Properties of polymers
Download 1.55 Mb. Pdf ko'rish
|
ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ПОЛИМЕРОВ
|
Рис. 3. Кривая растяжения σ–ε кристаллического полимера
Как видно из рис. 3, на участке ОА полимер деформируется как еди- ное целое без заметной перестройки структуры. Величина деформации может достигать к концу участка I до 15 %. При дальнейшем увеличении напряжения наступает момент, когда на образце возникает «шейка» (сужение образца). С ростом деформации образца «шейка» постепенно распространяется на всю длину образца, причем напряжение в образце не изменяется (участок II). На второй стадии в образце происходит изменение структуры полимера. Почему? Это связано с развитием процесса рекри- сталлизации – дробление одних кристаллов и создание других, ориентиро- ванных в направлении растяжения, т.е. происходит фазовый переход. Установлено, что материал «шейки» обнаруживает существенную анизо- тропию свойств. Это означает, что при растяжении образца, вырезанного из «шейки» в направлении предшествовавшего растяжения, обнаружива- ются небольшие деформации. Кроме того, при растяжении в перпендику- 25 лярном направлении образец проявляет способность к очень большим де- формациям (несколько %), и эти деформации будут следовать тем же пра- вилам, что и первоначальный образец. Третья стадия соответствует деформации полностью ориентированно- го кристаллического полимера. Положение точки разрыва С существенно зависит от молекулярной массы полимера. Эта точка смещается по кривой деформации влево вниз, что соответствует снижению прочности материа- ла. Способность кристаллического полимера к рекристаллизации при вы- тяжке широко используется в технологическом процессе изготовления во- локон из этих материалов. Температурная область эксплуатации кристал- лического волокна лежит ниже температуры плавления, а технологическая область вытяжки – в интервале, ограниченном температурой плавления. Предварительно вытянутый ориентированный полимер ведет себя иначе, чем невытянутый. При любых температурах ниже температуры плавления он остается высокопрочным материалом, а при его растяжении «шейка» не образуется. Прочность волокон определяется, главным образом, молеку- лярной ориентацией, т.к. волокна кристаллического и некристаллического строения в ориентированном состоянии имеют одну и ту же прочность. Следует иметь в виду, что у кристаллических и аморфных полимеров наблюдается два вида разрушения – хрупкий и пластический. При этом хрупким называется такой вид разрыва, при котором разру- шение происходит без каких-либо заметных остаточных деформаций, свя- занных с вязким (для аморфных) или пластическим (для кристаллических полимеров) течением вещества. Пластическим принято называть такой вид разрыва, при котором разрушение образца наступает после суще- ственных пластических деформаций, и, в частности, после образования «шейки». Пластическая деформация наблюдается в том случае, когда пре- дел текучести твердого тела ниже предела его «хрупкой» прочности. Один и тот же полимерный материал в зависимости от температуры обнаруживает как хрупкое, так и пластическое разрушение. Хрупкое раз- рушение происходит в результате отрыва небольших участков полимера, либо в результате их скалывания. При этом вид разрушения определяется природой твердого тела, а также характером напряженного состояния. При растяжении разрушение происходит по механизму, характерному для твердых ориентированных тел с малодефектной структурой. Разрушение аморфно-кристаллических полимеров происходит по аморфной части по механизму, определяемому условиями процесса (температура, скорость). |
