = 1,9×10
–3
и m = 0,029. 
Академик С. Н. Жуков предложил следующее уравнение для опреде-
ления долговечности: 
0
0
exp
H
k T
 
 






 
 

, 
где H
0
– энергия активации разрыва химической связи при σ [Дж/моль]; σ – 
действительное напряжение; k – константа Больцмана; γ – структурно-
чувствительный параметр; отражающий свойства полимера. Например: 
для растяжения полистирола H
0
= 235 кДж/моль, lgτ
0
= –12. 
При одинаковом значении энергии активации разрушения связи 
прочность полимера тем больше, чем ниже σ, что достигается распределе-
нием нагрузки по всем разрываемым связям.