МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЛИМЕРОВ

Так же, как и в случае вязкоэластических свойств полимеров, ниже дано только очень краткое введение; более подробные

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЛИМЕРОВ

Рис. 13.3. Идеализированные кривые напряжение — удлинение для хрупкого (о) и пластичного (б) разрушения твердых веществ

Сведения можно найти в специальных книгах и обзорах. При рассмотрении основных свойств полимеров можно выделить два основных вида разрушения: гибкое (ползучесть) и хрупкое (рас­трескивание). На рис. 13.3, а и 13.3, б приведены идеализирован­ные кривые напряжение — удлинение для этих двух типов раз­рушения.

Если сила приложена к образцу в течение короткого времени, например в случае удара, то этого времени недостаточно, чтобы вызвать пластическую деформацию, т. е. чтобы полимерные моле­кулы или звенья успели переместиться друг относительно друга и занять новые равновесные положения. Следовательно, полимер реагирует на воздействие подобно гибкому стеклу (рис. 13.3, а), и при условии, что напряжение не превысит определенного пре­дела, хрупкого разрушения не происходит. В принципе, возможно вычислить предел прочности при хрупком разрушении, зная энер­гии связей и межмолекулярные силы (см., например |17]). На практике, однако, значения этих величин на несколько порядков ниже найденных теоретически. Это обычно связано со структур­ными неоднородностями образца (щели, трещины, включения инородных частиц, присутствие деструктированного полимера), которые приводят к локальной концентрации напряжений. Такой вывод делает Гриффит |18] на основании теории хрупкого разру­шения твердых веществ, которая опирается на предположение, что именно трещины ответственны за снижение прочности по сравнению с теоретической. Хотя эта простая теория имеет много­численные существенные недостатки и многократно дополнялась (см., например [19]), ее основные положения, несомненно, пра­вильны и неоднократно подтверждены [20].

Если, однако, приложенное усилие действует значительное время и происходит вязкая деформация, то напряжение прохо­дит через максимум (напряжение ползучести) и дальнейшая де­формация образца приводит к его окончательному разрушению. Этот тип разрушения называют гибким. Сделаны попытки пред­сказать напряжение ползучести с использованием теории, осно­ванной на уравнениях, изложенных в работе [21].

Важность времени и температуры при определении характера разрушения (хрупкое или гибкое) очевидна. В работе [22] рас­смотрена применимость принципа WLF к исследуемым свойствам. В работе [23] обсуждались как теория, так и экспериментальные данные о влиянии содержания пигментов на механические свой­ства красочных пленок.

Updated: 01.12.2011 — 14:56